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豬屎豆膠與黃原膠復配膠的流變性研究

發布日期:2015-04-26 21:29:48
豬屎豆種子膠
  復合食品膠(復配膠)是指將兩種或兩種以上食品膠體 系按照一定的比例復合而成的食品添加劑產品。不少食 品膠盡管單獨存在時不能形成凝膠,但它們混合在一起復配使用時,卻能形成凝膠,即食品膠之間能呈現出增稠和凝膠的協同效應。復合食品膠由于其十分顯著的 優勢已成為食品膠發展的方向之一"]。
  
  豬屎豆(OofaZarifl m?cromifa Desv.)為蝶形花科豬 屎豆屬半灌木狀草本,別名假地豆、響鈴豆等,野生 曠野間、村旁、田邊、灌木叢中。種子藥用、補肝 腎、明目、固精⑴,主要分布在廣東、廣西、福建、 云南等省區。豬屎豆種子膠是從豬屎豆種子胚乳中提取出來 的一種多糖膠,主要成分為半乳甘露聚糖。半乳甘露 聚繪為中性多糖,主要存在于豆目種子的胚乳中,可 作為增稠劑、穩定劑、乳化劑、黏結劑和調理劑等廣 泛應用于食品、石油、醫藥、紡織、造紙、炸藥礦 業等工業領域由于半乳甘露聚糖具有較強的吸水和 保水能力,在土壤保濕、可降解的食品保鮮和化妝品 中也得到應用[4_9]。
  
  黃原膠是一種微生物多糖,具有突出的高黏度, 優良的溫度穩定性和pH值穩定性等特性1^。盡管在溶 液中顯示出較強的分子間的相互作用,但黃原膠本身不 凝膠。當它與另一種不凝膠的半乳甘露聚糖混合后,在 較低的濃度時形成堅實而有彈性的凝膠。不同來源的半 乳甘露聚糖,由于其結構不同而與黃原膠的協同效應不 同【"。
  
  本實驗通過測定豬屎豆膠與黃原膠復配膠的體系黏 度,對豬屎豆種子膠與黃原膠復配膠的流變學性質進行 研究,旨在為豬屎豆種子膠的開發利用及新型復配膠的 研制提供科學依據。
  
  豬屎豆種子購自云南省林木種苗站,種子發芽率 74%,凈度 92.9%。
  
  豬屎豆膠的制備。?將豬屎豆種子去雜、用溫水泡 脹、研磨、手工剝離胚乳、真空干燥、粉碎過80目 篩、得豬屎豆膠。
  
  黃原膠市售。
  
  1.2儀器NDJ-1旋轉黏度計上海精密科學儀器有限公司-天 平儀器廠;SL320N電子天平上海民橋精密科學儀器 有限公司;HJ _ 6A恒溫磁力攪拌器金壇市宏華儀器 廠;9101型微型高速樣品粉碎機北京檢測儀器有限公 司;Spectrumlab22可見光分光光度計尤尼柯上海儀器 有限公司;DZF-6050型真空干燥箱上海博迅實業 有限公司醫療設備廠;WD900CSL23-K3微波爐順德 市格蘭仕微波爐電器有限公司:PHS-3C精密數字式酸 度計上海虹益食品儀表有限公司。
  
  1.3方法1.3.1豬屎豆種子膠與黃原膠復配膠的最佳配比 配制0.3%豬屎豆種子膠與黃原膠的復配膠溶液,使其復配比分別為 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加熱攪拌 30min,使多糖完全溶解,后冷卻至室溫,用NDJ-1旋 轉黏度計在60r/min下測定其黏度。
  
  1.3.2 豬屎豆種子膠與黃原膠復兩膠的流變性質%1.3.2.1濃度對復配膠溶液黏度的影響在最佳配比下,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%的復配膠溶液(配制溶液時,在60°C恒溫水浴中加熱 攪拌30min,使多糖完全溶解,后冷卻至室溫,后同), 在60r/min下測定其黏度。
  
  1.3.2.2剪切力對復配膠溶液黏度的影響在最佳配比下,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% 的復配膠溶液,在6、12、30、60r/min下測定其黏度。
  
  1.3.2.3溫度對復配膠溶液黏度的影響在最佳配比下,配制濃度為0.3%的復配膠溶液, 分別在25、40、60、80、10(TC下攪拌30min后冷卻 至室溫,在60r/min下測定其黏度。
  
