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猪屎豆胶与黄原胶复配胶的流变性研究

发布日期:2015-04-26 21:29:48
猪屎豆种子胶
  复合食品胶(复配胶)是指将两种或两种以上食品胶体 系按照一定的比例复合而成的食品添加剂产品。不少食 品胶尽管单独存在时不能形成凝胶,但它们混合在一起复配使用时,却能形成凝胶,即食品胶之间能呈现出增稠和凝胶的协同效应。复合食品胶由于其十分显着的 优势已成为食品胶发展的方向之一"]。
  
  猪屎豆(OofaZarifl m?cromifa Desv.)为蝶形花科猪 屎豆属半灌木状草本,别名假地豆、响铃豆等,野生 旷野间、村旁、田边、灌木丛中。种子药用、补肝 肾、明目、固精⑴,主要分布在广东、广西、福建、 云南等省区。猪屎豆种子胶是从猪屎豆种子胚乳中提取出来 的一种多糖胶,主要成分为半乳甘露聚糖。半乳甘露 聚绘为中性多糖,主要存在于豆目种子的胚乳中,可 作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、黏结剂和调理剂等广 泛应用于食品、石油、医药、纺织、造纸、炸药矿 业等工业领域由于半乳甘露聚糖具有较强的吸水和 保水能力,在土壤保湿、可降解的食品保鲜和化妆品 中也得到应用[4_9]。
  
  黄原胶是一种微生物多糖,具有突出的高黏度, 优良的温度稳定性和pH值稳定性等特性1^。尽管在溶 液中显示出较强的分子间的相互作用,但黄原胶本身不 凝胶。当它与另一种不凝胶的半乳甘露聚糖混合后,在 较低的浓度时形成坚实而有弹性的凝胶。不同来源的半 乳甘露聚糖,由于其结构不同而与黄原胶的协同效应不 同【"。
  
  本实验通过测定猪屎豆胶与黄原胶复配胶的体系黏 度,对猪屎豆种子胶与黄原胶复配胶的流变学性质进行 研究,旨在为猪屎豆种子胶的开发利用及新型复配胶的 研制提供科学依据。
  
  猪屎豆种子购自云南省林木种苗站,种子发芽率 74%,净度 92.9%。
  
  猪屎豆胶的制备。?将猪屎豆种子去杂、用温水泡 胀、研磨、手工剥离胚乳、真空干燥、粉碎过80目 筛、得猪屎豆胶。
  
  黄原胶市售。
  
  1.2仪器NDJ-1旋转黏度计上海精密科学仪器有限公司-天 平仪器厂;SL320N电子天平上海民桥精密科学仪器 有限公司;HJ _ 6A恒温磁力搅拌器金坛市宏华仪器 厂;9101型微型高速样品粉碎机北京检测仪器有限公 司;Spectrumlab22可见光分光光度计尤尼柯上海仪器 有限公司;DZF-6050型真空干燥箱上海博迅实业 有限公司医疗设备厂;WD900CSL23-K3微波炉顺德 市格兰仕微波炉电器有限公司:PHS-3C精密数字式酸 度计上海虹益食品仪表有限公司。
  
  1.3方法1.3.1猪屎豆种子胶与黄原胶复配胶的最佳配比 配制0.3%猪屎豆种子胶与黄原胶的复配胶溶液,使其复配比分别为 0:10、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、 6:4、7:3、8:2、9:1、10:0(W/W),在60°C加热搅拌 30min,使多糖完全溶解,后冷却至室温,用NDJ-1旋 转黏度计在60r/min下测定其黏度。
  
  1.3.2 猪屎豆种子胶与黄原胶复两胶的流变性质%1.3.2.1浓度对复配胶溶液黏度的影响在最佳配比下,配制 0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、 0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.2%、 0_3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、 1%的复配胶溶液(配制溶液时,在60°C恒温水浴中加热 搅拌30min,使多糖完全溶解,后冷却至室温,后同), 在60r/min下测定其黏度。
  
  1.3.2.2剪切力对复配胶溶液黏度的影响在最佳配比下,配制 0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、 0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0_1%、0.2%、 0.3%、0_4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1% 的复配胶溶液,在6、12、30、60r/min下测定其黏度。
  
