瓜爾豆膠（guar gum) 是由 Cyamopsis tetragonolobus種子提取的半乳甘露聚糖。這種 非離子型多糖由0(1 — 6)連接的D-甘露糖骨 架和0(1^4)連接的分支或側鏈構成。甘露糖 與半乳糖的質量比為2: 1[1]。溶液中低濃度的 瓜爾豆膠分子以展開的隨機卷曲的構象分散于 水中，并且多糖分子可以自由移動或改變分子 構象。當瓜爾豆膠濃度増加時，分子間的接觸 増加而相互纏結，導致水相黏度急劇増加12]。 雖然瓜爾豆膠具有很好的増稠作用，但在一定 濃度時造成酪蛋白膠束排斥絮凝，因此在乳制 品的應用受到限制。Kalmand等發(fā)現(xiàn)，瓜爾 豆膠對酪蛋白膠束的排斥絮凝作用比黃原膠 弱。Tuinier等[1]研究了瓜爾豆膠及其酸水解物 對酪蛋白膠束絮凝的影響。研究表明，經過酸 水解的瓜爾豆膠與酪蛋白膠束的共容性増加。 有關瓜爾豆膠對乳濁液穩(wěn)定性的影響則少見報 道。瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液穩(wěn)定性的影響，本文研究了瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁 液穩(wěn)定性的影響，并分析了其作用機理。

1材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

瓜爾豆膠，印度進口；廚寶粟米油，購自 廣州超市；碩森大豆分離蛋白，哈爾濱黎明植 物蛋白廠；NaH2P〇4, NaHP〇4, NaOH，HCl，疊氮

鈉均為分析純。

F_-200高速分散均質器，上海標本模型 廠；高壓均質機，上海張堰輕工機械廠；pH& 3C精密pH計，上海雷磁儀器廠；&18型實 驗室生物顯微鏡，南京江南光電(集團)有限公 司；Nikon995 數(shù)碼相機，日本；Brookfield Digital Viscometer DV • I，美國；Mastersizer2000, Malvern Instruments Ltd，英國。

1.2實驗方法

1.2 1 瓜爾豆膠溶液的制備

將一定量的瓜爾豆膠（含水量14.50%，） 分散于20mmol/L的磷酸鹽緩沖液中，加熱到 80°C，攪拌保溫20min。充分溶解后用自來水 冷卻到室溫，補水定量。

1. 2 2大豆分離蛋白乳濁液的制備

將1. 5%的大豆分離蛋白分散于瓜爾豆膠 緩沖液中，用1. 0mol/ L的NaOH和HCl調節(jié)pH 到預定值。加入0.04%的疊氮鈉抑制微生物 繁殖，密封放置過夜。向大豆分離蛋白分散液 中加入V(油）：V(水）=1: 9的粟米油。用高 速分散均質器分散預均質。然后用高壓均質機 一次均質（均質前用同pH條件的緩沖液清洗 均質機，均質壓力為：一級30 MPa，二級10 MPa)。新鮮制備的乳濁液經調節(jié)pH值后備 用。 1.2.3乳析穩(wěn)定性試驗

取上述新鮮制備的乳濁液10mL于具塞刻 度試管中，25 °C靜置，定期記錄乳析層高度。

1.2.4顯微拍照

移取1mL放置6d后的乳濁液到燒杯中， 同等水相環(huán)境條件稀釋50倍。瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液穩(wěn)定性的影響，在顯微鏡下以 400倍率觀察脂肪滴絮凝體的變化，用Nikon995 數(shù)碼相機拍片。

1.2.5乳濁液液滴平均粒徑的測定

用 Mastersizer2000(Malvem Instruments Ltd, UK)粒度測定儀測定室溫放置9d的乳濁液液 滴的平均粒徑d3,2 (^m)。

測定參數(shù)設定為：

分析模式，常規(guī)分析；

附件名稱，Hydro 2000 MU(A);

液滴粒子折射率，1. 530;

水折射率，1.330;

相對折射率，1. 530/1.330= 1. 150;

測定粒徑范圍，0.020~ 2000.0Um;

乳濁液粒子吸光度，0.1;

體■面平均粒徑(average volutm-suiface diar— eter)d3, 2，

^ imd'3

d 3,2 =2

/ Jind i

其中，叫為直徑di(ym)的液滴的數(shù)量。

2結果與分析

2.1有關非離子型中性多糖影響蛋白質乳濁 液穩(wěn)定性的理論

一般認為非離子型多糖與蛋白質不發(fā)生相 互作用，當這2種高分子共存于乳濁液體系中 時，多糖分子不被吸附到蛋白質覆蓋的界面上。 相反，多糖分子被蛋白質分子排斥，在液滴周圍 形成排斥多糖分子的排斥區(qū)。在2個液滴相互 接近時，排斥區(qū)相互重疊，液滴間多糖分子的濃 度比體相的多糖分子濃度低，由此產生一個滲 透壓梯度，這種滲透壓梯度増加了液滴間溶劑 流出排斥區(qū)。排斥區(qū)的體積下降，液滴更加接 近，從而形成排斥絮凝，這種絮凝體的相互吸引

