κ-卡拉膠的凝膠化作用及其與魔芋膠協(xié)同作用特性研究.pdf

1、κ-卡拉膠是從紅藻中提取的一種凝膠多糖,具有優(yōu)良的凝膠特性和流變特性,但是κ-卡拉膠單獨形成的凝膠不僅脆度大、彈性小,且析水現(xiàn)象嚴(yán)重。魔芋膠具有優(yōu)良的黏度和分散性,與κ-卡拉膠混合后能形成脆度小、彈性大的凝膠,以改善κ-卡拉膠存在的凝膠問題,這是多糖分子之間相互作用的結(jié)果。κ-卡拉膠與魔芋膠復(fù)配后形成性質(zhì)優(yōu)良的凝膠,對食品的質(zhì)構(gòu)和流變性質(zhì)等都有舉足輕重的作用,在食品工業(yè)中具有重要的應(yīng)用價值。
　　 本文選取凝膠性能較好的κ-卡拉

2、膠和魔芋膠進(jìn)行復(fù)配,對κ-卡拉膠和復(fù)配膠的凝膠性質(zhì)、流變學(xué)性質(zhì)及復(fù)配膠的質(zhì)構(gòu)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,以探討κ-卡拉膠與魔芋膠之間的交互作用。實驗結(jié)果如下:
　　 (1)κ-卡拉膠凝膠特性研究。
　　 文中對在不同實驗條件的κ-卡拉膠的凝膠性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明:κ-卡拉膠溶液黏度及凝膠強度均隨濃度增加呈線性增大,濃度為1.0g/100 mLκ-卡拉膠在70℃水浴中加熱30min,取出室溫放置6h形成的凝膠強度最大；適當(dāng)?shù)?/p>

3、儲藏溫度(-5-0℃)可提高κ-卡拉膠的存放時間,但長期低溫儲藏會對膠體的結(jié)構(gòu)和形態(tài)產(chǎn)生較大的影響；隨著KCl、CaCl2、NaCl濃度的增加κ-卡拉膠的凝膠強度先增加后減小,三種鹽的濃度分別為0.3g/100mL、0.2g/100 mL、0.8g/100 mL,時κ-卡拉膠凝膠強度最大。低的離子強度(0.1 mol/L)能提高κ-卡拉膠的凝膠強度,但過量的陽離子會加速膠體老化,導(dǎo)致凝膠強度降低,應(yīng)控制溶液鹽離子濃度及離子強度；蔗糖(≤

4、1.5g/100 mL)可提高κ-卡拉膠的凝膠強度,但大量的蔗糖會干擾κ-卡拉膠分子自身的靠近,使凝膠強度下降；pH值.5.0-7.0時κ-卡拉膠凝膠強度穩(wěn)定；檸檬酸使κ-卡拉膠凝膠強度下降。
　　 (2)κ-卡拉膠與魔芋膠復(fù)配凝膠特性研究。
　　 實驗中κ-卡拉膠與魔芋膠在一定條件下共混可出現(xiàn)較強的協(xié)同增效作用,因此對不同實驗條件下復(fù)配凝膠的黏度、凝膠強度和質(zhì)構(gòu)進(jìn)行研究。實驗結(jié)果如下:復(fù)配膠的黏度較單體膠大,70℃加熱

5、時形成的黏度最大。當(dāng)w(κ-卡拉膠):w(魔芋膠)為5.5:4.5,共混膠濃度為1.0g/100mL,80℃恒溫水浴中加熱30 min,室溫放置6 h時復(fù)配膠的凝膠強度最大。復(fù)配膠的凝膠強度隨總膠濃度增加而增加:長時間低溫儲藏會破壞復(fù)配膠體結(jié)構(gòu),適當(dāng)?shù)膬Σ販囟?-5-18℃)和時間可保持膠體凝膠強度,添加K+、Ca2+、Na+分別小于0.1g/100mL、0.4g/100 mL及0.5g/100 mL時可提高的復(fù)配膠體凝膠強度,K+存在