  1.3.2.4pH值對復配膠溶液黏度的影響在最佳配比下,配制濃度為0.3%復配膠溶液,分 別在溶液中滴加弱酸或弱堿,使溶液pH值分別為2、 3、4、5、6、7、8、9、10、11,在60r/min 下 測定其黏度。
  
  1.3.2.5加熱時間對復配膠溶液黏度的影響在最佳配比下,配制濃度0.3%的復配膠溶液,在 60°C下分別加熱0.5、1、1.5、2、2.5h,后冷卻至室 溫,在60r/min下測定其黏度。
  
  1.3.2.6凍融變化對復配膠溶液黏度的影響在最佳配比下,配制0.3%溶液,分別在4°C和一 2(TC冷藏和冷凍24h,在室溫下解凍,在60r/min下測 定其黏度變化。
  
  1.3.2.7耐鹽性實驗在最佳配比下,配制0.3%的豬屎豆復配膠溶液, 在溶液中加入食鹽,使溶液中的鹽度達到5%和11%, 攪拌均勻,60r/min下測定黏度。加入食鹽后,膠溶液 體系不穩定,黏度有波動,待其基本穩定,再測定, 然后隔Id測1次,直至其黏度不再下降為止,得耐鹽 特性曲線。
  
  1.3.2.8防腐劑對豬屎豆復配膠溶液黏度的影響 在最佳配比下,配制0.3%的溶液,加入苯甲酸鈉,使豬屎豆復配膠溶液中的苯甲酸鈉的濃度分別達到 0.001%、0.01% 和 0.1%,測定 60r/min 時的黏度。
  
  1.3.2.9超聲波處理對豬屎豆復配膠溶液黏度的影響 在最佳配比下,配制0.2%的復配膠溶液4份,調節溫度為60°C,功率為100W,分別處理5、10、15、 20min,冷卻至室溫,在60r/min下測定黏度。
  
  1.3.2.10微波處理對豬屎豆復配膠溶液黏度的影響 在最佳配比下,配制0.2%的豬屎豆復配膠溶液,在微波爐中分別加熱1、3、5、lOmin,冷卻至室溫, 在60r/min下測定黏度。
  
  2結果與分析2.1豬屎豆膠與黃原膠的最佳配比由圖1可知,豬屎豆種子膠與黃原膠以不同比例復 配,二者的協效性不同,復配膠溶液的黏度有較大的 變化,二者的最佳復配比例為6:4(W/W),在此復配比腦「? 800 -I! 600_- I圖1豬屎豆種子膠與黃原膠的協效性Fig.1 Synergy of Crotalaria mucronata bean gum with xanthan gum下,0.3%復配膠溶液的黏度分別是同濃度下豬屎豆膠與 黃原膠單溶液黏度的102倍和3倍,是5:5復配膠溶液黏 度的1.64倍。
  
  2.2豬屎豆膠與黃原膠復配膠的流變性(二者配比為6:4)
  
  2.2.1濃度對復配膠溶液黏度的影響由圖2可知,豬屎豆復配膠溶液的黏度隨著濃度的 升高而升高。當升高的濃度低于0.3%時,溶液黏度升 高的幅度較小,當濃度高于0.3%時黏度有較大幅度的 升高,當濃度達到0.7%時,黏度為5367mPa*s。
  
  4000300020001000-? £ 目)lfs黃原膠在任何濃度下都不凝膠但當黃原膠與豬 .屎豆種子膠復配,復配膠濃度達到0.4%時開始形成凝 膠;當復配膠濃度達到0.8%時形成堅實的凝膠。
  
  接近7時(濃度為0.3%時溶液的pH值),黏度最大。復 配膠溶液在酸性和堿性溶液中具有良好的穩定性。
  
  2.2.5加熱時間對復配膠黏度的影響2.2.2切變速度復配膠溶液黏度的影響由圖3可知,豬屎豆復配膠溶液為“非牛頓流 體”,溶液黏度隨著切變速度的增加而減少,溶液具有 “假塑性”。
  
