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交聯羧甲基纖維素番茄醬增稠劑的開發與應用效果研究

發布日期:2015-04-12 17:18:49
增稠劑
  新疆是全球番茄加工制品三大產區之1,番 茄醬產業作為‘‘紅色產業”的龍頭,其產量約占 世界番茄制品總量的25% m。為了提高加工番茄 的國際競爭力,必須從提高番茄醬品質入手。黏度是番茄醬罐頭產品的主要質量指標之_0。高 粘度番茄醬析水性小,穩定性好,目前國際市場 上對高黏度的番茄醬的需求日益增長3。在黏度 這項指標中,可溶性固形物含量36%?38%的番茄醬黏稠度i般要求小于9. 5cm/30s,而很多客 戶提出的產品黏稠度要求小于5. 5cm/30s,為滿 足不同區域消費者的需求,以改變原料或調整工藝來提高黏度的效果非常有限,以往多數研究者 考慮添加增稠劑來提高黏稠度[4^ ,結果又帶來 其他相關的問題(與國標等規定不符)。本試驗 在前人研究的基礎上,比較幾種常用食品增稠劑 存在的問題,以羧甲基纖維素交聯技術開發一種 適合番茄醬特性的增稠劑,并對其應用效果進行 了研究,旨在為番茄醬及其相關產業的品質改善 提供試驗數據和理論基礎。
  
  1材料與方法 1.1材料與設備可溶性固形物含量36%?38%番茄醬(冷破 醬,新疆中基番茄制品有限公司),瓜爾豆膠、 黃原膠、卡拉膠(鄭州盛源化工產品有限公司), 羧甲基纖維素鈉(蘇州諾利富食品添加劑有限公 司),環氧氯丙烷(天津渤天化工有限責任公 司),番茄纖維(自制),大豆纖維(上海枧晴化 工有限公司),95%乙醇、NaOH (分析純,珠海 興建化工有限公司)。
  
  番茄醬黏度計(美國CSC公司),RX - 5000a自動折射儀(日本愛宕ATAGO公司),JJ -1 60W電動攪拌器、HH - S4水浴鍋(江蘇省 金壇市醫療儀器廠)。
  
  1.2方法1.2.1交聯羧甲基纖維素增稠劑的制備7取20g羧甲基纖維素(CMC)于250mL燒杯 中,加入100mL—定濃度的乙醇,攪拌均勻后轉 至250mL三口燒瓶中,在攪拌條件下加入適量 NaOH,然后于35°C水浴加熱。交聯劑使用環氧 氯丙烷配成10% (m/v)乙醇溶液,采用間歇添 加方式,時間為1?2h,反應3h后用滴管吸取少 量的懸濁液于50mL燒杯中,邊攪拌邊添加水。 如果攪拌阻力大,難以分散,則產物未達到要 求,繼續反應;如果加水10mL攪拌后只形成懸 濁液,溶液沒有CMC膠體的性狀,則可以停止反 應。
  
  待反應終止后,進行抽濾,然后用95%的乙 醇洗滌濾餅,盡量除去殘留的NaOH、環氧氯丙 烷及其水解產物,洗滌效果用濕潤的pH試紙檢 驗濾液,試紙呈現淺草綠色說明濾餅符合要求, 對其進行干燥。
  
  反應原理:NaOHCMC-OH+CH2-CH-CH2C1+HO-CMC1.2.2番茄醬增稠劑增稠效果評價方法在番茄醬中添加增稠劑(瓜爾豆膠、黃原膠、 卡拉膠、番茄纖維、大豆纖維等)時,緩慢將增 稠劑散于番茄醬的表面,并不斷攪拌,避免成團, 否則很難攪拌均勻,影響評價的真實性。評價內容 為顏色、氣味、組織狀態、黏手性及增稠效果。
  
  其中黏手性為取_小團番茄醬,放在手上搓 團,可溶性固形物36%?38%番茄冷破醬不黏手。 1.2.3番茄醬顏色、氣味、粘度檢測方法 參照《GB/T14215 -2008番茄醬罐頭》18。
  
  160CMC-0-C 馬-CH-Cli -0-CMC+HC. O'H2結果與分析2.1羧甲基纖維素交聯反應條件的優化 2.1.1溫度反應體系中存在糖羥基和交聯劑的醚化反應 及交聯劑的溶劑解的反應&],文獻中類似的反應 _般將溫度控制在30?40°C,以避免交聯劑的溶 劑解。本試驗中溫度控制在35C。
  
  2.1.2乙醇濃度的影響食品增稠劑在純乙醇中只發生表面溶劑浸7 8 9潤,顆粒內部很難被溶劑化,分子鏈團打不開, 交聯反應就很難進行徹底。因此通過在乙醇中加 入適量水,增進高分子的溶劑化,使反應體系處 于良好的分散狀態,達到交聯反應和下_步的過 濾都能夠順利進行。乙醇與水的合適比例根據 CMC在溶劑中的懸浮狀態和體系黏度來確定,如 果物料在溶劑中沉降很快,說明乙醇濃度過高, 物料沉淀很慢,體系黏度有沒有發生明顯改變, 則乙醇與水的比例合適。試驗中不同取代度的 CMC對反映合適的乙醇與水比例見表1。
  
  表1不同取代度CMC對應的乙醇濃度Table 1 The corresponding concentration of ethanol for different degree of substitution CMC物料CMC - 5CMC-8CMC - 1. 3取代度0.5取代度0.8取代度1. 3乙醇濃度65%75%80%注:取代度指每個葡萄糖殘基上羥基H原子被取代的數目2.1.3交聯CMC對粘稠度的影響原料CMC -1. 3交聯后得到的產物在檢測時 不形成懸濁液,原因在于取代度偏高,即使交聯 后,水化作用強而形成溶膠,不符合使用要求。 CMC-6和CMC -8均能形成符合使用要求的產 物。但根據調配后的黏度值測定,CMC-8交聯 產物增稠效果略優,結果見表2。
  
