食品膠又稱增桐劑(Thickeners是一種能改善食 品的物理性質(zhì)、增加食品的粘稠性、賦予食品以柔滑適 口感、且具有穩(wěn)定乳化狀態(tài)和懸濁狀態(tài)作用的親水性 高分子化合物[1，、食品膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用十分廣 泛，尤其是在飲料生產(chǎn)中，普遍使用低濃度的食品膠來 增加溶液粘度：減慢體系中固體顆?；虿贿B續(xù)相液珠 的沉降速度：對體系起到穩(wěn)定作用。因此：食品膠的粘 性是保證飲料產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素。目前，國內(nèi)外關(guān)于食品膠的研究大多針對高濃度情況：考慮食品膠在 飲料工業(yè)中的廣泛應(yīng)用：對幾種常用的天然食品膠 ——黃原膠、瓊脂、海藻酸鈉和瓜爾膠在低濃度時(shí)，濃 度、溫度、pH值變化對其溶液粘度的影響作了較系統(tǒng) 的研究，可為食品膠在飲料工業(yè)中的應(yīng)用提供一些理 論指導(dǎo)和參考。

　　

　　1實(shí)驗(yàn)部分1.1材料黃原膠(山東淄博中軒生物制品公司，、瓊脂(福建石獅)?海藻酸鈉(山東青島)?瓜爾膠(印度)等原料均為 食品級(jí)。HC1、NaOH等試劑為分析純。實(shí)驗(yàn)用水為高 純水。

　　

　　1.2主要儀器NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(上海天平儀器廠)、PHS - 25型酸度計(jì)(上海雷磁儀器廠)、CS-501型超級(jí)恒溫器 (重慶實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠)、JJ-1型無級(jí)變速攪拌器(深圳天南 海北公司）、614C-3型電子交流穩(wěn)壓器(湖北宜昌電工 儀器廠，、1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1食品膠溶液粘度的測定用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定食品膠溶液粘度，所 用轉(zhuǎn)子號(hào)數(shù)及轉(zhuǎn)速快慢視溶液粘度大小而定。采用CS -501型超級(jí)恒溫器保證測量在恒溫下進(jìn)行。

　　

　　1.3.2濃度對溶液粘度的影響測定用40~50 5溫水準(zhǔn)確配制一系列濃度的食品膠溶 液(瓊脂用沸水溶解)，室溫靜置8 h后再攪拌均勻，恒 溫下測量溶液粘度。在測定粘度的同時(shí)，用鐵架臺(tái)固 定一直立玻璃夾套管(套管內(nèi)徑mm;長100 mm)，封 住底部。將一定濃度的食品膠溶液倒入內(nèi)管，夾套中 通循環(huán)水保溫30 min以上，使膠體溶液達(dá)到指定溫度。 再將一有機(jī)玻璃小球(直徑15 mm)自頂部放下(初速度 為零)，在膠體溶液中自由沉降，用秒表計(jì)其沉降時(shí)間， 以比較不同膠體溶液的懸浮能力。實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。

　　

　　圖1小球沉降實(shí)驗(yàn)裝置簡圖 Fig.1 Schematic diagram of experiment apparatus1.3.3溫度對溶液粘度的影響測定參考1.3.2的結(jié)果，選擇濃度相對較低的食品膠溶 液(黃原膠0.10;，瓊脂0.10;，海藻酸鈉0.30;，瓜爾 膠0.25;)，移取適量溶液于直徑80 mm燒杯中，燒杯 置于CS—501型超級(jí)恒溫器內(nèi)。通過調(diào)節(jié)恒溫器上的 溫度計(jì)改變循環(huán)水的溫度，用NDJ — 1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測 定溫度變化對膠體溶液粘度影響。在每一溫度測量點(diǎn) 保溫20取粘度值。

　　

　　1.3.4<H值對溶液粘度的影響測定用合適濃度的HC1或NaOH溶液調(diào)整膠體溶液的 <H值，并用JJ - 1型攪拌器攪拌均勻，在恒溫15 5條件 下測量溶液粘度。溶液<H值的監(jiān)測用PHS - 25型酸度計(jì)。

