黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影响因素及微结构研究摘要:黄原胶与瓜尔豆胶以不同配比共混后具有良好的协同增效作用。

当黄原胶与瓜尔豆胶的混配比例为5：5时．其协同增效作用最大。

混胶体系的黏度随着制备温度的升高而增大，当制备温度80℃时，体系黏度达到最大值。

混胶体系的黏度在酸性条件下不稳定，而在碱性范围内其黏度保持相对稳定。

柠檬酸加入量在0．1～O.3g/100mL之间时，对混胶体系的黏度基本无影响；甜味剂的使用影响混胶体系的黏度。

偏光显微结构表明，纯黄原胶溶液和黄原胶／瓜尔豆胶混合物都有双折射现象．在瓜尔豆胶存在的情况下。

但混胶形成的液晶中间相在相同浓度下比纯黄原胶溶液具有更多的非均相。

关键词：黄原胶；瓜尔豆胶；黏度；微结构黄原胶(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D一葡萄糖、D一甘露糖、D一葡萄糖醛酸、丙酮酸和乙酸组成的“五糖重复单元”聚合而成，其分子主链由D一葡萄糖以一1，4一糖苷键连接而成，具有类似纤维素式的骨架结构．每两个葡萄糖中的一个C3上连接一个由两个甘聚糖和一个葡萄糖醛酸组成的三糖侧链。

黄原胶具有较强的稳定性以及耐盐、耐酸碱性，常用作各种果汁饮料、调味料的增稠稳定剂，能使果酱、豆酱等酱体均一，涂拌性好，不结块，易于灌装．且提高口感。

黄原胶作为乳化剂用于乳饮料中，可防止油水分层．提高蛋白质的稳定性。

将其用于各类点心、面包、饼干、糖果等食品的加工，可使食品具有优越的保型性，较长的保质期和良好的口感。

黄原胶作为保鲜剂处理新鲜果蔬，可防止果蔬失水、褐变。

若将黄原胶加入面制品中，能增强耐煮性。

瓜尔豆胶(Guar gum)是由瓜尔豆(主要来源于印度和巴基斯坦)种子的胚乳提取精制而成，是一种线性半乳甘露聚糖，属于非离子型高分子在结构上，以β一1。

4键相互连接的D一甘露糖单元为主链，不均匀地分布在主链的一些D一甘露糖单元的C6位上，再连接单个D一半乳糖(a一1，6键)为支链。

其半乳糖与甘露糖之比约为1：1．8，简化为1：2。

其特点是水溶性好，吸水性强，黏度高，老化时间短，是最廉价的亲水胶体，与其它胶体共存时有良好的协同增效作用。

近年来，瓜尔豆胶在食品工业中应用甚广，常用于冰淇淋、酸牛奶、汤料、调味酱、果汁及酒类、肉制品、香肠、花生酱等食品中。

如用在冰淇淋中可以避免冰晶生成，提高抗骤热性能。

方便面中使用瓜尔豆胶能使粘弹性增强，抗老化性优良，降低吸油率。

因其粘性极强，可以不再使用CMC。

瓜尔豆胶是国际上等级较高的方便面的重要改良剂阎。

瓜尔豆胶与其它食品胶复配常被用于冰淇林的生产中。

本文主要研究黄原胶和瓜尔豆胶两种胶体共混后的协效性以及制备温度、放置时间、甜味剂、酸味剂对其黏度的影响。

使用偏光显微镜对黄原胶溶液及黄原胶与瓜尔豆胶混胶的微观结构进行观察，旨在为拓展食品胶的应用范围提供一些理论依据。

1 材料和方法1.1 材料黄原胶(淡黄白色，食品级)，山东阜丰发酵有限公司；瓜尔豆胶(食品级)，江门食用添加剂有限公司；蔗糖、甜蜜素(食品级)、柠檬酸(分析纯)及蒸馏水。

1．2 主要试验仪器NDJ一5S型数字式旋转黏度计，上海精密科学仪器有限公司；数码型偏光显微镜(XP一7ooz)，上海长方光学仪器厂。

DSY一2—8电热恒温水浴锅，北京国华医疗器械厂；JJ一6数显直流恒速搅拌器，江苏省金坛市医疗仪器厂。

1．3 试验方法1．3．1 共混溶胶的制备方法根据表1所示质量比例，分别称取黄原胶和瓜尔豆胶，慢慢加入到200 mL蒸馏水中，放人水浴锅中恒温加热到指定温度。

待完全溶解后，将两种溶胶液混合．用搅拌器恒温(温度60℃，搅拌速度400 r／min)搅拌混合30 min；停止搅拌，保温30 min后，即得总浓度为0．3 g／100 mL的混胶，并做平行样。

