食用胶凝胶特性的研究及果冻的制作文档格式.docx
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凝胶强度(g/cm2)=(W1-W2)/S(式中S为玻璃棒的截面积)
2.2凝胶体凝固点的测定:
取50mL胶体溶液,倒入烧杯中,插入温度计,然后使温度缓慢下降,至烧杯倾斜45-50。
角时液面凝固不动,此时的温度即为该凝胶体的凝固点。
2.3凝胶体融点的测定:
待上一步骤中的溶液凝固完全,于冰箱中放置5min,放入一粒玻璃珠(直径=5mm)于凝胶表面。
把试管在90℃的水浴中加热,使凝胶温度慢慢上升,观察玻璃珠落下的温度即为凝胶的融点。
3实验内容
3.1比较琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶等食用胶(1%)在冷水、热水中的溶解情况以及相同浓度下它们的凝固点、融点。
3.2琼脂凝胶性能的研究
3.2.1找出琼脂的最低凝胶浓度;
(提示可以由0.8%开始试,上下梯度为0.2%)
3.2.2变换琼脂浓度,其凝胶性能如何变化;
(至少变换5个)
3.2.3固定琼脂浓度,在其溶液中加入一定相同浓度的卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶,其凝胶强度如何变化。
3.3卡拉胶凝胶性能研究
找出卡拉胶的最低凝胶浓度;
(提示可以由1%开始试,上下梯度为0.2%);
在相同浓度的卡拉胶溶液中分别加入一定浓度的KCl、CaCl2时,其凝胶强度与不加离子有何不同;
(提示,离子浓度可以尝试0.1%左右浓度);
固定卡拉胶浓度,在其溶液中加入一定相同浓度的琼脂、海藻酸钠、CMC、黄原胶,其凝胶强度如何变化。
3.4海藻酸钠凝胶性能研究
在一定浓度的海藻酸钠溶液中加入一定相同浓度的CaCO3、CaCl2、CaSO4、CaH2PO4,观察其是否形成凝胶,凝胶状态如何;
(选海藻酸钠1%左右试,离子浓度在0.1%左右)
在上述两种基础上再加入一定的柠檬酸酸,其凝胶状况又怎样;
在上述基础上,找出一种合适的钙盐,并找出其使海藻酸钠形成凝胶的最低浓度。
3.5果冻的研制
根据以上实验情况,找出一种合适的食用胶(提示,可能复配效果好)来加工果冻,探讨出制作果冻的一种配方,要求所制的果冻具有较好的弹性、韧性、甜酸比及合适的颜色。
4实验结果与讨论:
4.1食用胶性质比较
表1是对食用胶溶解、凝固点以及溶点的比较。
表1食用胶物理性质比较
胶体
项目
卡拉胶
CMC
琼脂
黄原胶
海藻酸钠
溶
解
性
室温条件
较易溶,浑浊
较难溶,有凝块
易溶,浑浊
难溶,有凝块
加热条件
易溶,澄清,不起泡
难溶,浑浊,起泡
凝固点
32℃
-
39℃
27℃
溶点
33.6℃
54℃
51℃
由上图的结果所示:
凝固点中,琼脂>
卡拉胶>
黄原胶,而熔点中,琼脂>
黄原胶>
卡拉胶,而同时CMC与海藻酸钠测量不出凝固点和熔点。
而在加热的条件下卡拉胶、CMC,相对较难起泡,其他的气泡性比较好。
引用《食品化学》【1】蛋白质气泡性的描述:
如果液膜本身具有较大的刚性……液膜本身就不容易破。
