瓜膠因其具有良好的增稠能力、懸浮能力和改善 食品品質(zhì)的特性而廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)W。并且可與 其它食用膠復(fù)配使用，其使用量大大低于單獨使用其 它增稠劑或穩(wěn)定劑。近年來有關(guān)多糖間的交互作用 (凝膠化)的研究逐漸成為研究的熱點[2-3]，且目前國 內(nèi)外已開展黃原膠與瓜膠凝膠化的研究與應(yīng)用[4-6]。

但由于黃原膠和瓜膠分子量過大，其應(yīng)用方面 受到了很大限制。且有研究表明[7]，降解黃原膠寡糖 擁有較強的抑制真菌生長的能力及抗病毒活性。而 有關(guān)降解多糖的協(xié)同凝膠化及其流變特性研究尚未

見報道。

本文嘗試使用酸降解法，制備得到降解黃原膠 與降解瓜膠，并將兩者在一定條件下共混，得到良 好的凝膠體系，并進(jìn)一步考察其流變特性。

降解黃原膠與降解瓜膠的制備

取20g瓜膠或黃原膠置于500mL燒瓶中，加入 100mL95%的乙醇溶液。加入一定量3mol/L鹽酸，在 60C恒溫水浴，攪拌使之均勻分散[8]。反應(yīng)1h后，用 3mol/L NaOH溶液調(diào)整至pH7以中止反應(yīng)，抽濾后置 于60 C烘箱中烘干，研磨制得降解瓜膠或黃原膠。

表1降解瓜膠與降解黃原膠的制備條件

名稱膠濃度

(%)HCl濃度 (mol/L)反應(yīng)溫度 (C)反應(yīng)時間 (min)

3#降解瓜膠200.25060

9#降解瓜膠200.26090

1#降解黃原膠200.26060

1.5共混凝膠的流變性測定

利用TA公司的ARES流變儀對各共混凝膠體系進(jìn) 行流變性研究，主要考察體系的彈性模量、黏性模 量隨應(yīng)變的變化及各體系的觸變性。

2結(jié)果與討論

2.1共混比對凝膠性能的影響

總膠濃度為1%，降解瓜膠(質(zhì)量為m〇與降解黃 原膠(質(zhì)量為m2)按不同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[pmAmi+m^)]，在 60C共混并恒溫1h，制得共混凝膠。用NDJ-79型旋 轉(zhuǎn)黏度計測其黏度。其黏度與共混比例的關(guān)系如圖1 所示。

600 r 

1.3酸降解前后瓜膠與黃原膠分子量測定

配制0.1%瓜膠溶液與0.1%黃原膠溶液，用烏式 黏度計測得在25 C時的黏度，利用半經(jīng)驗的麥克(H. Mark)非線性方程求得相對分子量。

瓜膠的半經(jīng)驗麥克非線性方程為[9]: [q]=3.04>40-4^M).747

黃原膠的半經(jīng)驗麥克非線性方程為[10]: [n]=1.7^10-4>M1.14

瓜膠原粉和降解瓜膠、黃原膠原粉和降解黃原 膠的相對分子量如表2所示。

表2各降解瓜膠與降解黃原膠的相對分子量

樣本名稱

相對分子量

瓜膠原粉1189000

3#降解瓜膠17354

9#降解瓜膠5780

黃原膠原粉228367

1#降解黃原膠29143

1.4降解多糖共混凝膠的制備

稱取一定量的降解黃原膠與降解瓜膠溶于50mL 去離子水中，置于60C水浴中共混并恒溫一定時間， 得共混凝膠。

表3各凝膠體系的制備方法

100 •<1J■»<■1J

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91

r

圖1共混比例與黏度的關(guān)系

由圖1可見，隨著降解瓜膠的比例下降及降解黃 原膠比例的上升，共混凝膠的黏度增大。當(dāng)降解瓜膠 與降解黃原膠的比例為3:7時，黏度達(dá)到最大值。若 繼續(xù)改變兩者共混比例，凝膠黏度下降。這說明兩者 共混有一最佳共混比例，才能達(dá)到最大的協(xié)同作用， 其凝膠化能力最強。

2.2放置溫度對凝膠性能的影響

總膠濃度為1%，降解瓜膠(質(zhì)量為m〇與降解黃 原膠(質(zhì)量為m2)按不同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[Fm/Cmi+m^)]，在 60°C共混并恒溫1h，制得共混凝膠，分別于室溫及 6°C 放置 24h。

制備溫度對降解瓜膠與降解黃原膠 復(fù)配膠的黏度影響很大，隨著加熱溫度的升高，復(fù) 配膠的黏度有較高幅度的增加，其中60C是復(fù)配膠的 最佳加熱溫度，超過60C加熱使復(fù)配膠的黏度有所降 低。據(jù)文獻(xiàn)報道[n由于黃原膠從有序態(tài)變到無序態(tài)的 轉(zhuǎn)變溫度(Tm)為42C。只有當(dāng)共混凝膠的制備溫度(Tp) 大于42C，黃原膠中的無序分子才慢慢增多，這種無 序分子就可與瓜膠分子的主鏈充分絞合。溫度不斷 升高，無序分子也不斷增多，兩者協(xié)同相互作用增 強，凝膠化能力提高，表現(xiàn)為黏度增大。在60C時， 黏度達(dá)到最大值；再繼續(xù)升高溫度，食品膠發(fā)生降 解，黏度下降。

2.4 KCl對凝膠性能的影響

總膠濃度為1%，降解瓜膠與降解黃原膠的比例 為3:7，加入不同量的鹽離子(KCl)，使KCl濃度為0、 0.01mol/L、 0.02mol/L、 0.05mol/L、 0.1mol/L、 0.2mol/ L、0.4mol/L，在60°C共混并恒溫1h，制得共混凝膠。 其黏度與鹽離子濃度的關(guān)系如圖4所示。

