糯玉米汁屬懸浮液水溶膠，是一個(gè)復(fù)雜的多相熱力 學(xué)不穩(wěn)定體系，既有蛋白質(zhì)及微粒形成的懸浮液、脂 肪的乳濁液，又有以糖、無(wú)機(jī)鹽等形成的真溶液[1]，在 其貯存過程中，由于汁液中較大粒徑的果肉顆粒在重力 作用下沉降，使其極易出現(xiàn)分層、沉淀和脂肪圈等不 穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。目前改善濁汁混濁穩(wěn) 定性較為普遍的方法是添加親水膠體[2]，通過提高連續(xù) 相的黏度，或者同時(shí)增加體系中懸浮顆粒的某種電荷 (多為負(fù)電荷)的帶電量以增加顆粒間的斥力，或者自身 交聯(lián)、纏繞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將果肉顆粒分隔，來(lái)達(dá)到改 善體系穩(wěn)定性的目的。王順余等[3]曾考察向玉米汁中添 加幾種穩(wěn)定劑的效果，發(fā)現(xiàn)黃原膠、海藻膠、羧甲基 纖維素鈉(CMC-Na)和瓜爾豆膠可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性， 但僅是從有無(wú)沉淀等感官進(jìn)行評(píng)價(jià)。據(jù)報(bào)道，酶解后 的糯玉米汁帶負(fù)電荷，本研究擬選取一些中性和負(fù)電 性親水膠體，深入探討其對(duì)糯玉米汁體系穩(wěn)定性的影 響，旨在并確定合適配方，為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

糯玉米品種為江南花糯，采摘于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 六合動(dòng)物科學(xué)基地。

檸檬酸鈉(食品級(jí))購(gòu)于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)；羧甲基纖維素鈉 (CMC-Na)、黃原膠、阿拉伯樹膠、海藻酸鈉、刺槐 豆膠、瓜爾豆膠(均為食品級(jí)）南京同建食品有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

JJ-2B組織搗碎機(jī)江蘇省金壇市榮華儀器制造有限 公司；JMS-50(C)分體式變速膠體磨廊坊市廊通機(jī)械有 限公司；SNB-1數(shù)字式黏度計(jì)上海舜宇恒平科學(xué)儀器 有限公司；TU-1810紫外-可見分光光度計(jì)北京普析 通用儀器制造有限責(zé)任公司；TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī) 長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；SRH60-70高壓均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；SYQ-DSX-280B手提式壓力 蒸氣滅菌鍋上海申安醫(yī)療器械廠；Nano-Zeta電位儀 英國(guó)馬爾文儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1糯玉米汁加工工藝流程

鮮食糯玉米粒一清洗瀝干一打漿一膠體磨一糊化一 酶解一滅酶一過濾一調(diào)配(加入親水膠體)一均質(zhì)一灌裝一 殺菌一冷卻一糯玉米汁

1.3.2親水膠體單獨(dú)作用時(shí)糯玉米汁穩(wěn)定性的影響 根據(jù)糯玉米汁特性，選用CMC-Na、黃原膠、阿

拉伯膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠等6種親水膠 體，分別按3種不同的劑量(0.05、0.10、0.15g/100mL)加 入糯玉米汁中，經(jīng)處理后放置一段時(shí)間觀察分析，以 確定單一膠體對(duì)樣品穩(wěn)定性的影響。

1.3.3親水膠體復(fù)配何用條件優(yōu)化

根據(jù)不同親水膠體特性和前期單獨(dú)作用結(jié)果，通過選 用穩(wěn)定性較好的黃原膠為復(fù)配主體，分別與海藻酸鈉、瓜 爾豆膠以及槐豆膠以質(zhì)量比1:4、2:3、3:2、4:1的比例進(jìn) 行兩兩復(fù)配。以及、離心沉淀率和相對(duì)黏度為指標(biāo)，考 察各種配比的親水膠體對(duì)糯玉米汁混濁穩(wěn)定性的影響。