同理可以推导出,由于琼脂、黄原胶、海藻酸钠的胶体在加热过程中所形成的液泡的膜刚性强度比较的,所以比较牢固,可以看出,分子间的力的作用比较强而造成液膜的刚性较强,而表现为起泡性能较好。
加热是浑浊是由于在加热的过程,琼脂、黄原胶、海藻酸钠分子在水溶液的体系中比较容易聚合,形成较大分子的物质,而这些物质由于浮力或者是热对流的作用悬浮在溶液体系中,影响了透光性—散光现象,这样会有结果所示的浑浊现象。
凝固点与熔点的温差:
琼脂>
卡拉胶。
从而可以看出黄原胶的性质相对远离原理晶体的性质,而卡拉胶相对接近。
4.2琼脂凝胶性能
对不同浓度的琼脂进行凝胶强度的测试,结果如表2
表2不同浓度琼脂的凝胶强度
浓度
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
凝胶强度g/cm2
12.43
20.57
40.71
60
图一不同浓度琼脂的凝胶强度
从表二和图一看出,随着浓度的增大,琼脂的凝胶强度也在不断的增加,特别指出的是,在0.6%的这个浓度点的位置,琼脂的凝胶强度会有一个突跃点,在0.6%之后,凝胶强度的增加趋势更加的迅猛。
浓度对凝胶强度的影响:
随着增稠剂浓度的增高,增稠剂分子的体积增大,互相作用的几率增加,吸附的分子增多,故粘度增大【】。
由于分子在水中的溶解状况是部分呈现为电离状态,也就是在此过程中,琼脂分子会部分带电或者是有空余的价位与其他的基团结合,于是,有利的氢氧根基团,就与其形成氢键。
跟甚至是由于分子间的范德华的作用,而对水分子进行吸附,从而构建出跟大的网络结构,接触面积增大,那么分子所构建的网状结构之间的摩擦力也就相应的增大,在宏观上就表现为粘度的增大。
正如上面的实验结果所示。
同一浓度的凝胶与同浓度的其他食用胶混合后,进行凝胶强度的测定,结果如表3.
表30.8%琼脂与0.2%其他食用胶混合后的凝胶强度
混合胶种类
琼脂+CMC
琼脂+卡拉胶
琼脂+海藻酸钠
琼脂+黄原胶
28.85
54.29
12.57
图二0.8%琼脂与0.2%其他食用胶混合后的凝胶强度
从上图可以看出琼脂与其他胶体复配使用的时候,凝胶强度效果排列:
CMC>
海藻酸钠>
黄原胶。
卡拉胶具有类似琼脂的空间结构,双螺旋结构,在胶体与胶体的结合上产生附加胶粘增强凝胶作用,而CMC在空间结构上与琼脂的结构不吻合,有抗拮凝聚的作用,而海藻酸纳则由于支链的过少过短而导致的凝聚效果不明现,跟甚至低于CMC。
但是值得怀疑的黄原胶也具有双螺旋结构但是凝胶强度不够明显。
这可能与浓度有关。
因为黄原胶分子与琼脂分子形成3维网状结构,超过一定比例则阻碍琼脂分子之间的交联。
【3】
4.3卡拉胶凝胶性能
卡拉胶的最低凝胶浓度
卡拉胶的最低凝胶浓度为0.6%
表40.8%卡拉胶与0.2%盐混合后凝胶强度比较
混合种类
0.8%卡拉胶
卡拉胶+CaCl2
卡拉胶+KCl
16.57
55.57
153
图三0.8%卡拉胶与0.2%盐混合后凝胶强度比较
从图三可以看出K盐的影响大于Ca盐的影响与杨玉玲等[4]所做出的实验结果相同。
那是因为在卡拉胶形成过程当中,K离子与卡拉胶形成的凝胶更有序、强度更大,即K离子对卡拉胶的凝胶是所形成的键强于钙离子所形成的键,使得结合更加牢固,更加有序,即分子对于测量力的时候的反作用力基本靠在同一条直线上,这样使得凝胶强度更加的大,凝胶效果更加好。