　　

　　2結(jié)果與討論2.1低濃度食品膠溶液的粘度實(shí)驗(yàn)研宄了瓊脂、黃原膠、瓜爾膠和海藻酸鈉等四 種天然食品膠在低濃度時(shí)的流變特性，發(fā)現(xiàn)這些食品 膠在極低或較低濃度時(shí)呈現(xiàn)牛頓流體的流變特性，而 在較高濃度時(shí)呈現(xiàn)非牛頓流體的假塑性。對于牛頓流 體，其剪切應(yīng)力與剪切速率之比稱為流體的粘度，其值 與溫度相關(guān)，與剪切速率無關(guān)。對于非牛頓流體(假塑 性流體，而言，此比值稱為表觀粘度，其值不僅與溫度 相關(guān)，也與剪切速率相關(guān)[2。因此在討論食品膠溶液 的粘度時(shí)，無論是否特別注明，均指溶液的剪切應(yīng)力與 剪切速率之比。

　　

　　2.2濃度對低濃度食品膠溶液粘度和懸浮力的影響 實(shí)驗(yàn)在濃度為0.02; ~ 0.7;范圍內(nèi)、溶液溫度在 20 5的條件下，測得瓊脂、黃原膠、瓜爾膠和海藻酸鈉 溶液在不同濃度時(shí)的表觀粘度。四種不同食品膠溶液 表觀粘度隨溶液濃度變化見圖2。

　　

　　圖2低濃度食品膠濃度與表觀粘度的關(guān)系 Fig.2 Relation of viscosity versus solutions concentration由圖2可見，在實(shí)驗(yàn)測量條件下，四種低濃度 食品膠溶液的表觀粘度隨濃度的增加均呈指數(shù)規(guī)律 增長。不同食品膠增長的速度有較大差異，瓊脂增 長最快，其后依次是黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鈉。四 種低濃度食品膠溶液中，小球沉降時(shí)間！與膠體溶 液表觀粘度的關(guān)系見圖3。小球沉降時(shí)間與海藻酸 鈉溶液的粘度呈線性關(guān)系，與黃原膠、瓜爾膠和瓊脂 溶液的粘度接近于成二項(xiàng)式分布關(guān)系。在相同表觀 粘度下，小球在這四種食品膠溶液中沉降時(shí)間呈現(xiàn) 出較大差異，其順序?yàn)椋?海藻酸鈉）>!(瓜爾膠）> !(黃原膠）>!(瓊脂，即相同粘度時(shí)，海藻酸鈉溶液32四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版￡第32卷的懸浮能力最強(qiáng)，瓜爾膠次之，黃原膠再次之，瓊脂 溶液最弱。這一結(jié)論亦與趙謀明等的研究結(jié)果一 致[3]。

　　

　　圖3低濃度食品膠溶液表觀粘度與小球沉降時(shí)間的關(guān)系 Fig.3 Relation of viscosity versus time of little ball drop2.3溫度對低濃度食品膠溶液粘度的影響實(shí)驗(yàn)測得四種低濃度食品膠溶液溫度在15 & 55 '范圍內(nèi)變化時(shí)表觀粘度，并繪制出曲線，見圖4。由圖4可見，這四種食品膠溶液在實(shí)驗(yàn)溫度范圍 內(nèi)的表觀粘度均隨溫度升高而下降，但在較高溫度 時(shí)，隨著溫度上升，粘度下降幅度減小。

　　

