黃原膠與魔芋膠混膠黏度的影響因素研究：
黃原膠與魔芋膠混膠黏度的影響因素研究，黃原膠（Xanthan Gum)是黃單胞菌 經(jīng)耗氧生物發(fā)酵產(chǎn)生的一種高分子陰離 子生物多糖，是由I-葡萄糖、I-甘露糖、 I-葡萄糖醛酸、丙酮酸和乙酸組成的“五 糖重復(fù)單元’聚合而成，分子主鏈由I- 葡萄糖以&1,4糖苷鍵連接而成的，具 有類似纖維素式的骨架結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)葡 萄糖中的一個(gè)C3上連接有一個(gè)由兩個(gè) 甘聚糖和一個(gè)葡萄糖醛酸組成的三糖側(cè) 鏈[1]。魔芋膠的工業(yè)原料是魔芋精粉， 其主要組分為由I-葡萄糖、I-甘露糖按 一定的比例通過艮1,1鍵構(gòu)成的葡甘聚糖[2]。黃原膠和魔芋膠均為非凝膠天 然多糖，但是它們?cè)谝欢ǖ臈l件下共混 可以得到凝膠和協(xié)同增效作用；而成本 價(jià)格也較便宜，而且是一種十分理想的 低熱、低脂肪、抗癌的保健食品材料[3]。
本文主要是研宄黃原膠和魔芋膠兩 種多糖共混后的協(xié)效性以及制備溫度、 甜味劑、酸味劑對(duì)它黏度的影響，為拓展 功能多糖產(chǎn)品的工業(yè)應(yīng)用范圍提供一定 的數(shù)據(jù)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1. 1原料
黃原膠、魔芋膠、蔗糖、甜蜜素、糖精 (食品級(jí)）；檸檬酸（分析純?cè)噭患儍?水
1.2主要儀器
NDJ- 9S型數(shù)顯黏度計(jì)（上海天平 儀器廠)；均質(zhì)機(jī)、恒溫?cái)嚢杵?1. 3實(shí)驗(yàn)方法
表1黃原膠與魔芋膠的共混比例
混合比例黃原膠/g魔芋膠/g
10/05. 00. 0
8/24. 01.0
7/33. 51.5
6/43. 02. 0
5/52. 52. 5
4/ 62. 03. 0
3/71.53. 5
2/81.04. 0
0/ 100. 05. 0
1- 3. 1共混溶膠的制備方法按表1 用天平稱取黃原膠和魔芋膠，分別慢慢 加入到250 ml的蒸餾水中，放入水浴中 恒溫到指定溫度。待完全溶解后，把魔 芋膠溶液倒入黃原膠中，此時(shí)溶液的體 積為500 ml,總濃度為1%。用乳化均 質(zhì)器恒溫?cái)嚢杌旌?0min,停止攪拌，保 溫30min后即可得到混膠。
1. 3. 2黏度的測(cè)定方法準(zhǔn)確配制一 定濃度的食品膠溶液，在特定溫度下用 NDJ- 3S數(shù)顯黏度計(jì)以3號(hào)轉(zhuǎn)子、 12 r/min的轉(zhuǎn)速測(cè)定，記錄數(shù)據(jù)。
1.3.3黃原膠和魔芋膠的共混比例及 溫度對(duì)混膠黏度的影響多糖的總濃度 為1%,黃原膠與魔芋膠按表2所示不 同質(zhì)量比例分別在20 °C、40 °C、80 °C下 共混，用數(shù)顯黏度計(jì)測(cè)定并記錄黏度變 化。
1. 3. 4放置時(shí)間對(duì)混膠黏度的影響 按1. 3. 1法在20 °C制得各比例的 混膠，按靜止放置時(shí)間逐段測(cè)得混膠的 黏度變化與時(shí)間的關(guān)系。
1.3. 5甜味劑的使用量對(duì)混膠黏度的 影響分別稱量黃原膠和魔芋膠2. 5 g 三份，分別溶解于40 °C的200 ml水中， 相混。在平行樣中分別加注100 ml系 列濃度的蔗糖、甜蜜素和糖精溶液，添加 量都是在食品加工工藝許可范圍內(nèi)，并 均質(zhì)30 min。恒溫40 °C放置30 min,在 40 °C采用數(shù)顯黏度計(jì)測(cè)其黏度變化。
