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黄原胶冷水溶部分和热水溶部分的流变特性及其协同作用研究

发布日期:2015-06-02 11:33:54
黄原胶(Xanthan gum)是以甘蓝黑腐病野油菜黄单 胞菌(Xanthomonas campestris)的菌株 B-1459 为生产 菌,经好协效性发酵生物工程技术产生的一种高粘度水溶 性微生物胞外多糖% 1969年美国FDA批准在食品中 应用黄原胶,1983年世界卫生组织和联合国粮农组织 批准黄原胶可作为食品工业中的稳定剂、乳化剂、增稠 剂1 1992年中国颁布黄原胶作为食品添加剂的国家 标准。由于它具有独特的流变性、良好的水溶性、对热 及酸碱的稳定性,与多种盐类有很好的相容性,作为增 稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂,可广泛应用于食品、石 油、医药等20多个行业,是目前世界上生产规模最大 且用途极为广泛的微生物多糖\笔者对低浓度黄原胶 在冷水溶部分和热水溶部分的流变性进行了比较研 究,以期为黄原胶在生产实践中的应用提供理论依据。 基金项目:中南林业科技大学青年科研基金项目(101-0570)部分内容 作者简介:王元兰(1969- >,女(汉),副教授,硕士生导师,在读博士, 研究方向:农产品加工及贮藏。
1实验部分
i.l材料与仪器
材料:黄原胶(食品级,山东阜丰发酵有限公司); 卡拉胶(食品级,福建省石狮市闽南琼胶有限公司);魔 芋胶(食品级,市场购买hcmc-Na(食品级,上海华昌 公司申光华工厂)。
仪器:NDJ-5S型数字粘度计;DSY-2-8电热恒温 水浴锅;PHS-3C精密pH计;精密电子夭平。
1.2方法
冷水溶黄原胶溶液的配置:用高纯蒸馏水配置不 同浓度的黄原胶,搅拌30 min,静置6 h后,待测。
热水溶黄原胶溶液的配置;用50弋髙纯蒸馏水配 置不同浓度的黄原胶溶液,在50 恒温水浴中加热搅 拌30 min,降至室温,静置6 h后,待测叱 1.2.1浓度对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度的影响 分别配置 0.05 %、0.1 %、0.2 %、0.3 %、0.4 %、0.5 % 的冷水溶和热水溶黄原胶溶液,用NDJ-58型数字粘 度计2号转子在室温下测定6 r/min时的粘度。
1.2.2剪切力变化对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度 的影响
测定0.05 %、0.1 %、0.2 %冷水溶和热水溶黄原胶 溶液在6、12、30、60 r/min下的粘度变化。
1.2.3温度对冷水溶和热水溶黄原胶粘度的影响 配置0.1 %的冷水溶和热水溶黄原胶溶液分别在
30、40、50、60、70、80、90、100 ^下水浴加热 30 min,测 定6 r/min下的粘度变化。
1.2.4加热时间对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度的 影响
配置0.1 %的冷水溶和热水溶黄原胶溶液,分别在 50'^恒温水浴中加热搅拌30、60、90、120、150、1801^11, 然后降至室温,在6 r/min下测定其粘度变化。
1.2.5酸|»才冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度的影响 配置0.1 %的冷水溶和热水溶黄原胶溶液,分别 用稀酸和稀碱调其pH值(pH值用精密酸度计监测), 在6 r/min下测定不同pH值时的粘度变化。
1.2.6冷冻、冷藏对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度 的影响
分别配置0.05 %、0.1 %的冷水溶和热水溶黄原胶 溶液两份,置于冷冻和冷藏条件下24 h后在室温下解 冻,在6 r/min下测定冻融前后粘度的变化%
1.2.7黄原胶和卡拉胶的协效性
按不同比例 1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1 分别配置0.1 %的黄原胶+卡拉胶混合溶液,在501恒 温水浴中加热搅拌30 min后降至室温,测定其6 r/min 下的粘度变化,并与0.1 %的黄原胶、卡拉胶单溶液进 行比较。
1.2.8黄原胶与魔芋胶的协效性
按不同比例 1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1 分别配置0.1 %的黄原胶+魔芋胶混合溶液,在50丈恒 温水浴中加热搅拌30 min后降至室温,测定其6 r/min 下的粘度变化,并与0.1 %的黄原胶、魔芋胶单溶液进 行比较网。
1.2.9黄原胶与CMC-Na的协效性
按不同比例 1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1 分别配置0.1 %的黄原胶+魔芋胶混合溶液,在50尤恒 温水浴中加热搅拌30 min后降至室温,测定其6 r/min 下的粘度变化,并与0.1 %的黄原胶、CMC-Na单溶液 进行比较。
2结果与讨论
2.1浓度对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度的影响 (见图1)
0.20.3
浓度/%
Concentration/%
图1浓度对黄原胶粘度的影响 Fig.l The influence of concentration to Xanthan gum viscosity
从图l可以看出,冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘 度均随着浓度的升高而升高,热水溶部分升高的幅度 较大,冷水溶部分升高的幅度较小。即在相同浓度下, 黄原胶在冷水和热水中溶解,其粘度有所不同,其中热 水溶部分的粘度髙于冷水溶部分。
2.2剪切力变化对冷7JC溶和热水溶黄原胶溶液(〇.1 %) 粘度的影响(见图2)
—■冷水溶部分 一热水溶部分
°6123060
转速/(r/min)
Shearing velocity/( r/min )
图2剪切力变化对黄原胶粘度的彩响
Fig J The influence of shearing to Xanthan gum viscosity
从图2可以看出,黄原胶为“非牛顿流体”随着切 变速度的增加黄原胶溶液粘度降低,其中热水部分降 低幅度较大,冷水部分降低幅度较小。
2.3温度对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度的影响 (见图3)
从图3可以看出,随着加热温度的升高,黄原胶溶 液粘度有所变化。其中,热水溶部分在30 ^时粘度最 大,随着加热温度的升高,粘度虽有所降低,但在所测 温度范围内具有较好的耐热性;冷水溶部分,随着加热 温度的升高,其粘度先有所降低,然后逐渐增大,当加 热温度为70 ^时粘度最大,加热温度高于701时,其 
从图5可知,黄原胶冷水溶和热水溶部分的粘度 随酸碱性的变化而稍有变化。在酸性条件下,黄原胶 热水溶部分的粘度随PH值的变化而有所波动,在pH 大于7时粘度只有轻微的变化;黄原胶冷水溶部分在 所测pH值范围内,其粘度只有轻微变化,这表明黄 原胶冷水溶部分比热水溶部分对酸碱的稳定性稍强。 
从图4可以看出,加热时间对冷水溶和热水溶黄 原胶溶液的粘度有一定的影响〇 30 min的加热使黄原 胶冷水溶部分和热水溶部分的粘度有较大幅度的增 加,当加热时间达到60 min时,两者的粘度降低到最 低值,随着加热时间的延长,黄原胶冷水溶部分和热水 溶部分的粘度均逐渐增加,但热水溶部分增加幅度较 大。当加热时间为150 min时黄原胶热水溶部分的粘 度有所降低。
2.5酸碱变化对冷水溶和热水溶黄原胶溶液粘度的 影响(见图5)
0.050.10.050.1
冷水涛部分热水相f部分
图6冻融对黄原胶粘度的彩_
Fig.6 The influence of freezing-thawing to Xanthan gum viscosity
从图6可以看出,冷冻处理会使0.05 %黄原胶冷 水溶部分和热水溶部分的粘度均有所增加,使0.1 % 黄原胶冷水溶部分和热水溶部分的粘度降低,而冷冻 处理对黄原胶热水溶部分粘度的升降幅度比冷水溶 部分稍大。冷藏处理会使黄原胶冷水溶部分的溶液粘 度有所增加,使黄原胶热水溶部分的溶液粘度稍有下 降。其中,冷水溶部分的增加幅度大于热水溶部分的 下降幅度。
2.7黄原胶与卡拉胶(CMC-Na)的协效增稠性(见图7)
黄原胶+卡拉胶(CMC-Na)的S比 田7黄原胶与卡拉胶(CMC-Na)的协效性 Fig.7 The synergisitic interactions of Xanthan gum and Carrageenan! CMC-Na)
 