1.3.4穩(wěn)定性測(cè)定

1.3.4.1穩(wěn)定系數(shù)測(cè)定

準(zhǔn)確加入10mL成品汁于刻度離心管中，于3500r/mm 離心15mm，取上清液，10倍稀釋后，用分光光度計(jì) 在波長(zhǎng)785nm處測(cè)定其吸光度〇4)，穩(wěn)定系數(shù)(及)按照式 (1)計(jì)算。及越高，表明穩(wěn)定性越好[5-7]。

A

R=——(1)

A0

式中：A。為與離心前成品汁的吸光度；A為離心 后上清液的吸光度。

1.3.4.2離心沉淀率測(cè)定

離心法是指通過離心產(chǎn)生的外力，使果汁飲料中不 穩(wěn)定的顆粒迅速沉降，通過觀察沉降物及沉降量預(yù)測(cè)果 汁飲料在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定情況[8]。在刻度離心管 中，準(zhǔn)確加入10mL成品汁，稱其質(zhì)量，于3500r/min 離心15mm，棄去上清液后，于烘箱中60°C烘1h，冷 卻后稱得沉淀的質(zhì)量，每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)，利用式 (2)計(jì)算離心沉淀率[9]。

沉淀物質(zhì)量

離心沉淀率/%=X 100(2)

離心樣品質(zhì)量

1.3.5黏度測(cè)定

使用SNB-1黏度計(jì)，1號(hào)轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)速60r/min條 件下，于室溫測(cè)定3mm內(nèi)糯玉米汁的黏度平均值。結(jié) 果用相對(duì)黏度來(lái)表示，即：

糯玉米汁黏度/(mPa • s)

相對(duì)黏度=(3)

純水黏度/(mPa • s)

1.3.6Zeta電位測(cè)定

米用Nano-Zeta電位儀測(cè)定Zeta電位。測(cè)量環(huán)境設(shè) 置如下：親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影響,測(cè)量開始時(shí)所測(cè)量的溫度：25 C;計(jì)數(shù)率： 50?200kcps;測(cè)量位置：0mm。在此條件下測(cè)定糯玉 米汁的Zeta電位/mV。

2 結(jié)果與分析

2.1不同親水膠體單獨(dú)作用對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性的影響

表1單獨(dú)加入不同親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性的影響 Table 1 Effect of different hydrocolloids on the stability of wax corn juice

親水膠體添加量/(g/100mL)R相對(duì)黏度感官描述

對(duì)照0.000.1161.001d后出現(xiàn)脂肪圈，松散沉淀較多

0.050.1711.88有脂肪圈，少量沉淀

CMC-Na0.100.2663.27有脂肪圈，少量沉淀

0.150.3206.60有脂肪圈，少量沉淀

0.050.4451.02有輕微脂肪圈，沉淀較多

黃原膠0.100.4751.29分層，少量沉淀

0.150.4972.75輕微分層，其他狀態(tài)良好

0.050.1301.00有脂肪圈，沉淀較多

阿拉伯膠0.100.1371.04少量沉淀，部分懸浮物

0.150.1391.15少量沉淀

0.050.3261.29有脂肪圈，沉淀較多

海藻酸鈉0.100.3791.52有脂肪圈，少量沉淀

0.150.4251.92輕微脂肪圈，少量沉淀

0.050.2471.48有脂肪圈，少量沉淀

瓜爾賺0.100.3211.98輕微脂肪圈，少量沉淀

0.150.4643.85輕微脂肪圈，其他狀態(tài)良好

0.050.2992.35有脂肪圈，少量沉淀

刺槐賺0.100.4293.04輕微脂肪圈，少量沉淀

0.150.5014.06輕微脂肪圈，其他狀態(tài)良好

4:1

3:2

2:3

1:4

 