1. 3. 6定糖及酸對(duì)混膠黏度的影響 在室溫下，制得三份黃原膠和魔芋 膠5/5的混膠400 ml,分別用50%蔗糖 100 ml、0L 225%甜蜜素和0. 113%糖精 溶液調(diào)至等甜度，再分別按占總混膠的 0L 01%~ 0L 5%、0.01%~ 0■ 3%、0.01% ~ 0. 3%的量滴加25%檸檬酸，均質(zhì) 30 min。靜置30 min后，用數(shù)顯黏度計(jì) 測(cè)定三種甜味劑混膠其黏度在外加酸時(shí) 的變化。
1. 3. 7產(chǎn)物pH —定，甜味劑對(duì)混膠黏 度的影響常溫下共混比例為5/5的混 膠400 ml三份，分別加入不同量的甜蜜 素、糖精溶液100 ml。依據(jù)1.3. 6方法 加入檸檬酸，用酸度計(jì)調(diào)節(jié)最終pH為 4. 70~ 4. 90,用均質(zhì)器攪拌30min,靜止
表2放置時(shí)間對(duì)比各比例混膠的黏度的影響Pa. s
黃原膠/魔芋膠放置時(shí)間7min
(質(zhì)量比）01530456080100120
8/29. 7398. 9215.4744. 6134. 2573. 9133. 1222. 425
7/39. 7398. 9075. 1094. 4244. 6594. 0432. 9012. 320
6/49. 7288. 4154. 8764. 0143. 6933. 2782. 5742. 086
4/69. 7247. 9344. 5333. 9973. 2512. 8642. 3581. 854
3/79. 7287. 5524. 2103. 5183. 0152. 5611.8931. 774
2/ 89. 7246. 8913. 9463. 2212. 9882. 4551.8761. 357
混合多糖分子的棒狀結(jié)構(gòu)在一定時(shí)間內(nèi)分子充填了混膠多糖大分子的間隙，使
變得較為舒展或稱作無規(guī)線團(tuán)狀151。大分子各支鏈間的氫鍵交聯(lián)度增加了或
12「其它方式締合程度逐漸提高，體系網(wǎng)絡(luò)
2 0 8 6 4 2:
050100150
放置時(shí)N /min
圖3 放置時(shí)間對(duì)5/ 5混膠黏度的影響
050100150
放置時(shí)間/min
圖2 放置時(shí)間對(duì)7/3混膠黏度的影響
放置30min。用數(shù)顯黏度計(jì)測(cè)量制得混 膠的黏度，記錄下來，測(cè)定甜味劑與混膠 黏度的關(guān)系。
2結(jié)果與討論
2. 1黃原膠和魔芋膠的共混比例、溫度 對(duì)混膠黏度的影響
從圖1可知，20 C黃原膠和魔芋膠 復(fù)配后黏度比單一的黃原膠與魔芋膠的 黏度都大，這表示黃原膠和魔芋膠有著 明顯的協(xié)同效應(yīng)。這主要是黃原膠分子 的雙螺旋結(jié)構(gòu)易和含&1，4鍵的其他多 糖分子發(fā)生的嵌合作用。黃原膠為非凝 膠，當(dāng)與魔芋膠混溶，在共混膠濃度為 1%時(shí)形成堅(jiān)實(shí)的凝膠。
10/0 8/2 7/3 6/4 5/5 4/6 3/7 2/8 0/10 混膠比例
一#-20度粘丨幻111代一■— 40吃粘度曲線
-A—60度粘吃rtt丨線
圖1 溫度對(duì)不同比例混膠的影響
由圖1可知，在升高溫度后由于無 序分子也不斷增多，流變性變好，所以黏 度下降。在40 ^下，混合凝膠黏度則大 幅平行下降，僅在比例為8/2時(shí)黏度相 對(duì)最大，比例再增則呈降勢(shì)。到80 C時(shí) 黏度趨勢(shì)剛好相反，先升高至比例2/8 最大后才降，其中在黃原膠為主的混膠 黏度仍比40 C時(shí)略有下降；但在5/5時(shí) 竟與40 C時(shí)重合；以魔芋混膠為主時(shí)， 黏度則大于40 ^的混膠。
