黄原胶是食品体系广泛使用的稳定剂和增稠 剂.在食品O/W乳浊液中，黄原胶往往被添加在分 散介质中以提高体系抗拒分层的能力.但是，研究 已发现[11只有当黄原胶的添加量超过了一定的限 度以后才能给体系带来稳定性提高的后果.许多文 献针对给定的体系曾指出了这种限度的具体数值. 然而发现几乎所有这些实验都是在室温下溶解未 经进一步纯化处理的商业产品黄原胶.已有研究指 出[21，如果给黄原胶水溶液加热并超过了该大分子 的构象转变温度，则黄原胶分子的构象将会从有序 变为无序.这样大分子在水溶液中的缔合性质会发 生改变并因此影响到水溶液的流变性.已有人注意 到f 341黄原胶水溶液的粘度总的趋势是随着温度而 降低的.这些研究都是在水溶液体系中进行的，至 今还鲜有关于乳浊液体系的报道.似乎很少有人注 意到采用水溶液作为分散介质的食品O/W乳浊 液，如果对黄原胶进行加热处理的话，有可能带来 对乳浊液体系稳定性的影响.作者报道过11当分散 介质中存在有黄原胶时，体系的流变性以及由非吸 附性大分子引起的'排除’效应均可影响乳浊液的 分层稳定性，如果黄原胶分子受热超过一定温度 后，无疑也会由于水溶液中大分子行为的改变而导 致对上述性质的影响.食品体系在加工过程中升温 降温的过程是十分普遍的，因而有必要探讨受热情 况下黄原胶对乳浊液的稳定性的影响.本文报道了 对简单乳浊液体系研究的结果.

1原料与方法

1.1主要试剂

Tween 20 (分析纯）购自Sigma公司；食用纯 葵仁油购自Morrison超市（英格兰）；黄原胶 (kelzan xanthan' S’ F850414)由 Kelco 公司（San Diego美国）提供;所有样品使用双蒸水配制.

1.2主要仪器

MasterSizer S2. 01 粒度测定仪（Malvern In¬struments); Shields Model S-500 高压均质器 （Foss Electric.)

1.3实验方法 1.3. 1 样品配制 1)黄原胶溶液

方法1一定量的黄原胶混合于去离子水，室温 下磁力搅拌20 h制得质量分数0.5 %的溶液.部分 溶液置于40 °C的水浴中并在搅拌中加热到90 °C， 在90 °C下保持10 min然后再冷却到室温.重新定

容后搅拌20 m-经写

方法2:溶解一定量的黄原胶于去离子水，黄原胶的热处理对乳浊液分层特性的影响，室温 下磁力搅拌20 h制得质量分数0. 8 %的溶液.部分 溶液进行加热处理，方法为：把样品分为数份后置 入90 C的恒温水浴中，分别放7、12、20、30、60和 120 min.在加热过程中保持对样品不间断的搅拌. 加热后的样品用自来水快速冷却到室温，驱除气泡 后重新定容以弥补蒸发的水分.

2)乳浊液

葵花仁油、Tween 20和去离子水在高速搅拌器 中搅拌15 s制得粗乳浊液，然后用高压均质器均质 得到平均粒度为0. 54 Mm的O/W乳浊液.所得样 品用去离子水或/和配制好的黄原胶溶液稀释，最 后得到油相体积分数为20 %、Tw een 20对水相质 量分数为2.0%,但黄原胶含量各不相同的最终乳 浊液样品.

1.3.2实验方法配制好的样品在轻轻摇匀后倾 入容积20 mL的试管中并静置于25 C的环境下， 定期测量分层后样品底部清液层的高度，以该高度 对样品的总高度之比作为清液层的体积分数.

2结果与讨论

对黄原胶溶液进行加热处理会导致溶液弹性 模量的损失，因而，可以推测以黄原胶作为稳定剂 的O/W乳浊液，其分层行为也会因热处理而有所 改变.

2.1黄原胶浓度对乳浊液分层的影响

;ctronic Publishing Hous(room temperature

獅寺用.

图1表示了含有一系列溶解时未经热处理的 黄原胶的乳浊液的分层状况.在实验期内，未加入 黄原胶的样品，以及黄原胶质量分数超过0. 25%的 样品，均未发现任何可观察到的分层现象，黄原胶的热处理对乳浊液分层特性的影响，结果不 在图中列出.样品贮存观察了 49 d,对无特殊变化 的样品仅列出前20 d的结果.

