瓜胶因其具有良好的增稠能力、悬浮能力和改善 食品品质的特性而广泛应用于食品行业!1#。并且可与 其它食用胶复配使用，其使用量大大低于单独使用其 它增稠剂或稳定剂。近年来有关多糖间的交互作用 (凝胶化)的研宄逐渐成为研宄的热点[2-3]，且目前国 内外已开展黄原胶与瓜胶凝胶化的研宄与应用）6。

但由于黄原胶和瓜胶分子量过大，其应用方面 受到了很大限制。且有研宄表明!7，降解黄原胶寡糖 拥有较强的抑制真菌生长的能力及抗病毒活性。而 有关降解多糖的协同凝胶化及其流变特性研宄尚未

见报道。

本文尝试使用酸降解法，制备得到降解黄原胶 与降解瓜胶，并将两者在一定条件下共混，得到良 好的凝胶体系，并进一步考察其流变特性。

1实验部分

1.1实验材料与仪器

黄原胶$上海润创食品科技发展有限公司％瓜 胶：中国石油天然气总公司勘探开发研宄院廊坊分院 提供％盐酸、氢氧化钠、95/乙醇：AR;乌式黏度 计；NDJ-79型旋转黏度计；ARES流变仪# TA公司。1.5共混凝胶的流变性测定

1.2降解黄原胶与降解瓜胶的制备利用TA公司的ARES流变仪对各共混凝胶体系进 

6

5

4

3

1

取20g瓜胶或黄原胶置于500mL烧瓶中，加入 100mL95#的乙醇溶液。加入一定量3mol/L盐酸，在 60"恒温水浴，撹拌使之均匀分散[8]。反应1'后，用 3mol/L NaOH溶液调整至pH7以中止反应，抽滤后置

于60"烘箱中烘干，研磨制得降解瓜胶或黄原胶。

表1降解瓜胶与降解黄原胶的制备条件

名称胶浓度

(#)HC1浓度 (mol/L)反应温度 (")反应时间 (min)

3#降解瓜胶200.25060

9#降解瓜胶200:26090

1#降解黄原胶200:26060

1.3酸降解前后瓜胶与黄原胶分子量测定

配制0.1#瓜胶溶液与0.1#黄原胶溶液，用乌式 黏度计测得在25"时的黏度，利用半经验的麦克+H. Mark)非线性方程求得相对分子量。

瓜胶的半经验麦克非线性方程为[(]:

[!]=3.04X1044XM0.747

黄原胶的半经验麦克非线性方程为

[!]=1.7X1044XM1.14

瓜胶原粉和降解瓜胶、黄原胶原粉和降解黄原

胶的相对分子量如表2所示。

表2各降解瓜胶与降解黄原胶的相对分子量

样本名称相对分子量

瓜胶原粉1189000

3#降解瓜胶17354

9#降解瓜胶5780

黄原胶原粉228367

1#降解黄原胶29143

1.4降解多糖共混凝胶的制备

称取一定量的降解黄原胶与降解瓜胶溶于50mL 去离子水中，置于60"水浴中共混并恒温一定时间， 得共混凝胶。

表3各凝胶体系的制备方法

体系制备方法

总胶浓度为2#，3#降解瓜胶与1#降解黄原胶的比 例为3:7，共混1'

总胶浓度为2#，3#降解瓜胶与1#降解黄原胶的比 例为1:9，共混1'

总胶浓度为2#，3#降解瓜胶与1#降解黄原胶的比 例为7:3，共混1'

总胶浓度为2#，3#降解瓜胶与1#降解黄原胶的比 例为3:7，蔗糖浓度为10#(wt#)，共混1'

总胶浓度为1#，3#降解瓜胶与1#降解黄原胶的比 例为3:7，共混1'

总胶浓度为2#，9#降解瓜胶与1#降解黄原胶的比 例为3:7，共混1' 行流变性研宄，主要考察体系的弹性模量、黏性模 量随应变的变化及各体系的触变性。

2结果与讨论

2.1共混比对凝胶性能的影响

总胶浓度为1#，降解瓜胶(质量为m〇与降解黄 原月父(质量为m2)按不同的质量分数[r=m1/(m1+m2)]，在 60"共混并恒温1'，制得共混凝胶。用NDJ-79型旋 转黏度计测其黏度。其黏度与共混比例的关系如图1 所示。