6、比Na+存在時形成的凝膠強度更大。
　　 w(κ-卡拉膠):w(魔芋膠)為5.5:4.5時,混膠的凝膠硬度、咀嚼性和膠著性最大,隨著魔芋膠在復(fù)配膠中比例的不斷增加,黏著性和彈性增大。pH值5.4-7.0時復(fù)配膠的硬度、咀嚼性、膠著性較好,復(fù)配凝膠對酸敏感對堿穩(wěn)定；添加適量的蔗糖(≤O.8g/100 mL)可提高復(fù)配凝膠的硬度、咀嚼性及膠著性,大量蔗糖則提高膠體的黏彈性；檸檬酸使復(fù)配膠硬度、咀嚼性及膠著性均下降,黏著性和彈性增加；

7、離子強度(0.1mol/L,含K+、Ca2+、Na+)能提高復(fù)配凝膠的硬度和黏彈性,但離子強度過大則不利于凝膠的形成,應(yīng)控制K+、Ca2+等陽離子含量,避免過量。
　　 以復(fù)配凝膠濃度、pH值、離子強度、KCl、CaCl2為考察對象,進(jìn)行五因素四水平的正交試驗(ⅰ),探討了影響復(fù)配膠凝膠的關(guān)鍵因素對質(zhì)構(gòu)的影響程度:對復(fù)配凝膠硬度影響由大到小依次為復(fù)配膠總濃度、KCI、pH值、離子強度、CaCl2,對彈性影響的主次因素排序為pH值

8、、CaCl2、復(fù)配膠總濃度、離子強度、KCl,對黏聚性影響主次因素排序為復(fù)配膠總濃度、pH值、CaCl2、離子強度、KCl。以蔗糖,檸檬酸,NaCl,CaCl2,KCl,為考察對象,進(jìn)行五因素四水平的正交試驗(ⅱ),探討鹽及非鹽等因素對復(fù)配膠質(zhì)構(gòu)的影響:對復(fù)配凝膠硬度影響主次排序為檸檬酸、蔗糖、KCl、CaCl2、NaCl；對彈性影響主次排序為檸檬酸、蔗糖、KCl、NaCl、CaCl2；對黏聚性影響主次排序為檸檬酸、蔗糖、NaCl、KC

9、l、CaCl2。
　　 (3)κ-卡拉膠及其與魔芋膠復(fù)配凝膠的流變學(xué)特性研究。
　　 30℃1.0g/100 mLκ-卡拉膠水溶液表現(xiàn)出黏彈性和假塑性,在所選頻率區(qū)域體系內(nèi)以彈性為主,表現(xiàn)出弱膠性,溶液黏度隨剪切速率的增大而減??；貯能模量G’大于耗能模量G”,說明凝膠體的彈性性質(zhì)高于黏性,隨溫度增加G'和G”的值都在增加,在60℃時G'和G"出現(xiàn)突變,體系由凝膠向溶膠開始轉(zhuǎn)化。
　　 復(fù)配體系表現(xiàn)出較好的相容性,

10、復(fù)配凝膠相對于單獨κ-卡拉膠而言具有較高彈性模量值；復(fù)配膠溶液在濃度較低時具有良好的假塑性行為,黏度隨著剪切速率的上升而迅速下降。魔芋膠在復(fù)配膠中的比例增加可提高凝膠突變溫度,說明κ-卡拉膠與魔芋膠復(fù)配體系凝膠具有協(xié)同增效作用；KCl和CaCl2的加入提高了復(fù)配凝膠突變溫度約3-5℃,說明K+和Ca2+參與了凝膠過程,一定條件下可提高凝膠分子間作用力?；旌夏z的G'和G"隨著魔芋膠含量的增加而先增大后降低,當(dāng)w(κ-卡拉膠):w(魔芋膠

11、)為5.5:4.5時G'和G"最大。隨溫度增加G'和G"增大,在60-70℃出現(xiàn)突變,體系由凝膠向溶膠轉(zhuǎn)化。小振蕩黏彈實驗表明κ-卡拉膠對體系凝膠體系起主導(dǎo)作用,魔芋膠的存在增強了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠性和穩(wěn)定性。
　　 (4)κ-卡拉膠與魔芋膠復(fù)配凝膠的結(jié)構(gòu)分析。
　　 紅外光譜表明,κ-卡拉膠與魔芋膠混合形成凝膠后,-OH峰向低波數(shù)方向偏移。復(fù)配體系的DSC曲線表現(xiàn)出吸熱峰且所成峰形都較寬,有別于單獨的κ-卡拉膠和魔芋膠的情