  1.3.2.3温度对复配胶溶液黏度的影响在最佳配比下,配制浓度为0.3%的复配胶溶液, 分别在25、40、60、80、10(TC下搅拌30min后冷却 至室温,在60r/min下测定其黏度。
  
  1.3.2.4pH值对复配胶溶液黏度的影响在最佳配比下,配制浓度为0.3%复配胶溶液,分 别在溶液中滴加弱酸或弱碱,使溶液pH值分别为2、 3、4、5、6、7、8、9、10、11,在60r/min 下 测定其黏度。
  
  1.3.2.5加热时间对复配胶溶液黏度的影响在最佳配比下,配制浓度0.3%的复配胶溶液,在 60°C下分别加热0.5、1、1.5、2、2.5h,后冷却至室 温,在60r/min下测定其黏度。
  
  1.3.2.6冻融变化对复配胶溶液黏度的影响在最佳配比下,配制0.3%溶液,分别在4°C和一 2(TC冷藏和冷冻24h,在室温下解冻,在60r/min下测 定其黏度变化。
  
  1.3.2.7耐盐性实验在最佳配比下,配制0.3%的猪屎豆复配胶溶液, 在溶液中加入食盐,使溶液中的盐度达到5%和11%, 搅拌均匀,60r/min下测定黏度。加入食盐后,胶溶液 体系不稳定,黏度有波动,待其基本稳定,再测定, 然后隔Id测1次,直至其黏度不再下降为止,得耐盐 特性曲线。
  
  1.3.2.8防腐剂对猪屎豆复配胶溶液黏度的影响 在最佳配比下,配制0.3%的溶液,加入苯甲酸钠,使猪屎豆复配胶溶液中的苯甲酸钠的浓度分别达到 0.001%、0.01% 和 0.1%,测定 60r/min 时的黏度。
  
  1.3.2.9超声波处理对猪屎豆复配胶溶液黏度的影响 在最佳配比下,配制0.2%的复配胶溶液4份,调节温度为60°C,功率为100W,分别处理5、10、15、 20min,冷却至室温,在60r/min下测定黏度。
  
  1.3.2.10微波处理对猪屎豆复配胶溶液黏度的影响 在最佳配比下,配制0.2%的猪屎豆复配胶溶液,在微波炉中分别加热1、3、5、lOmin,冷却至室温, 在60r/min下测定黏度。
  
  2结果与分析2.1猪屎豆胶与黄原胶的最佳配比由图1可知,猪屎豆种子胶与黄原胶以不同比例复 配,二者的协效性不同,复配胶溶液的黏度有较大的 变化,二者的最佳复配比例为6:4(W/W),在此复配比脑「? 800 -I! 600_- I图1猪屎豆种子胶与黄原胶的协效性Fig.1 Synergy of Crotalaria mucronata bean gum with xanthan gum下,0.3%复配胶溶液的黏度分别是同浓度下猪屎豆胶与 黄原胶单溶液黏度的102倍和3倍,是5:5复配胶溶液黏 度的1.64倍。
  
  2.2猪屎豆胶与黄原胶复配胶的流变性(二者配比为6:4)
  
  2.2.1浓度对复配胶溶液黏度的影响由图2可知,猪屎豆复配胶溶液的黏度随着浓度的 升高而升高。当升高的浓度低于0.3%时,溶液黏度升 高的幅度较小,当浓度高于0.3%时黏度有较大幅度的 升高,当浓度达到0.7%时,黏度为5367mPa*s。
  
  4000300020001000-? £ 目)lfs黄原胶在任何浓度下都不凝胶但当黄原胶与猪 .屎豆种子胶复配,复配胶浓度达到0.4%时开始形成凝 胶;当复配胶浓度达到0.8%时形成坚实的凝胶。
  
  接近7时(浓度为0.3%时溶液的pH值),黏度最大。复 配胶溶液在酸性和碱性溶液中具有良好的稳定性。
  
  2.2.5加热时间对复配胶黏度的影响2.2.2切变速度复配胶溶液黏度的影响由图3可知,猪屎豆复配胶溶液为“非牛顿流 体”,溶液黏度随着切变速度的增加而减少,溶液具有 “假塑性”。
  
