食用胶凝胶特性的研究及果冻的制作

食用胶凝胶特性的研究及果冻的制作

摘要本实验主要研究5种常用食用胶——琼脂、卡拉胶、黄原胶、羧甲基纤维素（CMC）、海藻酸钠的溶解性；琼脂、卡拉胶的凝胶强度以及与其他食用胶或者盐溶液复配后的凝胶强度变化；海藻酸钠与钙盐溶液以及柠檬酸混合后的凝胶效果。得出琼脂、卡拉胶属于热溶胶，黄原胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠属于冷溶胶；琼脂和卡拉胶的最低凝胶浓度分别是0.3%和0.6%，琼脂与一定浓度的卡拉胶、黄原胶、CMC复配后呈现出凝胶协同效应，与海藻酸钠复配后为拮抗作用；卡拉胶中加入钾离子或钙离子后凝胶强度明显增强；海藻酸钠与

CaCO

3、CaCl

2

、CaSO

4

、CaH

2

PO

4

溶液混合后，形成凝胶的效果不同，其中与CaCl

2

形成的凝胶效果最好，加入柠檬酸后，对凝胶的形成造成一定影响。

关键词琼脂卡拉胶黄原胶 CMC 海藻酸钠凝胶性能

前言

食品胶即增稠剂,是一种能改善食品的物理性质、增加食品的粘稠性、赋予食品以柔滑适口感、且具有稳定乳化状态和悬浊状态作用的亲水性高分子化合物。琼脂又称琼胶,是由红海藻纲中提取的亲水性胶体,它是由琼脂糖和琼脂果胶两部分组成,由于具有胶凝性和凝胶的稳定性,广泛用于食品行业的增稠剂。卡拉胶又名角藻胶,是从海藻中提取的一种食品添加剂。由于卡拉胶具有黏性、凝固性,带有负电荷与一些物质形成络合物等物理化学特性,广泛用于食品行业的增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂。海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物，是一种持水能力强、凝胶强度好、有弹性、韧性的凝胶,再配以别的物质构成复合涂膜剂来涂膜畜产品、水产品等,可以大大提高其品质及货架期。黄原胶是由糖类经黄单胞杆菌发醉，产生的胞外微生物多塘，由于它的大分子特殊结构和胶体特性，而具有多种功能，可作为乳化剂、稳定剂、凝胶增稠剂、浸润剂、膜成型剂等，广泛应用于国民经济各领域。纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素(CMC)，其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用，广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业。

1 实验仪器与试剂

1.1材料

琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶；CaCO3、CaCl2、CaSO4、CaH2PO4、KCl、柠檬酸、蔗糖、色素（红、黄、蓝）

1.2仪器

100mL小烧杯、锥形瓶、直径0.3、0.5cm的玻璃棒、量筒、天平、温度计、铁架台、水浴锅、电炉、电子天平

2 实验方法

2.1 凝胶强度测定方法

用自制简易凝胶强度仪测定，具体方法如下：胶体溶液在电炉上煮沸，冷却形成凝胶后。取一铁架台、一支截面光滑平整的玻璃棒（直径依凝胶强度选定）、一台天平、一个锥形瓶。将玻璃棒固定在铁架台上，将凝胶体放在天平的一端，锥形瓶放在天平的另一端，在锥形瓶中加入水平衡天平（设此时锥形瓶和水总重为W1），调整玻璃棒的截面使其与凝胶体的表面轻轻接触，然后往锥形瓶中缓慢的加水，注意观察，当玻璃棒穿透凝胶体表面时，立即停止加水，称锥形瓶和水总重，设为W2。则凝胶强度的计算公式为