□黃原膠:海藻酸鈉 黃原膠:瓜爾豆膠 黃原膠:刺槐豆膠

0.00.5

1.01.5

2.02.5

離心沉淀率/°/。

酶解后的糯玉米汁混濁主要是因其含有大分子物質(zhì) 和懸浮顆粒，親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影響,如糊精和其他懸浮顆粒等。根據(jù)Stockes 速度沉降公式可知，顆粒的沉降速度與溶液的黏度成反 比，與顆粒半徑的平方成正比，與密度差成正比。因 此，增加糯玉米汁混濁穩(wěn)定性可以有兩種途徑：一種是 盡量降低顆粒的直徑，如在工藝中采用膠磨、均質(zhì)等 方法處理；另一種是提高糯玉米汁黏度，一般通過加入 適當(dāng)?shù)拇蠓肿佑H水膠體來(lái)改變其黏度[10]。糯玉米汁在不 添加親水膠體的情況下，經(jīng)均質(zhì)處理后穩(wěn)定性仍較差， 放置1d后底部出現(xiàn)泥狀沉淀，上部分變稀，頂部出現(xiàn) 脂肪圈。添加一定量的親水膠體可以保證糯玉米汁產(chǎn)品 均勻的外觀狀態(tài)。

從表1可以看出，未添加親水膠體的糯玉米汁的穩(wěn) 定系數(shù)和黏度都較低，并且比較容易出現(xiàn)脂肪圈；分別 添加CMC-Na和阿拉伯膠的樣品均有少量沉淀。相對(duì)而 言，海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠這3種天然多糖化 合物對(duì)糯玉米汁的穩(wěn)定效果較好。其中黃原膠對(duì)糯玉米 汁的脂肪圈有改善效果，這可能是因?yàn)辄S原膠具有一定 的乳化作用所致，即黃原膠借助于糯玉米汁水相的稠化 作用，降低了油相和水相的不相容性，使得油脂乳化 在水中[11]，從而改善脂肪圈的形成。同時(shí)，親水膠體 的添加量對(duì)糯玉米體系穩(wěn)定性也有較大的影響。當(dāng)采 用0.15g/100mL的添加量時(shí)，口感上較易為消費(fèi)者所 接受，但是無(wú)論單獨(dú)添加哪種親水膠體，得到的糯 玉米汁都有不同程度的脂肪圈或沉淀問題，因此，按 照0.15g/100mL添加親水膠體，對(duì)其采用復(fù)配的方式， 以使糯玉米汁產(chǎn)品呈現(xiàn)較好的狀態(tài)及口感。

2.2不同的復(fù)配對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性的影響

 

R

圖1兩種親水膠體復(fù)配對(duì)糯玉米汁#的影響 Fig.1 Effect of individual hydrocolloids on the stability coefficient of wax corn juice

由圖1可知，隨著黃原膠比例的增加，與海藻酸鈉 復(fù)配體系的穩(wěn)定系數(shù)呈先下降后上升并趨于穩(wěn)定，即當(dāng) 質(zhì)量比為2:3時(shí)達(dá)到最低，在質(zhì)量比2:3?3:2范圍內(nèi)又上 升。這可能是因?yàn)檫m宜濃度的海藻酸鈉對(duì)糯玉米汁形成 較好的懸浮體系。而隨著黃原膠比例的下降，與瓜爾豆 膠和刺槐豆膠復(fù)配體系的穩(wěn)定系數(shù)均呈上升趨勢(shì)。一般認(rèn) 為，R> 0.8時(shí)，體系穩(wěn)定性較好。說(shuō)明這兩種膠的復(fù)配比 例達(dá)到一定水平時(shí)，親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影響,有助于糯玉米汁形成良好的穩(wěn)定體系。

3.0

圖2兩種親水膠體復(fù)配對(duì)糯玉米汁離心沉淀率的影響 Fig.2 Effect of pairwise combinations of hydrocolloids on the centrifugal sedimentation rate of wax corn juice

