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盐及非盐物质对常用低浓度食品胶溶液粘度影响的研究

发布日期:2015-05-17 12:13:23
盐及非盐物质对常用低浓度食品胶溶液粘度影响的研究
食品胶又称增稠剂(Thickeners),是一种能改善食品的鞠 理性广、增加食品的粘稠性、赋予食?以柔滑适〇感、且具有 稳定乳化状态和悬浊状态作用的亲水性高分子化合物。食品胶 在食品工业中的应用主要取决于其粘度/而影响其水溶液粘度 的因素很多》对单一食品胶来说,除了胶的种类、来源、聚合 度、分子ft及胶溶液浓度、脏、拌值、盐及非盐物质等的影 响外。还荽受如工过程中的搅拌、海合、均质、泵送等机械作 用的影响》本文从饮料生产特点出发,对低浓度黄原胶、琼 腊、海藻酸纳和瓜尔胶等常用食品胶溶液的耐盆性作了比较研 究,同时探讨了乙醇、蔗糖及柠搂酸等非盐物质对溶液粘度的 影响。
 
1材料与仪器1.1材料黄原胶(山东溜博中轩生物制品公司);琼腊(福建石W);海药酸钠(山东青岛):瓜尔胶(印度蔗糖(云南)等原料均为食品级《NaCI、KCK CaC!2 等盐NajOVI^SCV NSJHK)4 等金厉钠盐,乙酵(成都化学试剤厂)、梓样酸(重庆东方试剂 研究所> 等非盐物质均为分析纯试布h 欹为高纯据of with 0.25% guar gum or 030% sodtum alginate, it had the viscosity of 0.30% sodium alginate O.iO% xaiUhan gum,Non'Sali miitfinai1.2主要仪器NDJ.l型旋转粘度计(上海天平仪器厂 CS-50!型超级恒温器(重庆实验设备厂>;JJ-〗型无级变速搅拌器(深圳天南海北公司); 6!4?型电子交流稳压器(湖北宜昌电工仪器厂)c2实验方法 2.1耐盐性试验溶液配制及粘度测定用40?5CTC高纯水制浓度分别力0.2■的黄原胶溶液、 0,60%的海藻酸钠溶液、0,50%的瓜尔胶溶液;用忉^高纯水 将琼脂充分溶解后配制成滚度为0,20%的溶液,再用大 肚嗫管将各胶体溶液分注于若干直径Stos的烧杯中,随机抽取 相同溶液三份为一组,诈为平行样。
 
用高纯水常温配制系列浓度的各种兹溶液*各取iOOml注 人以上各试样,并用It拌器搅拌均匀f使各试样中阴阳离子的 滚度分别达到表1所承水平。
 
以上溶液配制时将溶液和水的密度视为1.0g/mh研究阳离 子对食品胶溶液粘度的影响时,各种阳离子的盐均采用盐酸 盐,其阳离子浓度按表1S制,即在各个浓度水平下气离子的 浓度对不同的盐相等,溶液粘度的差异在其它条件相同时应主 要由阳离子的差异造成。同样,考察阴离子对食品胶溶液粘度 的影响时,各种盐均采用钻盐,则在各个浓度水平下的溶液粘 度的差异主要是由阴离子的不同造成的a盐浓度(mol/L)
 
阳离子cr阴离子浓度水平Na+〇
 
roHga_cFeJ'〇
 
Al3’〇
 
CO广0SO严0HPO42~Q23450.000060.000180,00060,0018£L0卿 6Q. 000180.00060.00X80.00003-0.000090.00030,00090,000030.000090,00030*0009^ O.D0002D.0D0060.00020.00060.0C0G20.000060,00020.0006.0*00006O.OOC180,0006D.G0180.000030-000090.00(330,00090.000030.0*0009D.00030.00090.000030.000090.0003QJ3Q090.006 0*018 0-006 0.018 0,0030.0090.003(“0090.0020.0050.002 0.00$ 0.006 Ds〇13 0,0030.0090.Q030^0090.0030*00^_J90.06Q,180-06 0.16D.030-Q90.030,090*02 0,06 0.02 0.06 0.06 0.18 0.030,03D.030.09D,030.0910 11*0*6 IA 0.6i.80.30.90,30,90.2 0.6 0,2 0.6 p.60,30、90.30,$0.30,9表变盐的浓度水平注"的浓度水平只对瓜尔胶溶液配制。
 