由圖4可知，鹽離子的存在使共混凝膠的黏度下 降。KCl通過與降解黃原膠分子側(cè)鏈上基團(tuán)的直接鍵 合或者是通過影響降解黃原膠分子的水化而改變了 分子構(gòu)象和鏈的相互作用，進(jìn)而改變了降解黃原膠 與降解瓜膠凝膠體系的黏度。

2.5放置時間

總膠濃度為1%，降解瓜膠與降解黃原膠的比例

由圖5可見，90min時，共混凝膠的黏度最大。此 后黏度迅速下降，150min后，黏度緩慢下降。共混凝 膠的分子結(jié)構(gòu)在一定時間內(nèi)變?yōu)闊o序狀態(tài)，兩者協(xié) 同相互作用增強，凝膠化能力提高，表現(xiàn)為黏度增 大。此后，無序分子數(shù)減少，兩者協(xié)同相互作用減 弱，黏度下降。

2.6苯甲酸鈉對凝膠性能的影響

總膠濃度為1%，降解瓜膠與降解黃原膠的比例 為3 7，加入0.04%苯甲酸鈉在60C共混1h，制得共混 凝膠。分別于1d和15d后測黏度。

表4 苯甲酸鈉對凝膠性能的影響

時間黏度(mPa，s)

共混膠共混膠+0.04%苯甲酸鈉

Id后320310

15d后70140

由表4可見，加入苯甲酸鈉后，共混膠的黏度變 化不大。15d后，共混膠黏度大幅下降，加入苯甲酸 鈉的共混膠黏度下降較小。說明苯甲酸鈉的加入，對 兩種膠的協(xié)同效應(yīng)不產(chǎn)生影響，并能起到防腐劑的

作用。

蔗糖的添加使體系4的彈性模量與 黏性模量下降。體系1與體系4模量隨應(yīng)變變化的趨 勢一致，彈性模量隨應(yīng)變增大逐漸下降，黏性模量 隨應(yīng)變增大逐漸增大，然而體系4的變化更為平緩， 說明蔗糖雖然對凝膠結(jié)構(gòu)略有影響，但在應(yīng)變較大 時體系結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，表現(xiàn)出良好的抗應(yīng)變性能。故 少量蔗糖的添加對降解瓜膠與降解黃原膠凝膠體系 的黏彈性略有影響，體系可應(yīng)用于含糖食品。

由圖9可知，在總膠濃度較低時，體系5的彈性模 量與黏性模量均較小，表現(xiàn)為較弱的凝膠結(jié)構(gòu)。將 總膠濃度增加一倍，體系1的彈性模量與黏性模量均 有大幅提高。總膠濃度對凝膠的黏彈性有較大的影 響，隨著總膠濃度的增大，降解瓜膠與降解黃原膠相互作用的加強，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更緊密，黏彈性增大。

在降解瓜膠與降解黃原膠凝膠體

系中，控制降解黃原膠的分子量一定，不同分子量 的降解瓜膠對體系黏彈性的影響不同。在降解瓜膠 分子量較低的情況下，體系6的彈性模量與黏性模量 均較小。隨著降解瓜膠的分子量的增加，體系1的彈 性模量與黏性模量均有大幅提高，表現(xiàn)出較強的結(jié) 構(gòu)和良好的黏彈性，證明降解瓜膠的分子量顯著影 響凝膠體系的黏彈性。

2.9降解瓜膠與降解黃原膠凝膠體系觸變性研究 觸變性是含結(jié)構(gòu)材料重要而復(fù)雜的依時特性， 反映出材料受力后結(jié)構(gòu)隨時間的變化過程，是非牛 頓流體特有的流變行為。通過對各體系觸變性的研 宄，可以了解其結(jié)構(gòu)在受到剪切后的變化。滯后環(huán) 是流體觸變性的重要特征。在食品制作過程中，希 望觸變環(huán)面積越小越好，這樣保型性就好，易于食 品的加工制作[氣

在變剪切速率模式下，設(shè)定剪切速率變化首先 由0升至100s-1，時間為60s，再由100s-1降至0，時間 也為60s。

由圖11_圖16可知，體系1、體系2、體系3、體系 4、體系5、體系6均為含有黏彈環(huán)的滯后環(huán)，說明其 均為具有黏彈性和觸變性的凝膠體系。

由圖11、圖14可見，體系4的觸變環(huán)面積小于體 系1。說明在共混凝膠體系中加入一定的蔗糖，可以 增強體系的抗觸變性，增強其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)能力。

由圖11、圖15可見，與體系1相比，體系5的觸變 環(huán)更為復(fù)雜，且上行線和下行線的應(yīng)力明顯小于體 系1。說明總膠濃度顯著影響體系的觸變性。

由圖11、圖16可見，體系6的觸變環(huán)面積明顯大 于體系1。說明降解瓜膠的分子量顯著影響體系的觸 變性。當(dāng)瓜膠分子量較小時，體系受剪切后恢復(fù)速 率較慢，表現(xiàn)出更強的觸變性。

3結(jié)論

降解黃原膠與降解瓜膠在一定條件下共混，通 過協(xié)同作用，得到新的凝膠體系。共混比例、總膠濃 度、共混時間、KCl濃度及分子量對共混凝膠的黏度 有顯著影響。共混凝膠體系具有黏彈性和觸變性。 共混比例、總膠濃度、共混時間、蔗糖濃度及分子量 對共混凝膠的黏彈性和觸變性有一定影響。