共混比例為5/5的混膠，當(dāng)溫度從 20 C上升到40 C,黏度的降低幅度很 大；當(dāng)溫度大于40 ^時(shí)，下降的幅度極 少。這與文獻(xiàn)報(bào)道141中當(dāng)共混比例為 7/3時(shí)黃原膠從有序狀態(tài)（螺旋結(jié)構(gòu)）變 到無序態(tài)（無規(guī)線團(tuán)）的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tm)為42 ^,溫度不斷升高，無序分子 也不斷增多，黃原膠與魔芋膠混膠黏度的影響因素研究，流變性變好這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果有明顯的差異。不同比例混膠多糖分 子的相互作用、單分子的熱解的綜合效 應(yīng)仍有待進(jìn)一步研宄。
2. 2放置時(shí)間對(duì)混膠黏度的影響
圖2反映了表2中各個(gè)共混比例混 膠的黏度隨放置時(shí)間延長(zhǎng)的代表性發(fā)展 趨勢(shì)。在0~ 20 min之內(nèi)，黏度迅速下 降，隨后黏度下降減緩，曲線比較平緩。
圖3反映的共混比例為5/5的混膠 黏度變化的特殊性：在1?45 min內(nèi)黏 度不會(huì)有太大的變化，之后才明顯下降。 根據(jù)2 1,2.2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，黃原膠 與魔芋膠的共混比例為5/5時(shí)，熱加工 溫度和45 min加工時(shí)間對(duì)它的影響不 大，黏度穩(wěn)定。以下我們著重對(duì)這一比 例混膠做進(jìn)一步研宄。
2 3甜味劑對(duì)混膠黏度的影響 2 3. 1甜味劑的使用量對(duì)混膠黏度的 影響從圖4,5,6可知40 C時(shí)，甜味劑 的使用量與混膠黏度的關(guān)系：甜味劑的 增加使混膠黏度由平緩漸增再變?yōu)檩^大 幅增加。其中圖5反映出甜蜜素使用量 超過a 26%時(shí)，混膠的黏度有所回落； 由圖6可見，糖精加入量超過0. 17%后 混膠黏度達(dá)到最大并且穩(wěn)定保持下來。 由此實(shí)驗(yàn)可反映出，混膠黏度增加很明 顯，因?yàn)殡S著甜味劑的含量增多，這些小
化結(jié)構(gòu)的程度明顯增加，使得混膠體系 黏度升高，多糖分子間的協(xié)同效應(yīng)不斷
增強(qiáng)。
3040506070
添加蔗糖溶液的濃度U)0ml<
圖4 蔗糖對(duì)混膠黏度的影響
—/趔運(yùn)
00.10.20.30.4
添加甜密素溶液的濃度1
圖5甜蜜素對(duì)混膠黏度的影響
"1/ 2:一笨
0.050.150.25
添加賭衍溶液的濃度hioomr1
圖6 糖精對(duì)混膠黏度的影響
但在室溫20 C下，配制混膠測(cè)定甜 味劑與它們的黏度關(guān)系如圖7所示，黃原膠與魔芋膠混膠黏度的影響因素研究，室 溫下加入甜蜜素或糖精結(jié)果與圖7類 2003①食品與機(jī)械15
2 0 8 6 4 2 —1 .1
♦
-r - - 一 I
2 o 8 6 4 2 ^
-121/"袈塔璉
°35455565
添加蔗糖溶液的濃度/g.ioomr1
圖7在室溫下蔗糖的使用量對(duì)混膠 黏度的影響
似。由此實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見：在室溫下，黃原 膠和魔芋混膠已充分交聯(lián)成凝膠，再加 入甜味劑，這些小分子不能充分混合進(jìn) 入多糖分子間隙，則無法起到進(jìn)一步的 交聯(lián)作用，黏度也不再提高。對(duì)比前三 圖的實(shí)驗(yàn)條件，加熱對(duì)添加的小分子在 大溶膠體系的均勻擴(kuò)散滲透極為有效。
