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黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究

发布日期:2014-12-08 15:04:05
黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究先容
黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究
黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究,黄原胶(Xanthan Gum)是黄单胞菌 经耗氧生物发酵产生的一种高分子阴离 子生物多糖,是由I-葡萄糖、I-甘露糖、 I-葡萄糖醛酸、丙酮酸和乙酸组成的“五 糖重复单元’聚合而成,分子主链由I- 葡萄糖以&1,4糖苷键连接而成的,具 有类似纤维素式的骨架结构,每两个葡 萄糖中的一个C3上连接有一个由两个 甘聚糖和一个葡萄糖醛酸组成的三糖侧 链[1]。魔芋胶的工业原料是魔芋精粉, 其主要组分为由I-葡萄糖、I-甘露糖按 一定的比例通过艮1,1键构成的葡甘聚糖[2]。黄原胶和魔芋胶均为非凝胶天 然多糖,但是它们在一定的条件下共混 可以得到凝胶和协同增效作用;而成本 价格也较便宜,而且是一种十分理想的 低热、低脂肪、抗癌的保健食品材料[3]。
本文主要是研宄黄原胶和魔芋胶两 种多糖共混后的协效性以及制备温度、 甜味剂、酸味剂对它黏度的影响,为拓展 功能多糖产品的工业应用范围提供一定 的数据。
1实验部分
1. 1原料
黄原胶、魔芋胶、蔗糖、甜蜜素、糖精 (食品级);柠檬酸(分析纯试剂);纯净 水
1.2主要仪器
NDJ- 9S型数显黏度计(上海天平 仪器厂);均质机、恒温搅拌器 1. 3实验方法
表1黄原胶与魔芋胶的共混比例
混合比例黄原胶/g魔芋胶/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共混溶胶的制备方法按表1 用天平称取黄原胶和魔芋胶,分别慢慢 加入到250 ml的蒸馏水中,放入水浴中 恒温到指定温度。待完全溶解后,把魔 芋胶溶液倒入黄原胶中,此时溶液的体 积为500 ml,总浓度为1%。用乳化均 质器恒温搅拌混合30min,停止搅拌,保 温30min后即可得到混胶。
1. 3. 2黏度的测定方法准确配制一 定浓度的食品胶溶液,在特定温度下用 NDJ- 3S数显黏度计以3号转子、 12 r/min的转速测定,记录数据。
1.3.3黄原胶和魔芋胶的共混比例及 温度对混胶黏度的影响多糖的总浓度 为1%,黄原胶与魔芋胶按表2所示不 同质量比例分别在20 °C、40 °C、80 °C下 共混,用数显黏度计测定并记录黏度变 化。
1. 3. 4放置时间对混胶黏度的影响 按1. 3. 1法在20 °C制得各比例的 混胶,按静止放置时间逐段测得混胶的 黏度变化与时间的关系。
1.3. 5甜味剂的使用量对混胶黏度的 影响分别称量黄原胶和魔芋胶2. 5 g 三份,分别溶解于40 °C的200 ml水中, 相混。在平行样中分别加注100 ml系 列浓度的蔗糖、甜蜜素和糖精溶液,添加 量都是在食品加工工艺许可范围内,并 均质30 min。恒温40 °C放置30 min,在 40 °C采用数显黏度计测其黏度变化。
1. 3. 6定糖及酸对混胶黏度的影响 在室温下,制得三份黄原胶和魔芋 胶5/5的混胶400 ml,分别用50%蔗糖 100 ml、0L 225%甜蜜素和0. 113%糖精 溶液调至等甜度,再分别按占总混胶的 0L 01%~ 0L 5%、0.01%~ 0■ 3%、0.01% ~ 0. 3%的量滴加25%柠檬酸,均质 30 min。静置30 min后,用数显黏度计 测定三种甜味剂混胶其黏度在外加酸时 的变化。
1. 3. 7产物pH —定,甜味剂对混胶黏 度的影响常温下共混比例为5/5的混 胶400 ml三份,分别加入不同量的甜蜜 素、糖精溶液100 ml。依据1.3. 6方法 加入柠檬酸,用酸度计调节最终pH为 4. 70~ 4. 90,用均质器搅拌30min,静止
表2放置时间对比各比例混胶的黏度的影响Pa. s
黄原胶/魔芋胶放置时间7min
(质量比)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
混合多糖分子的棒状结构在一定时间内分子充填了混胶多糖大分子的间隙,使
变得较为舒展或称作无规线团状151。大分子各支链间的氢键交联度增加了或
12「其它方式缔合程度逐渐提高,体系网络
2 0 8 6 4 2:
 