  2.2.3温度对复配胶溶液黏度的影响由图4可知,复配胶溶液的黏度随加热温度的升高 而升高,80°C加热时溶液黏度达到最大值,当高于80°C 加热时,溶液黏度有所下降,但下降幅度不大。复配 胶溶液的最佳加热温度为80°C。
  
  2.2.4pH值变化对复配胶溶液黏度的影响由图5可知,复配胶溶液的黏度在pH5?10时较稳 定,只有在强酸性溶液中才会有明显的下降,当pH值由图6可知,随着加热时间的增加,复配胶溶液 的黏度会逐渐增加,加热lh时黏度最大;可能是随着 加热时间的延长,使胶的溶解更为彻底:当加热时间超 过lh时,黏度逐渐降低,可能是加热时间延长使其降解 所致。
  
  2.2.6冻融变化对复配胶溶液黏度的影响^ 250+冻融前黏度:200+冻融后黏度亏150?^g100■镰50■0 14-20冻融温度rc)
  
  图7冻融变化对复配胶黏度的影响Fig.7 Effects of freezing and thawing change on viscosity of mixed gum探由图7可知,冻融变化对复配胶溶液的黏度有一定 影响,冷藏(4 °C)和冷冻(-20°C)均使其黏度有所降低, 但幅度较小。
  
  2.2.7耐盐稳定性4- ll%NaCl〇
  
  加入前加入C2h Id 2d 4d 6d 加入食盐时间图8复配胶的酎盐性实验Fig.8 Experimental results of salt tolerance of mixed gum由图8可知,盐(Na+)对猪屎豆复配胶溶液黏度的影 响较小。加入食盐后,胶溶液体系不稳定,黏度有波 动,但幅度不大,没有盐析现象。
  
  2.2.8防腐剂对猪屎豆复配胶溶液黏度的影响由图9可知,苯甲酸钠的加入使猪屎豆复配胶溶液 的黏度有所下降,浓度为0.01%的苯甲酸钠加入到溶液 中后黏度的下降幅度较大,所以在应用时苯甲酸钠用量 不宜过高。
  
  2.2.9 超声波处理对复配胶溶液黏度的影响由图10中可知,超声波处理后,复配胶溶液的黏度有所下降,超声波处理对胶溶液有一定的影响,但下 降幅度较小。
  
  2.2.10微波处理对复配胶溶液黏度的影响由图ii可知,微波处理使复配胶溶液的黏度有所 下降,但下降幅度较小。
  
  3讨论3.1猪屎豆种子胶与黄原胶有强烈的协效性。猪屎豆 种子胶与黄原胶复配胶的最佳复配比为6:4(W/W)时;当 两种胶以6:4混合时,浓度为0.3%的复配胶的黏度是黄 原胶单溶液的3倍,是猪屎豆种子胶单溶液的102倍, 当复配胶溶液浓度达到0.4%时形成凝胶。
  
  3.2该复配胶溶液的黏度随着浓度的升高而升高,复配 胶溶液为“非牛顿流体”,溶液具有“假塑性浓 度达到0.4 %时开始形成凝胶,当浓度达到0.7%时,黏 度为5367mPa ? S。该复配胶溶液的最佳加热温度为80°C, 最佳加热时间为lh,该复配胶可应用于需高温加热的食 品中,但加热时间不宜过长。
  
  3.3该复配胶溶液在弱酸-偏碱性溶液中较稳定 (pH5?9),只有在强酸性溶液中溶液的黏度才会出现大 幅下降。因此,该复配胶可以广泛地应用于酸或碱性 食品中。
  
  3.4冻融处理、超声波处理和微波处理均使复配胶溶 液的黏度有所降低,但下降幅度较小,因此,该复配 胶可应用于冷冻冷藏食品及需要超声波和微波处理的食 品中。
  
  3.5猪屎豆种子胶与黄原胶该复配胶具有良好的耐盐稳 定性,可以广泛应用于高盐食品中。
  
  3.6使用该复配胶时,可适当添加苯甲酸钠作为防 腐剂。
  
  综上所述,猪屎豆胶与黄原胶复配胶是一种性能优 良的食品胶,具有较高的黏度,良好的稳定性与流变 性;该复配胶可作为增稠剂和凝胶剂,广泛应用于食品 及其他行业。