相互作用相當弱[4~6]。

有些報道認為非吸附的大分子（穩(wěn)定 劑)也可以通過排斥穩(wěn)定作用穩(wěn)定乳濁液。當 足量未被吸附的高分子對液滴接近造成滲透壓 障礙時，排斥穩(wěn)定作用就能發(fā)生，這種排斥穩(wěn)定 作用通過具有一種自由的聚結高分子以足夠高 的濃度占據液滴間的空間而形成（當造成排斥 絮凝時，則需要更高的高分子濃度)。如果大分 子是一種水溶膠，這意味著同時體系黏度也増 加。

還有的報道認為，如果2種生物高分子 是非相互作用型的高分子(如一些非離子水溶 膠與蛋白質），蛋白質優(yōu)先吸附到油-水界面，而 多糖分子將保留在水相或形成“二級吸附層’或 稱為‘膠體保護層”，這就是形成所謂的‘機械屏

障”（mechanical barrier)。

Tolstoguzovl9]從熱力學方面研究了含有多 糖和蛋白質的食品乳濁液體系。瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液穩(wěn)定性的影響，指出蛋白質與 多糖在某些組成時是相容的，而在其他條件和 組成時是完全不相容的(相互排斥）。ToLstogi- zov解釋蛋白質■多糖不相容混合物對油/水乳 濁液穩(wěn)定性的影響為形成一個新相，這個新相 能吸附到油-水界面上，從而形成一個具有2種 生物高分子的厚的膠狀‘界面層”。

生物多糖分子顯線性高分子，除了導致乳 濁液體系發(fā)生絮凝現(xiàn)象外，還引起乳濁液體系 的相分離，通過加入非吸附的高分子可以引起 膠體分散液中的相分離。這種相分離的理論解 釋是，當2個膠體粒子表面間的距離小于自由 卷曲的高分子的直徑時，高分子從這2個膠體 粒子間的區(qū)域排斥出來。由此造成的滲透壓不 平衡増加了膠體粒子間有效吸引的排斥力。在 足夠高的高分子濃度下，這種排斥力使分散液 分成富含膠體的相和貧含膠體的相。乳濁液的 液滴粒徑遠比線性高分子的直徑大，當體系中 存在足夠高濃度的高分子時，乳濁液滴間的排 斥現(xiàn)象就會發(fā)生[10]。Koczo等l11U人為球形液 滴和桿狀穩(wěn)定劑分子間幾何形狀的差異造成體 系的熱力學不穩(wěn)定性及由此導致相分離。這種 相分離與排斥絮凝造成的相分離相似。對于含 

2004年第30 louse. All 

有線性分子和球形粒子的溶劑來說，這與Floiy 的理論一致，即通過分離成兩部分一各向同 性相分離和各向異性相分離，體系的能量狀態(tài) 最低。

 

圖1含有線性多糖分子的乳濁液體 系的各向同性和各向異性相分離 (參考文獻[10J)

2. 2瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液乳析穩(wěn) 定性的影響

不同pH條件下瓜爾豆膠對大豆分離蛋白 乳析穩(wěn)定性的影響見圖2。從圖2中可以看 出，隨著pH從6. 5增加到7. 5,乳濁液的乳析 層相對高度逐漸下降。這是由于隨著pH值的 增加，大豆分離蛋白的溶解度增加，乳化性能增 加的緣故。從圖2還可以看出，隨著瓜爾豆膠 的質量分數(shù)從0.005%增加到0. 04%,大豆分 離蛋白乳濁液的乳析穩(wěn)定性大大提高。特別是 在pH 6. 5時，隨著瓜爾豆膠濃度的增加，體系 的乳析層相對高度顯著降低。當瓜爾豆膠質量 分數(shù)增加到0. 08%時，所有體系乳析層相對高 度又急劇增加，高于0. 13%的體系都發(fā)生明顯

 

 

圖2不同pH條件下瓜爾豆膠對大豆 分離蛋白乳濁液乳析穩(wěn)定性的影響 (室溫靜置16d)