1-3．2 黏度的测定方法准确配制一定浓度的混胶溶液，在特定温度下用NDJ一5S 数显黏度计以3号转子6 r／min的转速测定混胶黏度，记录数据。

l.3.3 黄原胶和瓜尔豆胶的共混比例及温度对混胶黏度的影响混胶的总浓度为0.3 g／100 mL，黄原胶与瓜尔豆胶按表所示不同质量比例分别在25、40、60、80、100 oC下共混。

每个共混温度下做平行样3份。

用数显黏度计测定混胶黏度并记录黏度变化。

1．3．4 放置时间对混胶黏度的影响混胶总浓度为O．3 100 mL，按本文1.3.3节方法选用最佳混配比例。

在最佳共混温度下配制混胶溶液3份，按静止放置时间逐段测定混胶的黏度变化与时间的关系。

1．3．5 pH值对混胶黏度的影响混胶总浓度为0．3 g／100 mL．选用最佳混配比例在最佳共混温度下配制混胶溶液3份，用合适浓度的HC1或NaOH溶液调整胶体溶液的pH值。

测定不同pH值时黏度的变化情况。

1．3．6 柠檬酸对混胶黏度的影响在饮料或果冻生产过程中通常需要加入柠檬酸。

加入柠檬酸既可以使产品酸甜可口，还能抑制细菌的滋生。

因此有必要研究柠檬酸对混胶黏度的影响。

当柠檬酸的添加量大于0．3％时，会因太酸而难以人口。

本试验中，柠檬酸添加量不大于0．3％。

混胶总浓度为0．3 g／100 mL。

黄原胶与瓜尔豆胶按最佳配比，在最佳共混温度下配制系列混胶溶液。

在平行样品中分别加入事先配制好的柠檬酸溶液。

使柠檬酸在各样品中的浓度分别为0．05 100 mL、0．1 g ／100 mL、0．2 g／100 mL、0．3 g／100 mL，搅拌30 min，恒温放置30 min 后，用数显黏度计测定其黏度变化情况。

1．3．7 甜味剂的使用量对混胶黏度的影响甜味剂是食品加工生产中经常使用的辅料，本文主要研究不同甜味剂对混胶黏度的影响。

混胶总浓度为0-3 100 mL，黄原胶与瓜尔豆胶按最佳配比，在最佳共混温度下配制系列混胶溶液。

在平行样品中分别加入事先配制好的蔗糖、甜蜜素，添加量均在食品加工工艺许可范围内。

搅拌30 min，恒温放置30 min后。

用数显黏度计测其黏度变化。

1．3．8 黄原胶和黄原胶与瓜尔豆胶混胶的显微镜观察分别配制2％和4％的黄原胶水溶液及质量分数为1％的黄原胶与瓜尔胶混胶液，然后在偏光显微镜下观察它们的显微结构。

2 结果与分析2．1 共混比例对黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影响混胶总浓度为0．3 g／100 mL，在60℃配制，静置6 h后室温下测定不同配比的混胶的黏度可见。

O．3％的单一黄原胶溶液和0．3％的单一瓜尔胶溶液的黏度分别为1 350 mPa·S和5 210 mPa·s。

当黄原胶与瓜尔豆胶混配使用时，其黏度远高于两者黏度之和，说明这两种胶具有良好的增效作用。

当两者混配比例变化时，其增效作用也发生变化。

在本试验条件下，黄原胶与瓜尔豆胶的复配比为5／5时，其增效作用最大：其次是两者复配比例分别为6／4和4／6的。

其增效机理可能是瓜尔豆胶分子平滑，没有支链的部分与黄原胶分子的双螺旋结构以次级键形式结合成三维网结构，使胶的亲水性更好。

试验中发现，所有黄原胶与瓜尔胶的混合体系均未形成凝胶。

2．2 制备温度对黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影响黄原胶的分子结构会随溶解温度而改变。