由图1可见，随着降解瓜胶的比例下降及降解黄 原胶比例的上升，共混凝胶的黏度增大。当降解瓜胶 与降解黄原胶的比例为3:7时，黏度达到最大值。若 继续改变两者共混比例，凝胶黏度下降。这说明两者 共混有一最佳共混比例，才能达到最大的协同作用， 其凝胶化能力最强。

2.2放置温度对凝胶性能的影响

总胶浓度为1#，降解瓜胶(质量为m〇与降解黄 原月父(质量为m2)按不同的质量分数[r=m1/(m1+m2)]，在 60"共混并恒温1'，制得共混凝胶，分别于室温及 6"放置24$。

由图2可见，冷藏后，共混胶的黏度增加。当降 解瓜胶与降解黄原胶的比例为3:7时，黏度最大。说 明冷藏有利于两者的协同凝胶化。 

基础理论■

2.3制备温度对凝胶性能的影响

图3制备温度与黏度的关系 由图3可见，制备温度对降解瓜胶与降解黄原胶 复配胶的黏度影响很大，随着加热温度的升高，复 配胶的黏度有较高幅度的增加，其中60"是复配胶的 最佳加热温度，超过60"加热使复配胶的黏度有所降 低。据文献报道由于黄原胶从有序态变到无序态的 转变温度(Tm)为42"&只有当共混凝胶的制备温度(Tp) 大于42"，黄原胶中的无序分子才慢慢增多，这种无 序分子就可与瓜胶分子的主链充分绞合。温度不断 升高，无序分子也不断增多，两者协同相互作用增 强，凝胶化能力提高，表现为黏度增大。在60"时， 黏度达到最大值'再继续升高温度，食品胶发生降 解，黏度下降。

2.4 KC1对凝胶性能的影响

总胶浓度为17，降解瓜胶与降解黄原胶的比例 为弓:了，加入不同量的盐离子(Ka)，使BC1浓度为9、

0.01mol/L、 0.02mol/L、 0.05mol/L、 0.1mol/L、 0.2mol/

L、0.4mol/L，在60"共混并恒温1:，制得共混凝胶。

其黏度与盐离子浓度的关系如图4所示。

由图4可知，盐离子的存在使共混凝胶的黏度下 降。KCl通过与降解黄原胶分子侧链上基团的直接键 合或者是通过影响降解黄原胶分子的水化而改变了 分子构象和链的相互作用，进而改变了降解黄原胶 与降解瓜胶凝胶体系的黏度。

2.5放置时间

总胶浓度为17，降解瓜胶与降解黄原胶的比例

由图5可见，90min时，共混凝胶的黏度最大。此 后黏度迅速下降，150min后，黏度缓慢下降。共混凝 胶的分子结构在一定时间内变为无序状态，两者协 同相互作用增强，凝胶化能力提高，表现为黏度增 大。此后，无序分子数减少，两者协同相互作用减 弱，黏度下降。

2.6苯甲酸钠对凝胶性能的影响

总胶浓度为1Q，降解瓜胶与降解黄原胶的比例 为3:7，加入0.04Q苯甲酸钠在60"共混1:，制得共混 凝胶。分别于Id和15R后测黏度。

表4苯甲酸钠对凝胶性能的影响

时间黏度(mPa • s)

共混胶共混胶+0.04%苯甲酸钠

 

1d后320310

15d后70140

由表4可见，加入苯甲酸钠后，共混胶的黏度变 化不大。15d后，共混胶黏度大幅下降，加入苯甲酸 钠的共混胶黏度下降较小。说明苯甲酸钠的加入，对 两种胶的协同效应不产生影响，并能起到防腐剂的 作用。

2.7分子量对凝胶性能的影响

由图6可见，3#降解瓜胶与1#降解黄原胶共混凝胶 比9#降解瓜胶与1#降解黄原胶共混凝胶黏度大。随着 分子量的增大，结合区域形成的可能性提高，分子链 

o o 101

2d)oo

▲体系1G% ■体系1G〃 "体系5G% □体系5G%%

连接区域增长。因此凝胶体的黏度随分子量增大而

增大。

2.8降解瓜胶与降解黄原胶凝胶体系的黏弹性

黏弹性是评价凝胶的重要指标之一，通过应变 扫描(在w=1rad/s，T=25°C下进行)考察了不同凝胶体 系的黏弹性，结果如图7~10所示。

由图7~图10可知，各体系弹性模量始终大于黏 性模量，体系的弹性占主导地位，体现出较强的弹

性结构，为凝胶体系。

1000 r

10 -

0.1 1 10 100 1000

"(%)