根据实验，黄原胶质量分数为0.005%的样品 在贮存中没有出现肉眼可以观察到的分层.虽然作 者报道过^使用超声波技术检测可以发现这个样 品发生某种程度的分层，但这种现象尚不能为肉眼 所分辨，所以这里仍然把这个样品在实验期内视为 是稳定的.在黄原胶质量分数为0.01%的样品中， 贮存5 d后在底部出现清液层，并发现清液层与乳 浊液体相的分界面在其后的10 d里继续上移，以后 的一个月内不再变化.黄原胶质量分数为0.03%的 样品在第3天就出现了分界面，而且其位置随着时 间逐渐上移，贮存5 d后，在该样品靠近顶端的位置 出现了另一个比较模糊的分界面.类似的情况也发 生在黄原胶含量为0.05%的样品中，但它的位置比 前一样品稍低一点.在图中，作者均只记录了底端 清液层与乳浊液的分界面的位置，其它现象可参见 作者采用超声波检测技术时的讨论11].根据图1的 结果，黄原胶质量分数为0. 05 %和0.1 %的样品，均 显示出较为迅速的分层特性.贮存仅24 h，在这些 样品中清液层的体积均超过了样品体积的50%，而 且在这些样品中，清液层体积的增加在这段时间里 随着黄原胶质量分数的增加而上升.在贮存的头10 d里，清液层的体积仍在缓慢增力卩，但以后就不再变 化.这种现象说明分层过程在10 d内己基本结束. 当黄原胶质量分数增到0. 2%，样品显示出一种被 延缓的分层表现，相分界面虽然也在1 d后出现，但 其上移的速度显然慢于上述快速分层的样品，而且 清液层体积分数也一直较低.

图2(a)、(b)代表的是含有不同质量分数、经过 加热处理的黄原胶的乳浊液样品在贮存期内的分 层情况.样品的贮存时间和条件与图1同，根据实 验情况这里只列出前20 d和前40 d的结果.对比 图1和图2可以看到，无论是否经过热处理，黄原胶 质量分数在0. 05%~0.10%的范围内都会使得样 品快速分层.贮存仅1 d便可观察到非常清晰的、位 置相当高的清液层与乳浊液的分界面，而在此之后 分界面位置上升的速度就减慢了.但是当黄原胶质 量分数超出这个范围后，是否对黄原胶进行过热处 理则将导致这两类样品出现不同的分层结果.一方 面，0. 01 %的黄原胶样品在加热后不再使得乳浊液 体系发生分层.另一方面，未经热处理的黄原胶，在 质量分数达到0.25%后即可增强样品抗拒分层的 稳定性，无论用超声波技术还是肉眼直接观察均不 能发现分层现象.而经过加热处理的黄原胶只有到 其质量分数达到0.5%后才能在实验期内保证样品 较高浓度的黄原胶相对来说也延缓了分层的速度. 比如，黄原胶质量分数为0. 25 %的样品，虽然在贮 存1 d后就发现了相分界面，但其位置低于那些快 速分层的样品.在头3 d里，位置的上移还比较迅 速，贮存10 d后位置的变化就不大了.当体系中黄 原胶的质量分数增到0. 30%和0. 35%后，样品要在 第3天才出现能观察到的分界面，而且其位置是， 质量分数为0.3%的样品要高于0. 35%的样品.20 d后，前者的分界面位置不再变化，而后者的位置则 在长达40多天的贮存期中一直在增高.黄原胶质 量分数为0. 4%的样品表现出一种被延缓的分层性 质.分界面的出现在贮存5 d后才观察到，而且在其 后3 d的贮存中上移速度缓慢，只有到第7天后才 开始加速上升.相对来说，黄原胶质量分数为0. 45%的样品，分层现象只有到了贮存26 d后才出 现，而且清液层体积的增加十分缓慢.在长达一个 半月的贮存中，最终清液层的体积是随着黄原胶质 量分数的增加而减少的.当黄原胶质量分数增至0. 5%后，样品表现出抗拒分层的稳定性，在整个贮存 期内未发现清液层的出现.

在此，固定黄原胶的质量分数为0.3%，黄原胶的热处理对乳浊液分层特性的影响，但黄原 胶溶液在90 °C下经历了不同时间的加热.没有加 黄原胶的样品以及加有0.3 %的未经热处理的黄原 胶的样品作为其它样品的对比也平行地参予了贮 存，但在50多天的实验期中未发现任何分层.样品 的分层状态列于图7.