从图7可以看出,当黄原胶与卡拉胶的比例为 5:5、7:3和9:1时混合溶液的粘度较这两种单溶液粘度 稍高,其他配比时混合溶液的粘度反而胶单溶液粘度 低,这说明黄原胶与卡拉胶协效性不明显。黄原胶与 CMC-Na混合液的粘度比CMC-Na单溶液的粘度要大 一些,却远远小于黄原胶单溶液的粘度。这说明,黄原 胶与CMC-Na无协效性。
2.8黄原胶与魔芋胶的协效增稠性(见图8)
从图8可以看出,黄原胶与魔芋胶具有一定的协 效性,当黄原胶与魔芋胶的比例为6:4时,其协效性 最高。
3结论
1)黄原胶在冷水和热水中溶解,其流变性有一定 差异。黄原胶在冷水和热水中溶解,溶液粘度均随着浓 度的升高而升高,在相同浓度下,热水溶部分的粘度高
于冷水溶部分。
2)黄原胶为“非牛顿流体”,随着切变速度的增加 黄原胶溶液粘度降低,其中热水溶部分降低幅度较大, 冷水溶部分降低幅度较小。
3)随着加热温度的升高,黄原胶溶液粘度有所变 化,其中,热水溶部分在30 T时粘度最大,随着加热 温度的升高,粘度有所降低;冷水溶部分随着加热温 度的升髙,其粘度有所波动,当加热温度为70 粘度 最大。
4)加热时间对黄原胶溶液的粘度有一定的影响, 不超过30 min加热使黄原胶的粘度增加,当加热时间 为60 min时,粘度降低,随着加热时间的延长,其粘度 逐渐增加,当加热时间超过150 min时,黄原胶热水溶 部分的粘度稍有降低。
5 )黄原胶冷水溶和热水溶部分在酸性和碱性溶液 中都较稳定,但黄原胶冷水溶部分比热水溶部分对酸 碱的稳定性稍强。
6)冷藏处理会使黄原胶冷水溶部分的溶液粘度增 加,使黄原胶热水溶部分的溶液粘度下降。
7)黄原胶与卡拉胶协效性不明显;黄原胶与魔 芋胶具有一定的协效性,当黄原胶与魔芋胶的比例为 6:4时,其协效性最高;黄原胶与CMC-Na无协效性。
根据低浓度黄原胶冷水溶和热水溶部分流变性的 不同,在生产实践中可灵活应用
 
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