在低温下，黄原胶分子为有序结构，溶液黏度低，随着温度的上升，黄原胶的结构转变为无序，并获得高黏度。

测定(室温静置6 h后)不同温度下制备的黄原胶与瓜尔胶混胶(5／5)的黏度。

随着制备温度的升高，黄原胶与瓜尔胶混胶(5／5)的黏度随之增大，当制备温度为80 ℃时。

混胶黏度达到最大值。

这主要是由于瓜尔豆胶的热水溶性片段含有较低的半乳糖，这些区域比较光滑，与黄原胶分子有着很强的交联作用。

若继续升高温度，体系黏度下降，这可能是部分黄原胶分子降解所致。

2．3 放置时间对黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影响测定80℃制备的黄原胶与瓜尔豆胶(5／5)混胶黏度随放置时间的变化。

混胶黏度先随放置时间的延长而增大，当放置时间为24 h时，混胶黏度达到最大值；若继续延长放置时间，体系黏度随之下降：当放置时间>48 h时，混胶黏度基本保持稳定。

2．4 pH对黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影晌测定80℃制备的黄原胶与瓜尔豆胶(5／5)混胶的黏度随pH值的变化曲线。

黄原胶与瓜尔豆胶混胶的黏度在酸性条件下不稳定。

随着pH值的增大，混胶黏度增加，当pH>8时，混胶黏度保持相对稳定。

2．5 柠檬酸对黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影响柠檬酸对8O℃制备的黄原胶与瓜尔豆胶(5／5)混胶黏度的影响。

随着加入柠檬酸浓度的增大，混胶黏度迅速下降；当加入的柠檬酸质量分数在0．1％～0．3％之间时，混胶的黏度基本保持稳定。

2．6 甜昧剂使用量对黄原胶与瓜尔豆胶混胶黏度的影响甜味剂使用量对80℃制备的黄原胶与瓜尔豆胶(5，5)混胶黏度的影响可知，蔗糖可显著影响混胶的黏。

随着蔗糖浓度的增大，混胶黏度先增大后下降：当添加的蔗糖浓度继续增大时，混胶黏度又明显增大。

这主要是因为蔗糖是由一分子果糖构成的二糖，其分子结构单元与胶多糖类似，它的存在一方面可能会干扰胶多糖分子自身间相互靠近。

减弱其分子问的作用力，从而降低其形成有序网络结构的效能，使溶液的黏度下降；另一方面，蔗糖分子的存在可以通过吸附一部分水分子形成一些大的分子团，填充于网格问以增加体系的固态性能：也可能在混胶多糖分子间形成一种架桥连接．从而增强胶多糖分子间的作用力，使溶液黏度上升。

这两种作用的大小与添加的蔗糖浓度有关，使混胶黏度呈波动性变化。

由图7可知，甜蜜素的增加使混胶黏度迅速增大，当加入的甜蜜素浓度为0．15 g，100 mL时，混胶的黏度达到最大值；当甜蜜素使用量超过0．15％时，混胶的黏度又有所下降。

所以，在实际生产过程中，应按照具体工艺要求来添加适量的甜蜜素。

2．7 黄原胶与瓜尔胶混胶的显微镜观察为便于对比，对2％和4％(质量体积分数)的黄原胶及总浓度为1 g／lO0 mL的黄原胶和瓜尔豆胶混胶(两者比例5／5)进行显微结构观察(显微倍数为lOOx)。

2％和4％的黄原胶水溶液的显微结构。

样品制备后立即用偏光显微镜(Po．1arized Optical Microscope)观察，样品呈黑色，随后出现白色区域(因非均相的存在)。

为此，将4％样品于5℃下放置12 h 后观察，结果发现均相的溶液表现为黑色区域：而因双折射，非均相溶液照亮了视野，白色区域随浓度的增加而扩大，这表明在高分子质量、半柔韧的黄原胶分子溶液中形成了液晶相。

在4％质量分数下虽有较强的双折射现象。

但没有可见的规则纹理，这可能是由多聚物的柔韧性和溶液的高黏度造成的。

为研究瓜尔豆胶的存在对黄原胶液晶中间相形成的影响，在相同条件下观察总浓度为1 g／100mL的黄原胶和瓜尔豆胶混胶(两者比例5／5)的显微镜照片。

可以看出，在黄原胶和瓜尔胶混胶中，双折射现象发生在混胶中黄原胶溶液浓度比纯黄原胶溶液浓度低的情况下。