  2.2.3溫度對復配膠溶液黏度的影響由圖4可知,復配膠溶液的黏度隨加熱溫度的升高 而升高,80°C加熱時溶液黏度達到最大值,當高于80°C 加熱時,溶液黏度有所下降,但下降幅度不大。復配 膠溶液的最佳加熱溫度為80°C。
  
  2.2.4pH值變化對復配膠溶液黏度的影響由圖5可知,復配膠溶液的黏度在pH5?10時較穩 定,只有在強酸性溶液中才會有明顯的下降,當pH值由圖6可知,隨著加熱時間的增加,復配膠溶液 的黏度會逐漸增加,加熱lh時黏度最大;可能是隨著 加熱時間的延長,使膠的溶解更為徹底:當加熱時間超 過lh時,黏度逐漸降低,可能是加熱時間延長使其降解 所致。
  
  2.2.6凍融變化對復配膠溶液黏度的影響^ 250+凍融前黏度:200+凍融后黏度虧150?^g100■鐮50■0 14-20凍融溫度rc)
  
  圖7凍融變化對復配膠黏度的影響Fig.7 Effects of freezing and thawing change on viscosity of mixed gum探由圖7可知,凍融變化對復配膠溶液的黏度有一定 影響,冷藏(4 °C)和冷凍(-20°C)均使其黏度有所降低, 但幅度較小。
  
  2.2.7耐鹽穩定性4- ll%NaCl〇
  
  加入前加入C2h Id 2d 4d 6d 加入食鹽時間圖8復配膠的酎鹽性實驗Fig.8 Experimental results of salt tolerance of mixed gum由圖8可知,鹽(Na+)對豬屎豆復配膠溶液黏度的影 響較小。加入食鹽后,膠溶液體系不穩定,黏度有波 動,但幅度不大,沒有鹽析現象。
  
  2.2.8防腐劑對豬屎豆復配膠溶液黏度的影響由圖9可知,苯甲酸鈉的加入使豬屎豆復配膠溶液 的黏度有所下降,濃度為0.01%的苯甲酸鈉加入到溶液 中后黏度的下降幅度較大,所以在應用時苯甲酸鈉用量 不宜過高。
  
  2.2.9 超聲波處理對復配膠溶液黏度的影響由圖10中可知,超聲波處理后,復配膠溶液的黏度有所下降,超聲波處理對膠溶液有一定的影響,但下 降幅度較小。
  
  2.2.10微波處理對復配膠溶液黏度的影響由圖ii可知,微波處理使復配膠溶液的黏度有所 下降,但下降幅度較小。
  
  3討論3.1豬屎豆種子膠與黃原膠有強烈的協效性。豬屎豆 種子膠與黃原膠復配膠的最佳復配比為6:4(W/W)時;當 兩種膠以6:4混合時,濃度為0.3%的復配膠的黏度是黃 原膠單溶液的3倍,是豬屎豆種子膠單溶液的102倍, 當復配膠溶液濃度達到0.4%時形成凝膠。
  
  3.2該復配膠溶液的黏度隨著濃度的升高而升高,復配 膠溶液為“非牛頓流體”,溶液具有“假塑性濃 度達到0.4 %時開始形成凝膠,當濃度達到0.7%時,黏 度為5367mPa ? S。該復配膠溶液的最佳加熱溫度為80°C, 最佳加熱時間為lh,該復配膠可應用于需高溫加熱的食 品中,但加熱時間不宜過長。
  
  3.3該復配膠溶液在弱酸-偏堿性溶液中較穩定 (pH5?9),只有在強酸性溶液中溶液的黏度才會出現大 幅下降。因此,該復配膠可以廣泛地應用于酸或堿性 食品中。
  
  3.4凍融處理、超聲波處理和微波處理均使復配膠溶 液的黏度有所降低,但下降幅度較小,因此,該復配 膠可應用于冷凍冷藏食品及需要超聲波和微波處理的食 品中。
  
  3.5豬屎豆種子膠與黃原膠該復配膠具有良好的耐鹽穩 定性,可以廣泛應用于高鹽食品中。
  
  3.6使用該復配膠時,可適當添加苯甲酸鈉作為防 腐劑。
  
  綜上所述,豬屎豆膠與黃原膠復配膠是一種性能優 良的食品膠,具有較高的黏度,良好的穩定性與流變 性;該復配膠可作為增稠劑和凝膠劑,廣泛應用于食品 及其他行業。
 
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