采用NDP丨型旋转粘度计零号转子测量所配各溶液粘度, 转子转速I2r/mb,测量时用CS-501型超级恒温器保证试样温 度恒温在〗:51^2.2非盐物质影晌试验溶液配制及粘度测定食品胶的制样方法与2.1相同,在平行样中分别加注〗Mml 各系列浓度的蔗糖溶液、乙醉溶液及梓檬酸溶液并搅拌均匀, 除乙醇釆用体积百分比浓度外,其余试剂均按重蛰百分比浓度 配制。
 
采用NW-1型旋转粘度计零号转子测量所配各溶液粘度,转 子转速12r/min,测最温度2 0 *C,由CS-50!型超级恒温器控制《2结果与分析3,1浓度为O.iO%的黄原胶溶液的耐盐性以溶液中离子浓度为横座标,溶液粘度为纵座标。在半 对数座标纸上作图(由于零取对数无意义,因而以s X 1〇4代替阴阳离子浓度为零的空白值),其结果见图1、图2?由图1 可见,含Na+、K' C,、Mg>的金属盐对低浓度黄原胶溶液 的枯度影响规律类似,在10-%1〇丨/L数最级浓度范围内,溶液粘 度基本上保持不变,在丨〇■'到10々m〇l/L的数量级浓度范围内, 随着盐添加量的增加,溶液的粘度急_下降,到l<HmoUL的数 量级浓度范围后,随着盐浓度的增加,溶液站度下降缓慢甚至 基本上保持不变。在相间的摩尔浓度下,阳离子价数相同的盐, 溶液粘度变化曲线基本上保持一致。含二挂金属盐的胶溶液粘 度比含一价金属盐的低4含三价金属盐的胶溶液在丨OMol/L的 浓度数量级下,也引起溶液粘度7降》在10-3md/L的盐浓度数 量级以上’黄原胶溶液迅速转变成一种絮凝状的不溶性沉淀。 这种沉淀可能是由于黄原胶分子侧链的羧酸根与高价金属离子 形成难溶性的盐而致,也可能是髙价阳离子在不同分子间通过 离子链产生架桥作用,使分子成束状凝聚所致。
 
不同明离子在不同浓度下对0.丨0%浓度的黄原胶溶液楮度 的影响见图2,从图中可以看到四种离子Ci、CO/-、SO广、 HPO/的存在对0.10%浓度的黄原胶溶液粘度的揍响差异很 大》C!% SO/?的添加浓度在!O^nol/L的数量级以下时对港液 粘度影响不大,在l(Hmo]/L至10-2nwl/L的数量级浓度范围内造成溶面度急趋下降。在胸舰难面量级以上,随着£ 浓度的增加溶液黏度变化不大,HPO,在!〇-3_铺浓度数量 级以下对黄原胶溶液粘度的影响与a-、SO,1-差羿不大,而在2 X10-3至3 X丨0-2m〇|/L的浓度区间,其对溶液粘度的降低效应 明显低于so广和C1-,在3.0 X 10-2moi/L的浓度以上,黄原胶 溶液的钻度又随KP0/-的浓度增加面迅速上■升s cas?浓度在10- %1〇1江数量级的浓度以下,黄原胶溶液的粘度随奢CO,浓度 的增加迅速上升,在2.0Xi<HmoW.的浓度尔近达到a高值, 之后随着C032?的浓度增加溶液粘度又迅速下降,在丨〇-imoyL 的数量级浓度范围内渐趋平缓《实验中还发现黄原胶在纯水中是略呈乳白色的混浊溶液,当 加人离浓度的余后,胶体溶液透明度会路有增加,加人■NajCC^ 同加人其它盐相比效果更为显着》并旦_人他;《>3镔度在价 4m〇l/L以上的黄原胶溶液,黄原胶的溶解性得到明显改善。
 