由圖2可知，在黃原膠、海藻酸鈉復(fù)配體系中， 隨著海藻酸鈉復(fù)配比例的增加，糯玉米汁的離心沉淀率 呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明海藻酸鈉具有較好的懸浮能力。而 在瓜爾豆膠、刺槐豆膠與黃原膠的復(fù)配體系中，隨著 瓜爾豆膠和刺槐豆膠復(fù)配比例的增加，離心沉淀率呈先 上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)黃原膠與刺槐豆膠質(zhì)量比為1:4 時(shí)，沉淀率達(dá)到最低值，說(shuō)明適當(dāng)比例的復(fù)配膠能增 強(qiáng)糯玉米汁體系的懸浮效果。

黃原膠:海藻酸鈉

4:1黃原膠:瓜爾豆膠

黃原膠:刺槐豆膠 3:2

^ 2:3

1:4

 

0.03.06.09.010.015.0

相對(duì)黏度

圖3兩種親水膠體復(fù)配對(duì)糯玉米汁相對(duì)黏度的影響 Fig.3 Effect of pairwise combinations of hydrocolloids on the relative viscosity of wax corn juice

由圖3可知，在黃原膠與海藻酸鈉的復(fù)配體系中， 隨著海藻酸鈉比例的增加，復(fù)配膠體系的相對(duì)黏度逐漸 下降，這可能是由于海藻酸鈉更易溶于堿性溶液中，在 80°C以上黏度會(huì)降低[12]。在黃原膠與瓜爾豆膠復(fù)配的體 系，其相對(duì)黏度變化不大，這可能是因?yàn)楣蠣柖鼓z分 子平滑，沒有支鏈的部分與黃原膠分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)以 次級(jí)鍵形式結(jié)合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使膠的親水性不易被 破壞[13]。在黃原膠與刺槐豆膠的復(fù)配體系中，隨著刺 槐豆膠比例的增加膠體系的相對(duì)黏度呈先上升后下降的 趨勢(shì)，但仍比同比例的其他親水膠體要高。

此外，圖3還表明，刺槐豆膠對(duì)體系的穩(wěn)定作用 強(qiáng)于瓜爾豆膠。當(dāng)黃原膠比例一定時(shí)，與添加瓜爾豆 膠的復(fù)配體系相比，添加刺槐豆膠的復(fù)配體系的R和相 對(duì)黏度均較高，而離心沉淀率均較低，這種差別很可 能源于兩種親水膠體側(cè)鏈的疏密程度：瓜爾豆膠每?jī)蓚€(gè) 糖單元就連接一條側(cè)鏈，側(cè)鏈均勻地間隔排列，而刺 槐豆膠每4個(gè)糖單元才有一條側(cè)鏈，且側(cè)鏈排布不均 勻，在某一段可能緊密排列，在另一段又可能沒有側(cè) 鏈[14]。對(duì)于混濁體系而言，在口感可以接受的前提下， 糯玉米汁的黏度越大，越有利于顆粒的懸浮，親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影響,混濁體 系的穩(wěn)定性也越強(qiáng)。

2.3親水膠體對(duì)糯玉米汁靜電穩(wěn)定性的影響

混濁汁的穩(wěn)定性不僅與體系中的大分子物質(zhì)的穩(wěn)定 性有關(guān)，還和懸浮顆粒表面的帶電情況密切相關(guān)[2]。懸 浮顆粒Zeta電位越大，表示顆粒間靜電斥力的越大，即 表明顆粒的穩(wěn)定性越強(qiáng)。

理論上穩(wěn)定分散體系的懸浮顆粒主要存在兩種力， 一種為大分子的空間排斥作用，大分子吸附于懸浮顆粒的 表面，阻止顆粒的相互聚集；另一種則是帶電的懸浮顆 粒間的靜電排斥作用，從而保持分散體系的穩(wěn)定性[15-16]。通 常Zeta電位的絕對(duì)值大于50mV的體系是非常穩(wěn)定的，Zeta 電位的絕對(duì)值在25?50mV之間的體系也是比較穩(wěn)定的， 但當(dāng)Zeta電位的絕對(duì)值小于25mV時(shí)，體系則不太穩(wěn)定[2]。