图7凝胶体系1、体系2、体系3的 弹性模量、黏性模量对比

由图7可见，体系1的弹性模量与黏性模量均大

于体系2和体系3。说明在降解瓜胶与降解黄原胶的

质量比为3:7时，凝胶体系的黏弹性最佳。

1000

10 111^

0.1 1 10 100 1000

图8凝胶体系1、体系4的弹性模量、黏性模量对比

由图8可知，蔗糖的添加使体系4的弹性模量与 黏性模量下降。体系1与体系4模量随应变变化的趋 势一致，弹性模量随应变增大逐渐下降，黏性模量 随应变增大逐渐增大，然而体系4的变化更为平缓， 说明蔗糖虽然对凝胶结构略有影响，但在应变较大 时体系结构较稳定，表现出良好的抗应变性能。故 少量蔗糖的添加对降解瓜胶与降解黄原胶凝胶体系 的黏弹性略有影响，体系可应用于含糖食品。

由图9可知，在总胶浓度较低时，体系5的弹性模 量与黏性模量均较小，表现为较弱的凝胶结构。将 总胶浓度增加一倍，体系1的弹性模量与黏性模量均 有大幅提高。总胶浓度对凝胶的黏弹性有较大的影

1000

&

0.1 1 10 100 1000

"«)

图9凝胶体系1、体系5的弹性模量、黏性模量对比 响，随着总胶浓度的增大，降解瓜胶与降解黄原胶相 互作用的加强，三维网络结构更紧密，黏弹性增大。 1000「

1 10 100 1000

7«)

图10凝胶体系1、体系6的弹性模量、黏性模量对比

由图10可知，在降解瓜胶与降解黄原胶凝胶体 系中，控制降解黄原胶的分子量一定，不同分子量 的降解瓜胶对体系黏弹性的影响不同。在降解瓜胶 分子量较低的情况下，体系6的弹性模量与黏性模量 均较小。随着降解瓜胶的分子量的增加，体系1的弹 性模量与黏性模量均有大幅提高，表现出较强的结 构和良好的黏弹性，证明降解瓜胶的分子量显著影 响凝胶体系的黏弹性。

2.9降解瓜胶与降解黄原胶凝胶体系触变性研究

触变性是含结构材料重要而复杂的依时特性， 反映出材料受力后结构随时间的变化过程，是非牛 顿流体特有的流变行为。通过对各体系触变性的研 宄，可以了解其结构在受到剪切后的变化。滞后环 是流体触变性的重要特征。在食品制作过程中，希 望触变环面积越小越好，这样保型性就好，易于食 品的加工制作[12]。

在变剪切速率模式下，设定剪切速率变化首先 由0升至100s-1，时间为60s，再由100s-1降至0，时间 也为60s。

由图11~图16可知，体系1、体系2、体系3、体系 4、体系5、体系6均为含有黏弹环的滞后环，说明其 均为具有黏弹性和触变性的凝胶体系。

由图11、图12、图13可见，体系1的滞后环面积 

100 200

shear rate(l/s)

图11体系1触变性

300

50100150

shear rate (1/s)

图12体系2触变性

200

250

50100150

shear rate (1/s)

图13体系3触变性

200

250

最大。即当降解瓜胶与降解黄原的比例为3:7时，凝 胶体系受剪切后恢复速率较慢，表现出更强的滞后

0

050100150200250

shear rate(1/s)

图16体系6触变性

性，触变性。

由图11#图14可见，体系4的触变环面积小于体 系1。说明在共混凝胶体系中加入一定的蔗糖，可以 增强体系的抗触变性，增强其网络结构的恢复能力。

由图11#图15可见，与体系1相比，体系5的触变 环更为复杂，且上行线和下行线的应力明显小于体 系1。说明总胶浓度显著影响体系的触变性。

由图11#图16可见，体系6的触变环面积明显大 于体系1。说明降解瓜胶的分子量显著影响体系的触 变性。当瓜胶分子量较小时，体系受剪切后恢复速 率较慢，表现出更强的触变性。

3结论

降解黄原胶与降解瓜胶在一定条件下共混，通 过协同作用，得到新的凝胶体系。共混比例、总胶浓 度、共混时间、KC1浓度及分子量对共混凝胶的黏度 有显著影响。共混凝胶体系具有黏弹性和触变性。 共混比例、总胶浓度、共混时间、蔗糖浓度及分子量 对共混凝胶的黏弹性和触变性有一定影响。