的相分離現(xiàn)象。上層主要為濃縮液滴層，下層 為富含瓜爾豆膠的澄清溶液層。瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液穩(wěn)定性的影響，瓜爾豆膠濃度 較高時，相分離現(xiàn)象與pH值的變化沒有明顯 的規(guī)律性，僅在pH 6.5時下層清液的高度比 pH 7.0和7.5的體系高出很多。這可能是在 pH 6. 5時液滴強烈絮凝導致與瓜爾豆膠的不相 容性增加，相分離加劇。

2. 3瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液絮凝穩(wěn) 定性的影響

為了進一步研宄瓜爾豆膠影響大豆分離蛋 白乳濁液穩(wěn)定性變化的原因，觀察了乳析層相 對高度不同的體系液滴的絮凝現(xiàn)象。

圖3~圖6是pH 7. 0的條件下，瓜爾豆膠 濃度對乳濁液液滴絮凝穩(wěn)定性影響的顯微照 片。當瓜爾豆膠質量分數(shù)為0%時（見圖3),體 系呈現(xiàn)輕度的絮凝。隨著瓜爾豆膠濃度增加到 0. 04%,體系未出現(xiàn)明顯的絮凝現(xiàn)象，液滴分布 較均勻（見圖4)。而當瓜爾豆膠質量分數(shù)為 0.08%時（見圖5),液滴又形成明顯的絮凝。 pH 6. 5和7. 5的體系液滴絮凝現(xiàn)象與pH 7. 0的 體系相似，但在0. 08%的瓜爾豆膠質量分數(shù) 時，pH 6. 5的體系絮凝現(xiàn)象較強烈。這是由于 液滴的蛋白質吸附層表面正電荷較多，絮凝液 滴間相互吸引作用較強的緣故。當瓜爾豆膠濃 度為0. 25%時，體系的液滴發(fā)生強烈的絮凝

(見圖6)

 

圖3 pH 7. 0,瓜爾豆膠質量分數(shù)0%

(x 400,室溫放置6d)

結合圖2可以看出，乳濁液乳析層相對高 度于體系的絮凝強烈程度呈現(xiàn)明顯的相關性。 

參考文獻

隨著乳濁液液滴的絮凝程度由較強到弱再強的 變化，瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液穩(wěn)定性的影響，體系的乳析層相對高度相應的由高到低 再到高的變化。這表明瓜爾豆膠引起的液滴的 絮凝是造成體系乳析穩(wěn)定性下降的主要原因。

 

圖4 pH 7.0,瓜爾豆膠質量分數(shù)Q 04% (x 400,室溫放置6 d)

 

圖5 pH 7.0,瓜爾豆膠質量分數(shù)Q 08% (x 400,室溫放置6 d)

 

圖6 pH 7.0,瓜爾豆膠質量分數(shù)Q 25% (x 400,室溫放置6 d) 表1不同pH條件下瓜爾豆膠濃度對液滴 平均粒徑d3,2的影響

瓜爾豆膠質量^3 2 ^m

分數(shù)/%pH 6. 5pH 7.0pH 7. 5

02. 6592. 1962 088

0⑴52. 7412. 0772 014

0 042. 5491. 9651 895

瓜爾豆膠對體系液滴平均粒徑的影響見表 1。由表1看出，在研究的pH值范圍內，隨著 pH值的増加，液滴的平均粒徑逐漸下降，體系 的乳析穩(wěn)定性逐漸増加（見圖2)。隨著瓜爾豆 膠質量分數(shù)由0. 005%増加到0.04%，液滴的 平均粒徑逐漸降低。由絮凝體的顯微結構可 知，粒徑的降低是由體系絮凝現(xiàn)象降低引起的。

3結果與討論

瓜爾豆膠質量分數(shù)較低時（<0.04%)，明 顯改善了大豆分離蛋白乳濁液的穩(wěn)定性。微觀 照片和平均粒徑的變化表明，這種在多糖濃度 下，瓜爾豆膠降低了液滴的絮凝現(xiàn)象，瓜爾豆膠對大豆分離蛋白乳濁液穩(wěn)定性的影響，提高了體 系的乳析穩(wěn)定性。這是由于非吸附的多糖分子 充斥于蛋白質包被的油滴之間形成“次級保護 層”的緣故，油滴間因多糖的存在而保持分散狀 態(tài)。在這種情況下，多糖的濃度還不能高到足 以引起液滴的排斥絮凝。但當瓜爾豆膠質量分 數(shù)増加到0.08%以上時，足夠高的多糖分子導 致液滴呈現(xiàn)強烈的排斥絮凝，使乳濁液的乳析 層相對高度急劇増加，更高質量分數(shù)的瓜爾豆 膠分子因熱力學不相容性最終導致乳濁液發(fā)生 各向同性和各向異性相分離。

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