2. 3. 2定糖及酸對(duì)混膠黏度的影響
酸度調(diào)節(jié)在食品中十分重要。加入 檸檬酸既增爽口感，又使甜味可口，并阻 止細(xì)菌的滋生。當(dāng)檸檬酸的添加量大于 0.30%,混膠會(huì)因太酸而難以入口。所 以在圖9、圖10所示實(shí)驗(yàn)中，取檸檬酸 添加量不大于a 3%。從圖8、圖9、圖 10中可知，當(dāng)酸的使用量在0.2%以上， 就會(huì)引起黏度的急劇下降；但低于 0.2%時(shí)，混膠黏度的變化不大，保持在 較大值。
12「
08 6 4 2
1
00.20.40.6
檸檬酸的添加量/%
圖8 酸對(duì)加蔗糖的混膠黏度的影響
00.]0.20.30.4
檸檬酸的添加量/%
圖9酸對(duì)加糖精混膠黏度的影響
對(duì)食品膠溶液黏度的影響主要是體 系pH變化引起氫鍵交聯(lián)有部分開鏈， 黃原膠與魔芋膠混膠黏度的影響因素研究，分子舒展，致使黏度有所下降。當(dāng)檸檬 酸的添加量對(duì)于三種甜味劑的混膠溶液
16 FOOD AND MACHNRY 2003 ①
由為4 70~ 4 90時(shí)，口感最好。pH低 于4 13,則酸味過強(qiáng)難以入口。
00.10.20.30.4
梓樣酸添加量/%
圖10酸對(duì)加甜蜜素混股黏度的影響
0.05 0.070.09 0.110.13 0.15
糖精的使用量/g
圖11糖精對(duì)混膠黏度的影響
12|
:10• ♦ ♦ ♦»
QM
® 8
絮6
4I■1
0.150.20.250.30.35
甜蜜素的使用量
圖12甜蜜素對(duì)混膠黏度的影響
2 3.3產(chǎn)物pH —定，甜味劑對(duì)混膠黏 度的影響當(dāng)糖精的使用量在（1 12 g, 由值在4 83時(shí)，混膠的不良口感消除， 并有爽口感。由圖11、12可知，在定酸 的情況下，甜味劑的加入對(duì)混膠黏度影 響不大，其值僅略低于單純混膠粘度；而 且口感良好。由實(shí)驗(yàn)2 3_1與2 3_3可 推測(cè)，在室溫下，溫度對(duì)混膠分子棒狀螺 旋嵌合程度的影響大于甜味劑所能起到 的滲透交聯(lián)作用。那么，在此溫度下的 生產(chǎn)工藝中，甜味劑的添加量可根據(jù)口 感和生產(chǎn)需要而 選用。
3結(jié)論
( 1) 黃 原 膠 和魔芋膠雖是非 凝膠多糖，但是它 們有強(qiáng)烈的協(xié)同 效應(yīng)而可得到凝 膠。溫度對(duì)混膠 黏度的影響較大， 升溫使混膠的黏度降低。在20 ^升至 40 C之間黏度降低迅速，40 C至80 X： 時(shí)混膠黏度曲線下降幅度不明顯，且這 兩個(gè)溫度下隨混合成分比例變化它們的 黏度變化趨勢(shì)不同。
(2)常溫下，幾種甜味劑對(duì)混膠黏 度的影響不大，黃原膠與魔芋膠混膠黏度的影響因素研究，黏度主要受兩種混膠多 糖的協(xié)效性的影響；而40 ^時(shí)小分子甜 味劑對(duì)混膠黏 度影 響明 顯增大, 它 們?cè)?混膠大分子中滲透能力和交聯(lián)作用顯現(xiàn) 出來，黏度隨著加入甜味劑增多而不斷 升高。
(3)室溫下，可作防腐及調(diào)節(jié)口感 的檸檬酸加入0. 2%以上，能使混膠的 黏度降低；低于a 2%以下時(shí)混膠黏度 則保持最大值不變，但該黏度值比沒加 酸時(shí)略低。當(dāng)檸檬酸的添加量對(duì)于三種 甜味劑的pH達(dá)到4 70~ 4. 90時(shí)，混膠 甜度適宜并帶有爽口感。
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