3-2浓度为0.3的的海藻酸钠溶液的耐兹性不同浓度的阳离子、阴离子对0.3W浓度的海藻酸钠溶液 秸度的影_晃_3、圈I执a中可以发现,愉' K:' MgH离 子对OJO%浓度的海藻酸钠溶液糊度的影响与其对黄原胶溶液 的影响类似,在丨(rtn〇〗/L的数量级浓度以下,对溶液粘度影响 不大;在10■??10_2mo!/L的数量级浓度范围内,海藻酸纳溶液 枯度随S浓度的增加而急剧下降在丨O-bot/L的数量级浓度以 上变化趋于平缓=阴离子对溶液粘変的影响_线与W离子类 齓不再费述。
 
■中纤海度为瞻纤液体系,Oi8% Fe^ AP赖属离子又播液的胸潘_(;常大?Ca2?离利g度:^斯面!/ L以上,溶液形成凝胶体系;F,离子浓度2X〗炉mo!/L以上, 溶液锻成不溶性块状沉淀AP离子则使溶液产生一种现白色的 粘称沉淀物,这是由于这些高价金M离子在溶液中形成了相应 的不溶性海藻酸盐所致,通过调节溶液的pH值或加人磷酸盐 缓冲剂或整合荆还可以脔节胶凝过程的时间《3,3浓度S*2S%的瓜尔肢溶液的_盐性不兴_离子、阴离子对L254苽尔胶溶液粘度的影响饵图5, 图6所示。从图中可以看出,同本实验的其它三种食品胶相比, 0,25%浓度的瓜尔胶溶液对大多数阴阳离子的影响表现出了很强 的耐受性-在离子浓度为l〇_s?l,Sffi〇l/L范;围内,除Fe1*外,其 它五种阳离子使溶液粘度的下降都不超过2 [)% ,T F—对溶液粘度 的影_非常特殊,在很低的浓度CS X 10-、2-0 X lO-Moi/t) 引起溶液粘度的急剧下降,在2.0 X 10、〇i/L赴达到极小值, 随后溶液粘度随浓度的增加而上升?
 
3.4浓度为SK1G%的琼脂溶液的耐链性图?、圈S描述了陪脔子。阴离子对浓度的琼盘溶液 粮度的影响趋势=从图中可以看出,_阳离子对瘠液轱度的影 _类似> 在^^^仏的数量级浓度范_内,溶液粘度基本上保 持不变;在10“?Kr3m〇i/L数量级浓度范围内,溶液粘度急剧 下降:Wkol/L的数量级浓度以上,体系粘度又趋稳定,夕卜加 盐的浓度再增加对体系粘度影响不大》
 
3.52醇对低漆。度食品胶溶液轱度的影晌黄原胶、海藻黢钠、瓜尔胶及。琼脂等四种低浓度食品胶溶 液粘度随乙醇浓度变化的曲线见? ;).从图中可以着出,乙醇3025m n液粘"度(cp> f0fxjo^ IX 10*^ J X\ XI X I0-1} XIS离子浓度(moi/L、)
 
阳离子浓度(mol/L)
 
