不同原料卡拉胶的物性比较研究_刘芳

　收稿日期:2000-09-11

＊基金项目:广东省自然科学基金资助项目(980545);广州市攻关资助项目(98Z00801)

　作者简介:刘　芳(1971-),女,博士研究生,主要从事食品生物技术的研究文章编号:1000-565X(2001)05-0059-05

不同原料卡拉胶的物性比较研究＊

刘　芳　赵谋明　徐建祥　彭志英

(华南理工大学食品与生物工程学院,广东广州510640)

摘　要:对菲律宾麒麟菜卡拉胶、海南沙菜卡拉胶和阳江沙菜卡拉胶的溶胶、凝胶性质从宏观和微观方面进行了比较研究;观测了其溶解性、粘稠性、悬浮性、微观网络结构、凝胶强度、质构和动态粘弹性,以探讨沙菜卡拉胶代替麒麟菜卡拉胶的可能性.

关键词:卡拉胶;沙菜;麒麟菜;性质

中图分类号:TS201.7 文献标识码:A

卡拉胶是一种重要的食品添加剂,因其良好的水溶性、粘性、胶凝性及与其他多糖或蛋白质的协同增效作用,已广泛用于日用化工、医药工业等其他行业作为增稠剂、胶凝剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂等,以改善产品的质构、状态和外观.

我国目前卡拉胶的生产厂家已超过10家,主要分布在广东和海南两省,基本上以麒麟菜为生产原料.但我国仅有少量的麒麟菜资源,卡拉胶生产主要是依靠进口原料.随着卡拉胶应用领域的不断扩展和市场需求的不断增加,原料供应不足和不稳定已成为国内卡拉胶生产发展的主要制约因素.因而开发利用本地资源以满足卡拉胶工业生产的需要,同时提供新的配套生产技术,已成为十分紧迫的任务.

沙菜科与麒麟菜科均属红藻类,都是生产卡拉胶的好原料.根据对广东、海南两省的沙菜资源考察资料,发现大量的沙菜均任其自然腐烂,如对其加以利用足以满足目前国内卡拉胶市场的需要.

沙菜本身的藻体较为纤细,细胞壁较薄,多糖含量较低且易于流失,生产麒麟菜卡拉胶的技术不适用于生产沙菜卡拉胶.在对沙菜卡拉胶的生产工艺进行探索研究的基础上,本文对几种不同原料提取的卡拉胶的溶解性、粘稠性、胶凝性、质构和动态粘弹性等方面的性质进行了较系统的比较研究.

1　实验部分

(1)实验材料.沙菜(海南产、阳江产);麒麟菜(菲律宾产).

(2)主要仪器设备.Fluids Spectr ometer(RFS Ⅱ,美国Rheometrics);Textur e Analyser(TA_ X T2,英国Micr o Stable System);旋转式粘度计(NDJ_1,上海天平仪器厂);恒温水浴振荡器(浙江金坛恒丰仪器厂);电子分析天平(MA110,上海第二天平仪器厂);酸度计(PHS_25,上海雷磁仪器厂);电动搅拌器(JB90_D,上海标本模型厂);扫描电镜(JSM_T300日本JEOL).

(3)工艺流程.原料※碱处理※洗涤至中性※提胶※过滤※冷却切条※冻结脱水※解冻※干燥※成品

(4)测定方法.①溶胀性的测定:配制w=1%的卡拉胶水溶液,用电动搅拌器搅拌,记录形成均一溶液所需的时间.②粘度的测定:NDJ_1旋转式粘度计测定.③悬浮力的测定:用5粒大小均匀的硅胶在室温下经过装有一定高度的玻璃柱,记录所需的时间.④凝胶类型的确定:GB15044_94取样品1g,加到50mL蒸馏水中,加热溶解,再加入200mL w= 2.5%的氯化钾溶液,移出冷却,用玻璃棒试样品,若出现脆性的胶体,说明是以κ型为主的卡拉胶;若出现柔软(弹性)胶体,说明是以ι型为主的卡拉胶;如果溶液不是胶体,那就是以λ为主的卡拉胶.⑤凝

华南理工大学学报(自然科学版)

第29卷第5期Journal of South China University of Technology Vol.29　No.5 2001年5月(Na tur al Scie nce Edition)May　2001

胶网络结构的测定:凝胶样品经液氮冷冻30min 后用带冷台的日本JEOL JSM _T 300扫描电镜观察剖面的形态.⑥凝胶强度和质构的测定:用Texture Analyser 的P /1KD 探头测定卡拉胶凝胶的凝胶强度,用P 25探头测定质构.⑦动态粘弹性测定:用Fluids Spectrome ter 进行温度扫描,升降温速率为2℃/min .⑧凝胶保水性的测定:采用离心法,将凝胶10g 切成一致的小块,在8000r /min 速度下离心30min ,取出,用滤纸吸干表面水分,称重W ,计算其持水力H w ,即

H w =W /10×100.

2　结果与讨论

2.1　溶胀性

卡拉胶分子结构中含有大量的羟基、糖苷键等亲水性基团,属于亲水性胶体.但因其分子间交联点

的束缚,在冷水中只能高度溶胀而不能全部溶解,形成粘稠液体;加热后分子运动速率加快并提供了打破分子间键交联的能量,使大分子易于分散在水中,形成均一溶液[1]

.

图1是麒麟菜卡拉胶(E UC )、海南沙菜卡拉胶(HH C )和阳江沙菜卡拉胶(YH C )在30,55,80℃下的溶胀时间

.

图1　温度对卡拉胶溶胀时间的影响

Fig .1　Eff ect of temper ature on the swelling time of

car r ageena n

其中,EUC 和HH C 所需时间相近,易于溶胀;在冷水中,Y HC 所需时间较长,较难于溶解,必须经过加热,才能彻底溶解.这为生产应用带来一定的困难.

2.2　粘稠性

卡拉胶大分子在水化后,大量水分子被束缚住,介质的自由移动因受到阻碍而产生层流间的阻力,在表观上呈现粘稠性.这种粘稠性是卡拉胶的一大

功能特性.

图2为三种w =1%的卡拉胶在30～80℃范围内的粘度(ηa )变化情况.当温度升高时,分子运动速率加快,聚集体结构打散,液体流动阻力减小,粘度

降低,所以粘度与温度呈负相关性.同时在任何温度条件下,YH C 的粘度均明显低于其他两种;70℃以下,HH C 的粘度略高于EUC ;70℃时两者粘度接近.当卡拉胶用作与粘稠性相关的增稠剂或悬浮剂等时,温度高时粘度较低,流动阻力小,有利于加工中搅拌、泵送等工序,因此相比较而言,H HC 的粘稠性对生产应用有利.

图2　温度对卡拉胶粘度的影响

F ig .2　Eff ect of te mper atur e on the appare nt visc osity

of car r ageenan

随着卡拉胶含量(质量分数)的增高,单位体积内大分子数增多,其粘度增大.YH C 的粘度较低,

而H HC 与E UC 的粘度相当.卡拉胶属于低粘度胶类,当w =1.2%,室温时已接近凝胶的情况下,粘度也在150mPa ·s 以下(见图3).

图3　卡拉胶ηa 与w 之间的关系Fig .3　R ela tionship of between ηa and w of

car r ageenan

图4为室温下几种卡拉胶的含量与悬浮性之间关系.三种卡拉胶的悬浮性相差无几,从图中也可知悬浮性与粘度呈正相关.但因低含量卡拉胶的粘度较低,较高含量时又易形成凝胶,所以单一的卡拉胶并不适合做悬浮剂.

60　华南理工大学学报(自然科学版)第29卷