050100150
放置时N /min
图3 放置时间对5/ 5混胶黏度的影响
 
050100150
放置时间/min
图2 放置时间对7/3混胶黏度的影响
放置30min。用数显黏度计测量制得混 胶的黏度,记录下来,测定甜味剂与混胶 黏度的关系。
2结果与讨论
2. 1黄原胶和魔芋胶的共混比例、温度 对混胶黏度的影响
从图1可知,20 C黄原胶和魔芋胶 复配后黏度比单一的黄原胶与魔芋胶的 黏度都大,这表示黄原胶和魔芋胶有着 明显的协同效应。这主要是黄原胶分子 的双螺旋结构易和含&1,4键的其他多 糖分子发生的嵌合作用。黄原胶为非凝 胶,当与魔芋胶混溶,在共混胶浓度为 1%时形成坚实的凝胶。
 
10/0 8/2 7/3 6/4 5/5 4/6 3/7 2/8 0/10 混胶比例
一#-20度粘丨幻111代一■— 40吃粘度曲线
-A—60度粘吃rtt丨线
图1 温度对不同比例混胶的影响
由图1可知,在升高温度后由于无 序分子也不断增多,流变性变好,所以黏 度下降。在40 ^下,混合凝胶黏度则大 幅平行下降,仅在比例为8/2时黏度相 对最大,比例再增则呈降势。到80 C时 黏度趋势刚好相反,先升高至比例2/8 最大后才降,其中在黄原胶为主的混胶 黏度仍比40 C时略有下降;但在5/5时 竟与40 C时重合;以魔芋混胶为主时, 黏度则大于40 ^的混胶。
共混比例为5/5的混胶,当温度从 20 C上升到40 C,黏度的降低幅度很 大;当温度大于40 ^时,下降的幅度极 少。这与文献报道141中当共混比例为 7/3时黄原胶从有序状态(螺旋结构)变 到无序态(无规线团)的玻璃化转变温度 (Tm)为42 ^,温度不断升高,无序分子 也不断增多,黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究,流变性变好这样的实验结 果有明显的差异。不同比例混胶多糖分 子的相互作用、单分子的热解的综合效 应仍有待进一步研宄。
2. 2放置时间对混胶黏度的影响
图2反映了表2中各个共混比例混 胶的黏度随放置时间延长的代表性发展 趋势。在0~ 20 min之内,黏度迅速下 降,随后黏度下降减缓,曲线比较平缓。
图3反映的共混比例为5/5的混胶 黏度变化的特殊性:在1?45 min内黏 度不会有太大的变化,之后才明显下降。 根据2 1,2.2的实验结果可知,黄原胶 与魔芋胶的共混比例为5/5时,热加工 温度和45 min加工时间对它的影响不 大,黏度稳定。以下大家着重对这一比 例混胶做进一步研宄。
2 3甜味剂对混胶黏度的影响 2 3. 1甜味剂的使用量对混胶黏度的 影响从图4,5,6可知40 C时,甜味剂 的使用量与混胶黏度的关系:甜味剂的 增加使混胶黏度由平缓渐增再变为较大 幅增加。其中图5反映出甜蜜素使用量 超过a 26%时,混胶的黏度有所回落; 由图6可见,糖精加入量超过0. 17%后 混胶黏度达到最大并且稳定保持下来。 由此实验可反映出,混胶黏度增加很明 显,因为随着甜味剂的含量增多,这些小
化结构的程度明显增加,使得混胶体系 黏度升高,多糖分子间的协同效应不断
增强。
 
3040506070
添加蔗糖溶液的浓度U)0ml<
图4 蔗糖对混胶黏度的影响
—/趔运
 
00.10.20.30.4
添加甜密素溶液的浓度1
图5甜蜜素对混胶黏度的影响
"1/ 2:一笨
 
0.050.150.25
添加赌衍溶液的浓度hioomr1
图6 糖精对混胶黏度的影响
但在室温20 C下,配制混胶测定甜 味剂与它们的黏度关系如图7所示,黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究,室 温下加入甜蜜素或糖精结果与图7类 2003①食品与机械15
2 0 8 6 4 2 —1 .1
 