 

♦ 30 min； 〇 60 min; •120 min

图70. 3%的黄原胶导致的乳浊液分层情况

Fig. 7 Creaming profiles of the emulsion containing

0. 3 % xanthan which was preheated at 90 C for different duration

图7只列出了后一样品的数据.由图可见，对 黄原胶的加热处理显著地降低了乳浊液的稳定性， 即使只受热几分钟也能改变体系的分层特性.贮存 20 d后，黄原胶被加热7 min的样品在底部出现清 液层.在随后的20 d里，清液层的体积分数逐渐上 升到19%.再紧接着的10 d中，这种上升变快了， 最后达到52. 5%;而加热12 min的样品，其稳定性 似乎更差一点，清液层的出现比前者要早2 d.贮存 37 d后，它的清液层体积上升的速度也明显高过前 者，直到46 d后才逐渐减缓下来;加热20 min和30 min的样品，它们的清液层分别出现在第17和第 14天.在贮存的第18到第25天里，后者分层的速 度要高于前者，40 d后两者的分层速度都减缓下 来;加热时间为60 min的样品，实验的第11天就观 察到了清液层，但它的体积扩张还比较缓慢，直到 第25天后这种速度才加快并持续到了第37天，以 后就减慢了.分层最为严重的样品是加热120 min 的体系，样品底部的清液层在贮存3 d后就出现了， 其体积的增加在第5天开始加剧并持续了 10 d才 减缓下来.

在上述所有发生分层的样品中，一个共同的现 象是清液层出现后，开始的几天里它们的体积分数 增加比较缓慢，但随即开始加速，最后再迅速减慢. 图8汇总了上述最初发现清液层的贮存时间，以及

 

图8不同乳浊液样品出现清液层的初始时间（□)和 从快速分层转向慢速分层时的贮存时间（■)

Fig. 8 Time for the first appearance and end of the fast increase in the height of the serum layers of emulsion containing 0. 3% xanthan preheated for different duration

样品的分层从快速转入慢速增长的贮存时间.决定了乳浊液样品分层的动力学特性.

由图8可见，总的趋势是加热降低了样品的稳 定性，而且加热时间越长，黄原胶的热处理对乳浊液分层特性的影响，黄原胶导致的分层就越 严重.当黄原胶的加热时间少于20 min 0时样品抵 御分层的能力相对稍强一点.超过了这个时间，黄 原胶对分层过程的促进非常明显.加热时间越短， 样品分层的动力学速度就越低，比如加热120 min 的样品，其快速分层阶段约在15 d里就结束了，而 加热7 min的样品，这个阶段一直持续了 50 d还在 进行.也有文献[7~8曾报道了在加热状态下不同黄 原胶溶液的粘度因分子上基团的种类（乙酰基和丙 酮酸盐)和数量的差异而有所不同，加热有可能提 高或降低体系的粘度.但是对作者所研究的黄原胶 样品，正如图5和图6所表明的，加热时间的延长对 应着黄原胶溶液弹性模量的损失以及动力学粘度 的降低，加热时间越长，体系就越显“液态”性质，这 说明大分子的缔合和交联网状结构受热越久破坏 就越严重.可能正是这个原因使得乳浊液的分层也 更加严重.乳浊液发生不同程度的分层是由于热处 理对黄原胶分子的缔合结构破坏程度因受热时间 的不同而引起的.Milas和Rinaudo指出[4]，黄原胶 分子受热发生构象转变有3种情况:在常温或温度 不太高时，分子呈天然的缔合状态；当升温到达分 子的构象转变温度，分子开始变性，部分双螺旋 (double七elix association)结构溶化(melting),分子 构象从有序(ordering)转变为无序（disordering),如 果此时冷却样品，分子构象将维持这种状态；如果 继续在这个温度下受热，则构象将逐步直至全部转 为无序的线团状态.显然，根据上述分析，受热时间 的长短，决定了缔合结构的“熔化”程度和分子构象 转变的数量和程度，以及分散介质的结构化程度和 粒子间排除力（depletion forces)作用的大小，从而

3 结语

黄原胶在不同厂家的生产过程中所受到的热 处理的程度和方式可能不同，黄原胶的热处理对乳浊液分层特性的影响，所含乙酰基和丙酮酸 盐的数量可能也有差别，这样会导致在食品厂的使 用中出现功能特性的差别.由于食品生产中不同的 操作过程和条件会影响到黄原胶的作用，因而在应 用时有必要弄清楚原料的各种性质.对于作者所采 用的样品，可以认为对黄原胶的加热预处理（超过 55 ~ 65 °C)会导致以它作为稳定剂的乳浊液体系分 层特性的改变，主要表现为降低了体系的稳定性. 要实现对体系的稳定作用，黄原胶的用量需要増加 约100%(即从0. 25%増加到0. 5%)另外加热的 时间也影响到体系分层的动力学.受热时间越长， 体系的稳定性越低.所有这些现象都是因为加热改 变了黄原胶分子的构象和缔合情况，因而影响了它 的功能作用.