羧甲基纤维素钠(cmc)是一类重要的离子型纤维素衍生物，在食品工业中有广泛应用4CMC的水溶液具有假塑性，CMC分子结构参数(分子量和取代度)和浓度的改变影响其流变行为。研究发现，不同结构参数的 CMC用于稳定酸性乳饮料的效果不同，分子量大、取代度髙的CMC有利于体系的稳定，当加入的CMC浓度过 低时，酪蛋白颗粒易发生架桥絮凝而使体系失稳，较髙浓度的CMC才可使体系趋于稳定。
纤维素钠(sodium carboxymethyl cellulose, CMC>,是一种纤维素衍生物，也是最主要的离子型 纤维素胶，因具.有独特的增稠、悬浮、黏合、持水 等特性，而被广泛应用于各工业领域中⑴。1974年， 联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)批准可将 纯CMC用于食品中，至此CMC得細了快速发展。食 品用CMC的取代度(DS)—般在0.6〜0.95之间，近来 修改后的欧洲立法允许将DS最大为1.5的CMC用于食 品中m■■添加食用CMC能降低食品生产成本，同时提 高食品等级，改善口感，延长保质期CMC作为 增稠剂、稳定剂、持水剂、'乳化剂等，在我国被用 于冷饮、冷食〔方便面、酸奶、果汁、酸性乳饮料 等众多食品中
将两种CMC样品(相同取代度不同分子量)通过超 声降解，得到了一系列具有不同分子量的CMC。超声 降解使CMC的分子量降低，但一般对分子量分布改变 很小，取代度和取代度分布也基本不变.
除分子量外.CMC分子链上取代形式的改变也会使 溶液的流变行为发生变化。CMC的溶解性随取代度的增 加而提高，DS在0.3以下时，CMC不溶于水与浓 度和分子量相比，平均取代度(DS)对黏度的影响较小。
通过对CMC(U)、CMC(m>、CMC(IV)做流变实验, 得到以下结果：随取代度増加，溶液的黏度升高。黏 度随取代度的升高要归因于溶液结构的变化• CMC是阴 离于型高分子，取代度增加，分子链间的静电斥力作用 增大，分子更趋向于伸展，同时与水分子作用增加，使 CMC的流体力学体积增大，导致溶液黏度增加。
CMC溶液的黏度同样也依赖于浓度。图2给出了 分子量为7 X 105、DS为0.9的CMC(I)的零剪切黏度随 浓度的变化。浓度对溶液黏度的影响类似于分子量。浓 度的升高使链段密度增加，与分子量变化作用相同，通 过分子间作用力的增强使零剪切黏度升髙。通过动态流 变实验，测得在此浓度范围内CMC溶液具有黏弹性。 但当CMC浓度超过2%时，分子链之间发生交联，形成了凝胶。
黏度的升高可降低微粒的沉降速率(由黏径仪测得的 微粒粒径相差不大)，由此定律可知，分子量大的CMC 可以使V。减小，从而使体系稳定性提高。图4为样品 的沉降量和根据Turbiscan软件分析得到的样品在第20d 时的沉降百分比及上层澄清液百分比< 需指出的是，沉 降量是一种粗略的测试方法，Turbiscan的测定相对精 确，也可提供更多的信息。本研究中这两种实验手段得 到的结果是一致的，也与上述分析结果相吻合，即分子 量高的CMC对酸性乳饮料的稳定性好。在实际应用中, 为了使产品具有爽滑的口感、不过于稠厚.需要将CMC 的分子量控制在一定范围内，并非越大越好。
CMC分子的取代度对其水溶液的黏度有影响，取 代度高的CMC的水溶液黏度相对较高。实验中以取代 度不同而分于量相同的CMC(CMC(II), CMC(III)、CMC (IV))为稳定剂，得到的AMD黏度基本相同，无明显差 别，这是因为CMC的添加量仅为0.4%,取代度对黏度 的影响比较小。对这三种添加CMC的AMD进行粒径 测量，发现以取代度大的CMC为稳定剂的AMD的微 粒粒径相对较小，但差别不大(如图5所示)。最终对样 品进行稳定性分析.将用Turbiscan分析的20d时的沉 降及上清液量的百分比列于图5中。可以看出随CMC取 代度的增加，沉降量变化不大，但上清液量逐渐减小. 这表明，将取代度高的CMC用于AMD中体系的稳定 性稍好^ AMD的pH值为4.0,其中的酪蛋白胶粒处于 等电点(pl=4.6)以下，故其表面所带净电荷为正，能与 加入的CMC发生静电吸附。吸附的CMC在酪蛋白胶粒 表面可产生静电排斥和空间位阻作用，从而使酪蛋白胶 体稳定，不发生聚集当CMC的取代度高时，所 带电荷密度大.更易于与酩蛋白发生吸附，使得体系稳定。
作为稳定剂，以不同的添加量用于AMD 中，浓度在〇~〇.6%范围内，所测得的样品的沉降量 列于图6中。由图6可以看到，当AMD中不添加CMC 时，沉降量很高，酪蛋白发生聚集，体系完全失稳。 而加入的CMC浓度很低，为0.05%时，沉降量反而 升高，这是因为发生了架桥絮凝所加入的CMC 不足以覆盖酪蛋白胶粒表面。在这种情况下，一个 CMC分子可能连接两个或以上的酪蛋白颗粒，从而促 进了聚集的发生，使沉降量升高》若提高CMC的添 加量，沉降量则不断降低i当CMC的含量达到0.3% 后，随CMC浓度的增加，沉降量没有显著改变。由 此可以推测CMC在酪蛋白上的吸附存在一个临界吸附 量，当达到这个浓度后体系可趋于稳定。图7为AMD 的Brookfield黏度随CMC浓度的变化在0.3%以下， 体系是不稳定的，制得的样品已经发生了相分离的分 层现象；在CMC的浓度达到0.3%以上，随浓度的升 高，AMD的黏度也随之明显增加《 WTurbiscan的分 析以及长时间放置后的宏观观察可以看出，含CMC浓度高的AMD稳定性相对较髙。由此也可以看出，除 吸附的CMC提供了静电排斥和空间位阻作用外，其余 CMC的增稠性，对体系的稳定也有贡献。在实际应用 中，考虑到成本和口感等因素，CMC的浓度需要控制 在一定范围内。
CMC溶液一般具有假塑性，黏度随剪切速率的增 加而降低。分子的结构参数的变化会对CMC溶液的流 变性质产生影响：分子量增加使溶液的零剪切黏度升 髙；取代度高的CMC流体力学体积较大，黏度比取代 度低时相对升高CMC溶液的黏度随浓度的增加而升 髙，当浓度增加到一定值时，分子链相互贯穿缠结， 开始形成凝胶，此浓度与分子量相关。CMC用于酸性乳饮料中作为稳定剂时，分子量 大、取代度高的CMC稳定效果较好，其中分子量的影 响较大。酸性乳饮料的稳定性随加入的CMC的浓度而 变化，当CMC的浓度过低时会产生架桥絮凝，加速蛋 白质的凝聚，使体系分层失稳，当浓度达到一定值时， 体系开始稳定，CMC浓度髙时体系黏度大*稳定作用 好。将CMC用于生产中时，需要同时考虑成本、产 品口味和稳定效果来选用合适品质的CMC。