W2-W1

凝胶强度（g / cm2）= （式中S为玻璃棒的截面积）

S

2.2 凝胶体凝固点的测定

取50mL胶体溶液，倒入大试管中，插入温度计，然后使温度缓慢下降，至烧杯倾斜45-50。角时液面凝固不动，此时的温度即为该凝胶体的凝固点。

2.3 凝胶体融点的测定

待上一步骤中的溶液凝固完全，于冰箱中放置 5min，放入一粒玻璃珠（直径=5mm）于凝胶表面。把试管在90℃的水浴中加热，使凝胶温度慢慢上升，观察玻璃珠落下的温度即为凝胶的融点。

3.1食用胶溶解情况比较

比较琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶等食用胶(0.2%)在冷水、热水中的溶解情况。（将称好的食用胶慢慢加入冷\热水中，边加入边搅拌，最后静置一段时间后在观察其溶解情况。）

3.2琼脂凝胶性能的研究

（1）找出琼脂的最低凝胶浓度；（提示可以由0.2%开始试，上下梯度为0.1%）（2）在上述琼脂最低凝胶浓度的基础之上变换琼脂浓度（至少变换5个），测定其凝胶强度、凝固点、熔点如何变化；

（3）固定琼脂浓度（琼脂的最低凝胶浓度），在其溶液中加入一定相同浓度（0.2%）的卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶，其凝胶强度如何变化。（做一组空白）

3.3卡拉胶凝胶性能研究

（1）找出卡拉胶的最低凝胶浓度；（提示可以由0.7%开始试，上下梯度为0.1%）（2）在相同浓度（卡拉胶的最低凝胶浓度）的卡拉胶溶液中分别加入一定浓度（0.2%）的KCl、CaCl2时（将KCl、CaCl2配成溶液后再加入），研究其凝胶强度与不加离子有何不同；（做一组空白）

3.4 海藻酸钠凝胶性能研究

（1）在一定浓度（0.5%）的海藻酸钠溶液中加入一定相同浓度（0.3%）的（将CaCO3、CaCl2、CaSO4、CaH2PO4配成溶液后再加入），观察其是否形成凝胶，凝胶状态如何；（观察的凝胶状态包括能否形成凝胶、形成凝胶快慢、凝胶形态等，不用测凝胶强度）

（2）在上述两种基础上再加入一定的柠檬酸酸（配成溶液后再加入），其凝胶状况又怎样（只观察凝胶状态，不用测凝胶强度）；

3.5 果冻的研制

根据以上实验情况，找出一种合适的食用胶（提示，可能复配效果好）来加工果冻，探讨出制作果冻的一种配方，要求所制的果冻具有较好的弹性、韧性、甜酸比及合适的颜色。

4.1 食用胶溶解情况比较

食用胶溶解情况

冷水热水琼脂微溶，且水溶液不粘稠溶解性好，且有一定凝胶产生卡拉胶微溶，水溶液不粘稠溶解性好，溶液浑浊

海藻酸钠溶解性较好，水溶液有点粘稠溶解性增强，溶液澄清透明CMC 溶解性好，水溶液澄清，粘稠

度不明显

溶解性好，但暂无凝胶产生黄原胶溶解，较多气泡，溶液浑浊溶解性增强，但气泡丰富，溶

液浑浊，凝胶不明显

表1 食用胶在冷水、热水中的溶解现象

4.2琼脂凝胶性能的研究

4.2.1 琼脂的最低凝胶浓度

0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6%

凝固，但凝胶效果是不好，质地很软凝固，且倾斜

45°不摇动，

质地适中

凝固，质地适

中

凝固，质地稍

显坚固

凝固，凝胶较

坚固

表2 不同浓度琼脂的凝固现象

因此，琼脂的最低凝胶浓度为0.3%

4.2.2 测定不同琼脂浓度下的凝胶强度、凝固点、熔点

（1）凝胶强度

琼脂浓度0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% W1（g）107.84 108.68 107.82 106.21 106.55 W2（g）113.94 128.84 118.88 121.18 124.37 玻棒直径（cm）0.5 0.5 0.3 0.3 0.3 凝胶强度(g/cm2) 31.07 102.67 156.47 211.78 252.10

表3 不同浓度琼脂的凝胶强度