-r - - 一 I
2 o 8 6 4 2 ^
-121/"袈塔琏
°35455565
添加蔗糖溶液的浓度/g.ioomr1
图7在室温下蔗糖的使用量对混胶 黏度的影响
 
 
似。由此实验结果可见:在室温下,黄原 胶和魔芋混胶已充分交联成凝胶,再加 入甜味剂,这些小分子不能充分混合进 入多糖分子间隙,则无法起到进一步的 交联作用,黏度也不再提高。对比前三 图的实验条件,加热对添加的小分子在 大溶胶体系的均匀扩散渗透极为有效。
2. 3. 2定糖及酸对混胶黏度的影响
酸度调节在食品中十分重要。加入 柠檬酸既增爽口感,又使甜味可口,并阻 止细菌的滋生。当柠檬酸的添加量大于 0.30%,混胶会因太酸而难以入口。所 以在图9、图10所示实验中,取柠檬酸 添加量不大于a 3%。从图8、图9、图 10中可知,当酸的使用量在0.2%以上, 就会引起黏度的急剧下降;但低于 0.2%时,混胶黏度的变化不大,保持在 较大值。
12「
08 6 4 2
1
 
00.20.40.6
柠檬酸的添加量/%
图8 酸对加蔗糖的混胶黏度的影响
00.]0.20.30.4
柠檬酸的添加量/%
图9酸对加糖精混胶黏度的影响
对食品胶溶液黏度的影响主要是体 系pH变化引起氢键交联有部分开链, 黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究,分子舒展,致使黏度有所下降。当柠檬 酸的添加量对于三种甜味剂的混胶溶液
16 FOOD AND MACHNRY 2003 ①
由为4 70~ 4 90时,口感最好。pH低 于4 13,则酸味过强难以入口。
 
00.10.20.30.4
梓樣酸添加量/%
图10酸对加甜蜜素混股黏度的影响
0.05 0.070.09 0.110.13 0.15
糖精的使用量/g
图11糖精对混胶黏度的影响
12|
:10• ♦ ♦ ♦»
QM
® 8
絮6
4I■1
0.150.20.250.30.35
甜蜜素的使用量
图12甜蜜素对混胶黏度的影响
2 3.3产物pH —定,甜味剂对混胶黏 度的影响当糖精的使用量在(1 12 g, 由值在4 83时,混胶的不良口感消除, 并有爽口感。由图11、12可知,在定酸 的情况下,甜味剂的加入对混胶黏度影 响不大,其值仅略低于单纯混胶粘度;而 且口感良好。由实验2 3_1与2 3_3可 推测,在室温下,温度对混胶分子棒状螺 旋嵌合程度的影响大于甜味剂所能起到 的渗透交联作用。那么,在此温度下的 生产工艺中,甜味剂的添加量可根据口 感和生产需要而 选用。
3结论
( 1) 黄 原 胶 和魔芋胶虽是非 凝胶多糖,但是它 们有强烈的协同 效应而可得到凝 胶。温度对混胶 黏度的影响较大, 升温使混胶的黏度降低。在20 ^升至 40 C之间黏度降低迅速,40 C至80 X: 时混胶黏度曲线下降幅度不明显,且这 两个温度下随混合成分比例变化它们的 黏度变化趋势不同。
(2)常温下,几种甜味剂对混胶黏 度的影响不大,黄原胶与魔芋胶混胶黏度的影响因素研究,黏度主要受两种混胶多 糖的协效性的影响;而40 ^时小分子甜 味剂对混胶黏 度影 响明 显增大, 它 们在 混胶大分子中渗透能力和交联作用显现 出来,黏度随着加入甜味剂增多而不断 升高。
(3)室温下,可作防腐及调节口感 的柠檬酸加入0. 2%以上,能使混胶的 黏度降低;低于a 2%以下时混胶黏度 则保持最大值不变,但该黏度值比没加 酸时略低。当柠檬酸的添加量对于三种 甜味剂的pH达到4 70~ 4. 90时,混胶 甜度适宜并带有爽口感。
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