  表2不同取代度CMC調醬后的增稠效果 (單位:cm/30s)
  
  Table 2 Thickening effect after adjusted ketchup in products for different degree of substitutionCMC (cm/30s)
  
  添加量CMC1%3%5%CMC - 65.94.93. 1CMC - 85. 74.62. 8空白7.22.1.4 NaOH用量與反應時間對交聯反應的影響 NaOH作為該反應的催化劑,其用量對反應 時間有較大影響。用量小,反應時間長;用量大,能夠縮短反應時間,但環氧氯丙烷水解反應 也增強,原料消耗增大。按照1.2.1方法試驗, 環氧氯丙烷的用量為6mL,使用不同質量的 NaOH試驗結果如圖1所示。
  
  2.75 2.25 1.75 1.25 0.75 0.2510 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20反應時間h圖1 NaOH用量與反應時間的關系 Fig. 1 Relationship between amount of NaOH and reaction time結果表明,當NaOH用量從2. 5g減少到 2. 0g,反應達到終點的時間從7. 5h增加到8. 0h, 時間增幅不大;NaOH用量低于2. 0g后,反應達 到終點的時間增加很快。因此,本試驗用量 NaOH2g,反應時間控制在8h。
  
  2.1.5交聯劑環氧氯丙烷的最優用量如2.1. 4中,NaOH用量和反應時間確定的 情況下,環氧氯丙烷的用量選擇1、2、3、4、5、 6mL進行試驗,結果見表3。
  
  表3環氣氯丙烷用量及結果 Table 3 Amount and results of epoxy chloropropane用量123456結果---+++注;“-”產物不能使甩 “+”表示產物可以使用。
  
  當環氧氯丙烷的用量達到4mL時,交聯的 CMC才能使用,較高的用量會造成原料浪費和洗 滌產物時乙醇用量的增加。試驗選擇用4mL環氧 氯丙烷比較恰當。
  
  2.2交聯羧甲基纖維素增稠劑增稠效果按照1.2.1的方法,用瓜爾豆膠、黃原膠、 卡拉膠、番茄纖維、大豆纖維、交聯CMC (本試 驗制)分別調配番茄醬,放置6h,使增稠劑充分 水化,再次攪拌使之均勻分散,然后進行感觀判 斷和黏度測定。評價結果比較見表4。
  
  表4各種增稠劑調配后的效果對比 Table 4 Comparison after deployment of various thickeners增稠劑顏色氣味黏手性組織狀態番茄醬空白紅特有香味不黏手粗糙感瓜爾豆膠無變化無變化黏手細膩,有光澤、發亮黃原膠無變化無變化黏手細膩,有光澤、發亮番卡拉膠無變化無變化黏手細膩,有光澤、發亮茄+番茄纖維無變化無變化黏手粗糙感醬大豆纖維無變化豆腥味不黏手粗糙感交聯CMC無變化無變化略微黏手粗糙感結果表明,添加瓜爾豆膠、黃原膠、卡拉膠 的醬變的細膩發亮且黏手,失去了番茄醬原有的 粗糙感和不黏手的特點。添加番茄纖維的醬,在 感觀方面都能達到要求,但無商品出售。大豆纖 維在達到使用量時,易產生豆腥味。交聯CMC不 引起番茄醬在感觀方面的變化,只略微黏手。用 番茄醬粘度計測定的粘度結果如表5。
  
  表5不同濃度增稠劑增稠效果(單位:cm/30s) Table 5 Thickening effect of different concentrations of thickeners ( cm /30s)
  
  增稠劑添加量%空白1%3%5%瓜爾豆膠76.14.95. 7黃原膠76.75. 86. 2卡拉膠76. 35. 25番茄纖維76. 15. 24. 1大豆纖維76. 565. 1交聯 CMC75. 84. 42. 8結果表明,各種增稠劑對番茄醬的增稠效果 不同,瓜爾豆膠、黃原膠、卡拉膠的用量達到 5%時,增稠效果反而降低;番茄纖維、大豆纖 維、交聯CMC的增稠效果隨用量增加而增加,這 可能與增稠劑的性質及檢測方法有關。前三種增 稠劑可溶于水,后三種纖維親水,但不溶于水。 在番茄醬中,主要含有單、雙糖,果膠和纖維, 其中的纖維在醬中起‘‘骨架”的作用,對黏度貢 獻很大。而檢測時要將醬稀釋到可溶性固形物為 12.5%,加入的水弱化了增稠劑的增稠作用,并 且前三種增稠劑用量較高時,對原醬中纖維產生 包覆作用,破壞了纖維的“骨架”,使增稠效果 反而降低。后三種增稠劑的作用則剛好相反,其 中交聯CMC分子中含有離子,具有更好的親水 性,從而表現出更好的增稠效果,這也是實驗選 擇CMC - 8經交聯后作為增稠劑的目的。
  
  3結論本試驗用CMC為原料,環氧氯丙烷為交聯劑 開發適合番茄醬增稠的交聯CMC,其優點是不改 變番茄醬原有感官特征下,對番茄醬增稠效果良 好,可以替代植物纖維,如番茄纖維、大豆纖維 等。對交聯反應的條件進行了優化:當CMC -8 用量20g時、NaOH用量2g、環氧氯丙烷4mL、 溫度35°C、溶劑為75%的乙醇,反應時間8h。 通過對不同濃度的其他增稠劑的增稠效果對比, 說明本試驗開發的交聯CMC適合番茄醬增稠,效 果較好,并保持了番茄醬原有的特征,如粗糙、 顆粒感等。
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