表2親水膠體添加前后糯玉米汁的Zeta電位 Table 2 Zeta-potentials of wax corn juice before and after hydrocolloid addition

糯玉米汁Zeta 電位 /mV

不加膠-12.1

黃原膠與刺槐豆膠質(zhì)量比1:4-29.6

根據(jù)復(fù)配膠體作用效果的比較，黃原膠、刺槐豆 膠質(zhì)量比1:4時(shí)的組合，樣品穩(wěn)定性較優(yōu)。通過分別測(cè) 定該組合樣品與不加膠樣品的Zeta電位，由表2可知， 黃原膠與刺槐豆膠的協(xié)同增效作用能使糯玉米汁的Zeta 電位絕對(duì)值增大至30mV左右，因而顆粒間的靜電斥力 增大，從而增加了靜電穩(wěn)定性。由此可見，添加復(fù)配 膠的糯玉米汁的懸浮穩(wěn)定性不僅依靠復(fù)配膠的增稠作 用，還依靠靜電穩(wěn)定作用。

3 討論

本研究通過添加不同親水膠體（黃原膠、海藻酸 鈉、瓜爾豆膠、刺槐豆膠)對(duì)糯玉米汁的穩(wěn)定性進(jìn)行考 察，比較了不同質(zhì)量比的親水膠體對(duì)糯玉米汁及、離心 沉淀率和相對(duì)黏度的影響。親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影響,在親水膠體單獨(dú)作用時(shí)，黃 原膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和刺槐豆膠的作用效果比 較好，而CMC-Na則相反。一些學(xué)者[3-4,17-18]對(duì)玉米汁飲 料的穩(wěn)定性研究表明，黃原膠對(duì)玉米汁體系有較好的穩(wěn) 定效果，這與本研究結(jié)果類似。賈巍等[19]對(duì)糯玉米飲 料配方的研究中發(fā)現(xiàn)添加質(zhì)量濃度為0.05g/100mL的 CMC-Na時(shí)，產(chǎn)品穩(wěn)定不分層；王順余等[3]研究結(jié)果顯 示刺槐豆膠對(duì)玉米汁有明顯的沉淀、絮凝和水析等不良 影響，這都與本研究結(jié)果相悖。

DLVO理論認(rèn)為，膠體的穩(wěn)定性主要取決于膠粒間 吸引勢(shì)能(VA)和斥力勢(shì)能(VR)的總效應(yīng)。如果膠體粒子 間的VR大于粒子間的VA，則膠體是穩(wěn)定的；反之， 親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影響,膠體發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象[20]。本研究比較了添加親水膠體前 后體系的Zeta電位值的變化，說(shuō)明親水膠體特別是負(fù)電 性膠體通過增大顆粒間的排斥力，能夠增強(qiáng)體系的電荷 穩(wěn)定。因此通過測(cè)定體系的Zeta電位值，可以在一定 程度上說(shuō)明體系的穩(wěn)定性。

本研究結(jié)果表明不同親水膠體對(duì)糯玉米汁穩(wěn)定性影 響不同，中性和負(fù)電性親水膠體對(duì)糯玉米汁有利。在親 水膠體單獨(dú)作用時(shí)，黃原膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠和 刺槐豆膠的作用效果比較好。因糯玉米汁的脂肪含量比 較低，故采用具有一定乳化效果的黃原膠來(lái)改善糯玉米 汁的脂肪圈問題。兩種親水膠體復(fù)配的比例中，黃原膠 與刺槐豆膠質(zhì)量比1:4的組合有較高的穩(wěn)定效果，不僅能 增加體系的相對(duì)黏度，也能提高體系的靜電斥力。