图7阳离子对琼脂溶液粘度的影响图含量对四种低浓度食品胶溶液枯度的影响是类似的,即随着乙 醉浓度的增加。溶液粘度亦增髙。但不同胶体溶液粘度增加的幅度有差异,即0.30%海蒱酸纳>0.25%瓜尔胶>0,10%黄尿胶 >琼腊a乙醇是一种比水更弱的给质子极性溶剂,其醇羧基也可以 通过氢键与水和胶多糖相互作用。从极性来看,乙醇的极性应 介于水和胶多糖之间,与相似相溶原理类似,乙酵的加人可能 是改善了胶多糖分子与水分子间的极性差异,从而改善胶多糖 分子之间、胶多糖分子与水分子之间的结合力,以此来影响体 系的粘度。因此,四条曲线增幅上的差异除了因胶体种类不同 外,还与溶液浓度有关。
 
图11 拧様酸对低浓度食品胶赛液軲度的影响3.6蔗糖对低浓度食品胶溶液粘度的影响蔗糖对四种低浓度食品胶溶液粘度的影响见图W ■>从图中可以看到鹿糖使G.2SI浓度的瓜尔胶和D. 30%浓度的海藻酸钠 溶液的枯度明显增加,而使0.1饨浓度的琼脂和^?浓度的 黄原胶溶液枯度略有下降。
 
蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖构成的二糖,其分子 结构单元与胶多糖类似》它的存在可能会干扰黄原胶和琼腊两 种胶多糖分子自身间相互靠近,减弱胶多糖分子间的作用力。 从而降低这两种胶体形成的有序网格结构的效能 > 因此溶液的 粘度略有下庳。在海藻酸纳和瓜尔胶的水溶液中,胶多糖分子 主要通过分子间的机械缠绕形成一种无序的空间网格结构。蔗 糖分子的存在一方面可以通过吸附一部分水分子形成一些大的 分子团填充于网格间增加体系的固态性能;另一方面,二糖分 子有可能在胶多塘分子间产生一种架桥连接,从而增强胶多糖 分子间的作用力,使溶液粘度上升。
 
3-7柠様酸对低浓度食品胶溶液粘度的影响柠檬酸对四种低浓度食品胶溶液粘度的影响见图1从图 中可以看出,0.25*的瓜尔胶溶液枯度几乎不受拧橡酸的影响? 游于0.1G*的黄原胶溶液、G.10%的琼胆溶液、Q.3〇%的海藻酸 纳溶液,柠样酸浓度在〇。以上就会引起体系粘度的急S下降。但当柠檬酸浓度增加到0.2戕以上,这三种溶液的粘度保 持最低值而不再变化》
 
柠檬酸对食品胶溶液粘度的影响主要是体系PH值变化引起 的,若从体系的PH值对粘度的影响来考虑,图11所示的结果 与文献3中所得结论相符《4结论4.1四种低浓度食品胶(0.10%的黄原胶、0-301的海藻 酸钠、0.25*的瓜尔胶、U的的琼腊)中,苽尔胶溶液对盐的 耐受性最好t即大多数阴PB离子都不会影啕低浓度苽尔胶溶液 的粘度》
 
4-2常用金?盐阳离子及Ci' SG/?对低浓度黄原胶溶 液粮度的影响与阴、阳离子对低浓度海藻酸钠溶液和低浓度琼 腊溶液粘度的影_有类似规律肩外加盐浓度在一定范围内会 使胶体溶液粘度下降《因此在实际生产中应注意调节盐浓度以 避免溶液粘度下降s4.3乙醇能gi变低浓度食品胶箱液的粘度e乙醉浓度增加,溶液軲度亦增加。且各种胶体溶液变化规律一致5因此, 在含乙酵饮料生产中添加低浓度食品跤溶液有肋于提髙产品的 稳定性。
 
14杂面显iffel雏度;^胶狮蒸?液的粘度, 但使低浓度琼腊及黄原胶溶液的赖度略为降低。因此t在饮料 生产中当使用琼滕或黄原胶作增称剂时5宜少用蔗糖?
 
4.5姆疗麋^胶溶液的枯度几乎不受柠檬酸的影响; 而低浓度海藻酸钠、黄原胶及琼腊溶液的粘度均会受柠檬酸影响而大幅度降低。
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