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交联羧甲基纤维素番茄酱增稠剂的开发与应用效果研究

发布日期:2015-04-12 17:18:49
增稠剂
  新疆是全球番茄加工制品三大产区之1,番 茄酱产业作为‘‘红色产业”的龙头,其产量约占 世界番茄制品总量的25% m。为了提高加工番茄 的国际竞争力,必须从提高番茄酱品质入手。黏度是番茄酱罐头产品主要质量指标之_0。高 粘度番茄酱析水性小,稳定性好,目前国际市场 上对高黏度的番茄酱的需求日益增长3。在黏度 这项指标中,可溶性固形物含量36%〜38%的番茄酱黏稠度i般要求小于9. 5cm/30s,而很多客 户提出的产品黏稠度要求小于5. 5cm/30s,为满 足不同区域消费者的需求,以改变原料或调整工艺来提高黏度的效果非常有限,以往多数研究者 考虑添加增稠剂来提高黏稠度[4^ ,结果又带来 其他相关的问题(与国标等规定不符)。本试验 在前人研究的基础上,比较几种常用食品增稠剂 存在的问题,以羧甲基纤维素交联技术开发一种 适合番茄酱特性的增稠剂,并对其应用效果进行 了研究,旨在为番茄酱及其相关产业的品质改善 提供试验数据和理论基础。
  
  1材料与方法 1.1材料与设备可溶性固形物含量36%〜38%番茄酱(冷破 酱,新疆中基番茄制品有限公司),瓜尔豆胶黄原胶卡拉胶(郑州盛源化工产品有限公司), 羧甲基纤维素钠(苏州诺利富食品添加剂有限公 司),环氧氯丙烷(天津渤天化工有限责任公 司),番茄纤维(自制),大豆纤维(上海枧晴化 工有限公司),95%乙醇、NaOH (分析纯,珠海 兴建化工有限公司)。
  
  番茄酱黏度计(美国CSC公司),RX - 5000a自动折射仪(日本爱宕ATAGO公司),JJ -1 60W电动搅拌器、HH - S4水浴锅(江苏省 金坛市医疗仪器厂)。
  
  1.2方法1.2.1交联羧甲基纤维素增稠剂的制备7取20g羧甲基纤维素(cmc)于250mL烧杯 中,加入100mL—定浓度的乙醇,搅拌均匀后转 至250mL三口烧瓶中,在搅拌条件下加入适量 NaOH,然后于35°C水浴加热。交联剂使用环氧 氯丙烷配成10% (m/v)乙醇溶液,采用间歇添 加方式,时间为1〜2h,反应3h后用滴管吸取少 量的悬浊液于50mL烧杯中,边搅拌边添加水。 如果搅拌阻力大,难以分散,则产物未达到要 求,继续反应;如果加水10mL搅拌后只形成悬 浊液,溶液没有CMC胶体的性状,则可以停止反 应。
  
  待反应终止后,进行抽滤,然后用95%的乙 醇洗涤滤饼,尽量除去残留的NaOH、环氧氯丙 烷及其水解产物,洗涤效果用湿润的pH试纸检 验滤液,试纸呈现浅草绿色说明滤饼符合要求, 对其进行干燥。
  
  反应原理:NaOHCMC-OH+CH2-CH-CH2C1+HO-CMC1.2.2番茄酱增稠剂增稠效果评价方法在番茄酱中添加增稠剂(瓜尔豆胶、黄原胶、 卡拉胶、番茄纤维、大豆纤维等)时,缓慢将增 稠剂散于番茄酱的表面,并不断搅拌,避免成团, 否则很难搅拌均匀,影响评价的真实性。评价内容 为颜色、气味、组织状态、黏手性及增稠效果。
  
  其中黏手性为取_小团番茄酱,放在手上搓 团,可溶性固形物36%〜38%番茄冷破酱不黏手。 1.2.3番茄酱颜色、气味、粘度检测方法 参照《GB/T14215 -2008番茄酱罐头》18。
  
  160CMC-0-C 马-CH-Cli -0-CMC+HC. O'H2结果与分析2.1羧甲基纤维素交联反应条件的优化 2.1.1温度反应体系中存在糖羟基和交联剂的醚化反应 及交联剂的溶剂解的反应&],文献中类似的反应 _般将温度控制在30〜40°C,以避免交联剂的溶 剂解。本试验中温度控制在35C。
  
  2.1.2乙醇浓度的影响食品增稠剂在纯乙醇中只发生表面溶剂浸7 8 9润,颗粒内部很难被溶剂化,分子链团打不开, 交联反应就很难进行彻底。因此通过在乙醇中加 入适量水,增进高分子的溶剂化,使反应体系处 于良好的分散状态,达到交联反应和下_步的过 滤都能够顺利进行。乙醇与水的合适比例根据 CMC在溶剂中的悬浮状态和体系黏度来确定,如 果物料在溶剂中沉降很快,说明乙醇浓度过高, 物料沉淀很慢,体系黏度有没有发生明显改变, 则乙醇与水的比例合适。试验中不同取代度的 CMC对反映合适的乙醇与水比例见表1。
  
  表1不同取代度CMC对应的乙醇浓度Table 1 The corresponding concentration of ethanol for different degree of substitution CMC物料CMC - 5CMC-8CMC - 1. 3取代度0.5取代度0.8取代度1. 3乙醇浓度65%75%80%注:取代度指每个葡萄糖残基上羟基H原子被取代的数目2.1.3交联CMC对粘稠度的影响原料CMC -1. 3交联后得到的产物在检测时 不形成悬浊液,原因在于取代度偏高,即使交联 后,水化作用强而形成溶胶,不符合使用要求。 CMC-6和CMC -8均能形成符合使用要求的产 物。但根据调配后的黏度值测定,CMC-8交联 产物增稠效果略优,结果见表2。
  