表50.8%卡拉胶与0.2%其他食用胶混合后的凝胶强度
卡拉胶+CMC
卡拉胶+海藻酸钠
卡拉胶+琼脂
卡拉胶+黄原胶
凝胶强度
18.57
21
43.85
9.57
图四0.8%卡拉胶与0.2%其他食用胶混合后的凝胶强度
从上图可以了解到卡拉胶与其他胶体复配使用的时候,凝胶的强度的顺序为琼脂>
同样地,这里可以应用空间立体化学的思路去解释这样的现象:
由于琼脂于卡拉胶都有双螺旋的结构,在空间上比较容易的配合起来,形成胶合物,而海藻酸由于是支链的不足而导致凝胶强度的减弱,CMC则是由于空间位阻的关系,与卡拉胶的胶凝作用不算太强。
黄原胶虽然有双螺旋的结构,但是可能浓度的过高,三维网状结构的阻碍而导致与卡拉胶的胶凝作用减弱。
4.4海藻酸钠凝胶性能
表6海藻酸钠与钙盐混合后的凝胶强度
混合钙盐种类
CaCO3
CaCl2
CaSO4
CaH2PO4
159.2
106.7
图五海藻酸钠与钙盐混合后的凝胶强度
海藻酸钠属于海洋多糖,是水合理非常强的亲水性高分子,由于二价阳离子会产生桥连作用,以至于增强胶凝性。
钙离子的浓度还有钙离子释放的速度,都会影响胶凝的强度。
在上面的图中(图五)可以看出由于硫酸钙的电离程度大于磷酸二氢钙,所以在实验中所测得的凝胶强度的数据硫酸钙的大于磷酸二氢钙,但是值得怀疑的一点是氯化钙的电离应该是最大,为什么不凝胶呢,是浓度的问题,还是凝有原因的。
这是值得以后探究的地方。
表7海藻酸钠与钙盐混合物加酸后的凝胶强度
CaHSO4
不凝
凝胶
柠檬酸
在有柠檬酸的影响之下,通过实验探究海藻酸钠与钙离子之间的胶凝关系。
从第一行的关系来说,基本上符合图五、表6的结果,这里不再讨论了。
但是由于柠檬酸对钙离子会有螯合的作用,所以在添加了柠檬酸之后在CaSO4和CaHSO4这两次试验中,就造成了影响,使得海藻酸钠有不凝现象。
而柠檬酸的酸性比碳酸强,将钙离子从碳酸钙中置换出来,海藻酸钠可以凝胶。
4.5果冻的研制
经过查阅资料【5】,发现配方:
魔芋粉、琼脂、明胶的配比为2∶3∶2,总用胶量为0.7%,混合溶解后的胶溶液,在75℃煮10min,添加20%的白砂糖,调至pH5,分别加入甜橙汁或甜橙肉瓣,灌装杀菌后冷却,凝固后获得浅黄色、透明、口感爽滑、酸甜可口的果冻,具有浓郁的甜橙风味。
但是由于魔芋粉的价格比较昂贵,所以用了卡拉胶来代替,从分利用了卡拉胶与琼脂良好的凝胶性能的特点。
5总述
综上所述,凝胶强度与胶体的种类、pH值、体系所含的金属离子,胶体浓度,还有复配是空间位阻有关系。
在不同的条件下,选择不同胶体以及其复配胶体对与食品加工工艺来说至关重要,本文在此列出部分数据,以供参考。
参考文献:
[1]《食品化学》阚健全179页中国农业大学出版社
[2]《食品添加剂》郝利平夏延斌陈永泉廖小军162页中国农业大学出版社
[3]《琼脂与电解质、食品胶之间相互作用的研究》赵谋明王妙春《食品与发酵工业》1995NO.1
[4]《卡拉胶凝胶质构特性的研究》杨玉玲周光宏《食品工业科技》Vol.29,No.10,2008
[5]《营养型甜橙透明果冻的加工工艺研究》温靖张友胜《食品科技》2007NO.9
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