食品胶体

食品胶体Colloid In Food

第一章绪论

1.1 胶体体系的概念

1.1.1 分散体系（Dispersed System，Dispersion）

分散体系：一种或几种物质分散在另一种物质中形成的体系。

分散相（Dispersed Phase）：分散体系中不连续的部分，即被分散的物质。

连续相(Continuous Phase)：分散体系中连续的部分, 又称分散介质。

A．根据分散相粒子的大小可将分散体系分为三个大类：

B．根据分散相的情况：

多分散体系（Polydispersed system）：体系中粒子的大小不是单一的，或者它们的形状或电荷等也不是相同的。实际胶体体系大多数属这种情况。

单分散体系(monodispersed system)：体系中粒子完全或基本上相同，胶体科学中的许多理论推导是源于这种理想体系。

C.根据分散相及分散介质的状态可将分散体系分为：

D.根据胶粒表面是否容易被分散介质所润湿:

分为亲液胶体（Lyophilic）和疏液胶体（Lyophobic）。对水溶胶，英语表达为hydrophilic or hydrophobic。E．以其它指标分类胶体：

1. 多重胶体（Multiple Colloids）：存在有两种以上的分散相

2. 网状胶体（Network Colloids）：两种以上的组分相相互交联成网状的体系。

3. 凝胶（Gel）：分散介质为液态，但整个体系的性质却如同固态的体系。

1.2 胶体的基本性质：

1.2.1胶体的定义

连续相（or分散介质）中分散着胶粒的体系。胶粒的尺寸远大于分散相的分子又不致于因为其重力而影响它们的分子热运动。具体来说，粒子的尺寸大约在1nm-1μm之间。

1.2.2 胶体的基本性质

a．非均相（heterogeneous）：分散相与连续相之间存在界面。

b. 热力学不稳定（thermodynamically unstable）：表面能大，体系能量高，热力学不稳定。粒子趋于聚集以降低比表面积。

C. 动力学稳定：胶体稳定与否是胶体体系研究和应用的核心。

1.3 胶体稳定性概念

稳定性是胶体的一个基本性质。在特定的时间里，胶体的稳定性可用其是否存在可观察到的粒子聚集和上浮（或下沉）进行定性。

憎液胶体的稳定性：一种动力学意义上的稳定，即热力学不稳定。这样的胶体不会自发的形成，即使形成亦是热力学不稳定的。

亲液胶体的稳定性：可以是稳定的，如大分子溶液和含有表面活性剂的体系如微乳状液和胶束。它们的不稳定表现不是粒子的聚集而是分成两相。

1.3.1 胶体不稳定的主要表现：

聚集（Aggregation）：两个或多个胶体粒子粘附在一起的过程。

絮凝（Floculation）：松散的聚集，粒子间的距离较大，过程是热力学可逆的；

凝结（Coagulation）：刚性的聚集，粒子间的距离在原子尺寸的范围，过程是热力学不可逆的

分层（上浮或下沉，Creaming or Sedimentation）：最常见的胶体不稳定现象，是由于重力导致的粒子的迁移和聚集。其动力学速度取决于迁移单元的尺寸和两相的密度差。

Cream：稀O/W乳状液经分层后所形成的高浓度的乳状液。它可能是聚集的亦可以是胶体稳定的。但液珠的凝结决不能超过一定的限度，否则乳状液被“破乳”，转变为热力学稳定的均匀的油和水两相溶液。Sediment：低浓度的悬浮体经沉降后所形成的高密度的悬浮体。

1.3.2稳定胶体的两种主要方式：

a：静电稳定：在静电稳定的胶体中，粒子与粒子的表面间存在着所谓的库仑力（即一种源于永久性电子电荷的作用力，可以是排斥的也可以是吸引的）排斥，这种作用的结果使得一个粒子会对另外的粒子产生排斥而使它们不能相互接近。

聚合物稳定：在这样的体系中，粒子与粒子不能相互接近是由于大分子物质在连续相中的存在。这种存在可

以是吸附在粒子表面而造成空间阻碍，亦可以是溶入连续相中以形成缠绕或者是弱网状结构的连续相的体系，进而阻止了粒子的移动和相互接近。

1.4 大分子胶体的凝胶化Gelation of macromolecule -hydrocolloid

凝胶(Gel):一种特殊的胶体，它是由胶体粒子或大分子交联而行成的软且有弹性的能变形的固态的胶体体系。凝胶的特点：1.分散相的量远远少于连续相。

2.从分子状态来说，分散相中可存在分子和离子的自由扩散，所以体系如同液态（liquid-like）；但宏观地看，这种体系又可以视为固态（Solid-like），因为胶体粒子或大分子交联成的三维网状结构在抵制体系变形时有储藏机械能的能力。

在能形成聚合物凝胶的食品生物大分子中，常见的有一些多糖（琼脂，海藻胶，卡拉胶，果胶）和一些蛋白质（明胶）。

凝胶化(gelation)：生物大分子溶液在适当的条件下被转变成生物大分子凝胶的过程。

凝胶化发生的条件：

改变温度：温度的改变会导致生物大分子构象的改变，进而改变分子的缔合性质。如果此时的大分子已达到一定的浓度，就能发生凝胶化。降低温度可能导致分子的构象更为有序，这种情况下所发生的凝胶化过程可视为是一种不成功的大分子结晶过程。升温常导致分子的无序，进而因为一系列复杂的新引起的分子间反应而产生网状结构。

非变温所引起的凝胶化过程：

可以由加入酶、酒精、盐或改变pH而造成网状结构的形成。

一种情形是加入的新组分直接介入生物大分子相互缔合作用（如钙离子参与海藻胶的凝胶化反应），

另一种情形是它们不直接介入凝胶化，而只是推动大分子的构象转变进而引起分子的交联。

Types of Cross-links

⏹Covalent bonds

–common in synthetic gels; less common in foods

•S-S bond in protein gels (e.g. -lactoglobulin)

⏹Salt bridges

–charged macromolecules connected

through attraction to oppositely charged ion

⏹Microcrystalline regions

–small portions of molecule “stack together” to partially phase separate

–mechanism for neutral macromolecules

⏹Hydrophobic interactions

1.5 胶体的结构

假设：

是理想的单分散体系；粒子为同样大小的刚性球体。

胶体的结构是一种三维的结构，这里为了说明方便，采用一维的图形。

类型Ⅰ：溶胶的原始模型