  表2不同取代度CMC调酱后的增稠效果 (单位:cm/30s)
  
  Table 2 Thickening effect after adjusted ketchup in products for different degree of substitutionCMC (cm/30s)
  
  添加量CMC1%3%5%CMC - 65.94.93. 1CMC - 85. 74.62. 8空白7.22.1.4 NaOH用量与反应时间对交联反应的影响 NaOH作为该反应的催化剂,其用量对反应 时间有较大影响。用量小,反应时间长;用量大,能够缩短反应时间,但环氧氯丙烷水解反应 也增强,原料消耗增大。按照1.2.1方法试验, 环氧氯丙烷的用量为6mL,使用不同质量的 NaOH试验结果如图1所示。
  
  2.75 2.25 1.75 1.25 0.75 0.2510 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20反应时间h图1 NaOH用量与反应时间的关系 Fig. 1 Relationship between amount of NaOH and reaction time结果表明,当NaOH用量从2. 5g减少到 2. 0g,反应达到终点的时间从7. 5h增加到8. 0h, 时间增幅不大;NaOH用量低于2. 0g后,反应达 到终点的时间增加很快。因此,本试验用量 NaOH2g,反应时间控制在8h。
  
  2.1.5交联剂环氧氯丙烷的最优用量如2.1. 4中,NaOH用量和反应时间确定的 情况下,环氧氯丙烷的用量选择1、2、3、4、5、 6mL进行试验,结果见表3。
  
  表3环氣氯丙烷用量及结果 Table 3 Amount and results of epoxy chloropropane用量123456结果---+++注;“-”产物不能使甩 “+”表示产物可以使用。
  
  当环氧氯丙烷的用量达到4mL时,交联的 CMC才能使用,较高的用量会造成原料浪费和洗 涤产物时乙醇用量的增加。试验选择用4mL环氧 氯丙烷比较恰当。
  
  2.2交联羧甲基纤维素增稠剂增稠效果按照1.2.1的方法,用瓜尔豆胶、黄原胶、 卡拉胶、番茄纤维、大豆纤维、交联CMC (本试 验制)分别调配番茄酱,放置6h,使增稠剂充分 水化,再次搅拌使之均匀分散,然后进行感观判 断和黏度测定。评价结果比较见表4。
  
  表4各种增稠剂调配后的效果对比 Table 4 Comparison after deployment of various thickeners增稠剂颜色气味黏手性组织状态番茄酱空白红特有香味不黏手粗糙感瓜尔豆胶无变化无变化黏手细腻,有光泽、发亮黄原胶无变化无变化黏手细腻,有光泽、发亮番卡拉胶无变化无变化黏手细腻,有光泽、发亮茄+番茄纤维无变化无变化黏手粗糙感酱大豆纤维无变化豆腥味不黏手粗糙感交联CMC无变化无变化略微黏手粗糙感结果表明,添加瓜尔豆胶、黄原胶、卡拉胶 的酱变的细腻发亮且黏手,失去了番茄酱原有的 粗糙感和不黏手的特点。添加番茄纤维的酱,在 感观方面都能达到要求,但无商品出售。大豆纤 维在达到使用量时,易产生豆腥味。交联CMC不 引起番茄酱在感观方面的变化,只略微黏手。用 番茄酱粘度计测定的粘度结果如表5。
  
  表5不同浓度增稠剂增稠效果(单位:cm/30s) Table 5 Thickening effect of different concentrations of thickeners ( cm /30s)
  
  增稠剂添加量%空白1%3%5%瓜尔豆胶76.14.95. 7黄原胶76.75. 86. 2卡拉胶76. 35. 25番茄纤维76. 15. 24. 1大豆纤维76. 565. 1交联 CMC75. 84. 42. 8结果表明,各种增稠剂对番茄酱的增稠效果 不同,瓜尔豆胶、黄原胶、卡拉胶的用量达到 5%时,增稠效果反而降低;番茄纤维、大豆纤 维、交联CMC的增稠效果随用量增加而增加,这 可能与增稠剂的性质及检测方法有关。前三种增 稠剂可溶于水,后三种纤维亲水,但不溶于水。 在番茄酱中,主要含有单、双糖,果胶和纤维, 其中的纤维在酱中起‘‘骨架”的作用,对黏度贡 献很大。而检测时要将酱稀释到可溶性固形物为 12.5%,加入的水弱化了增稠剂的增稠作用,并 且前三种增稠剂用量较高时,对原酱中纤维产生 包覆作用,破坏了纤维的“骨架”,使增稠效果 反而降低。后三种增稠剂的作用则刚好相反,其 中交联CMC分子中含有离子,具有更好的亲水 性,从而表现出更好的增稠效果,这也是实验选 择CMC - 8经交联后作为增稠剂的目的。
  
  3结论本试验用CMC为原料,环氧氯丙烷为交联剂 开发适合番茄酱增稠的交联CMC,其优点是不改 变番茄酱原有感官特征下,对番茄酱增稠效果良 好,可以替代植物纤维,如番茄纤维、大豆纤维 等。对交联反应的条件进行了优化:当CMC -8 用量20g时、NaOH用量2g、环氧氯丙烷4mL、 温度35°C、溶剂为75%的乙醇,反应时间8h。 通过对不同浓度的其他增稠剂的增稠效果对比, 说明本试验开发的交联CMC适合番茄酱增稠,效 果较好,并保持了番茄酱原有的特征,如粗糙、 颗粒感等。
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