　　圖4溫度對低濃度食品膠溶液表觀粘度的影響 Fig.4 Relation of viscosity versus solutions temperature2.4PH值對低濃度食品膠溶液粘度的影響0.25%的瓜爾膠、0.30%的海藻酸鈉、0.10%的瓊脂和0.10%的黃原膠溶液表觀粘度隨PH值變化 見圖5。由此可見，四種食品膠溶液在相應(yīng)濃度下， 其表觀粘度隨PH值的變化規(guī)律表現(xiàn)出很大差異。 對0.10%的瓊脂溶液，其表觀粘度在PH 7附近最 大，隨著PH值的上升和下降表觀粘度均下降。0. 30%的海藻酸鈉在pH 6 & 10的范圍內(nèi)表觀粘度基 本上保持不變，pH 10以上表觀粘度隨pH值的上升 而下降，pH 6以下表觀粘度隨pH值下降而下降，但 在pH 3以下溶液粘度隨pH值的下降又迅速上升。 這是因?yàn)樵趐H 3以下，海藻酸鈉開始轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｔ?酸，海藻酸極易生成弱凝膠，從而導(dǎo)致體系表觀粘度 的迅速上升⑷。

　　

　　圖5 pH值對低濃度食品膠溶液表觀粘度的影響 Fig.5 Relation of viscosity versus solutions pH同其它三種食品膠溶液相比較，0.25%的瓜爾 膠溶液對pH值的變化表現(xiàn)出了相當(dāng)強(qiáng)的穩(wěn)定性， 在pH 2 & 12的范圍內(nèi)體系表觀粘度隨pH值的變化 波動(dòng)很小。0.10%的黃原膠溶液表觀粘度在pH 5.0 &9.5的范圍內(nèi)基本上保持不變。在pH 5以下，表 觀粘度隨pH值的下降而下降；在pH 9.5以上，表觀 粘度先是隨pH值的上升而上升，在pH 11附近達(dá)到 最大值，之后體系表觀粘度又隨pH值的上升呈下 降趨勢。這一結(jié)果與一些文獻(xiàn)的描述不一致[3。5]， 為此又測定了 0.06%。0.10%和0.30%三種濃度下 的黃原膠溶液表觀粘度隨pH值變化的曲線，見圖 6。由圖6可見，三種濃度下的黃原膠溶液表觀粘度 隨pH值的變化表現(xiàn)出類似規(guī)律。在0.06%的濃度 下雖未出現(xiàn)其它兩種濃度下的峰值，但其峰值有可 能出現(xiàn)在更高的pH值下，未能被本實(shí)驗(yàn)的研究范 圍所包含。pH值11.5附近黃原膠溶液粘度出現(xiàn)峰 值的原因，有待于進(jìn)一步研究。

　　

　　3結(jié)論1)天然食品膠（增稠劑)一-黃原膠、瓊脂、海 藻酸鈉和瓜爾膠的低濃度（0.02% ~ 0.7% )水溶液 均為指數(shù)流體，在工程計(jì)算中，其流變方程可以用指 數(shù)方程r = !"#來表示，式中r為剪切應(yīng)力(Pa)，" 為剪切速率(1/s)！為稠度系數(shù)(N-sVm2)，#為流 變指數(shù)，無因次量！和#值通過實(shí)驗(yàn)測得；2)低濃度食品膠溶液的表觀粘度隨溶液濃度 的增加呈指數(shù)規(guī)律增長，瓊脂溶液的增長最快，其后 依次是黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鈉。同瓜爾膠、海藻 酸鈉溶液相比，瓊脂、黃原膠在低濃度下獲得較大的 粘度，而海藻酸鈉、瓜爾膠在較低粘度下有較大的懸 浮力；3)0.25%的瓜爾膠溶液、0.30%的海藻酸鈉溶 液、0.10%的瓊脂溶液、0.10%的黃原膠溶液表觀粘 度均隨溫度的升高而下降。在15'55 1范圍，瓜爾 膠溶液粘度下降幅度最大，黃原膠溶液最小，即在這 四種食品膠溶液中，黃原膠溶液的粘度受溫度影響最?。?)瓜爾膠溶液(0.25%)的粘度幾乎不受pH值 變化的影響；黃原膠(0.10% )的粘度在pH 5.0'9.5 范圍內(nèi)不受pH值變化的影響，海藻酸鈉溶液（0. 30%)的粘度在pH 6'10范圍內(nèi)幾乎不受pH值變 化的影響，瓊脂溶液(0.10%)粘度要受pH值影響， 在pH 7附近粘度最大。