亚麻籽胶性能研究——亚麻籽胶的粘度和乳化性

《中国食品添加剂》 China Fcx~l Additives 2001 No．4 亚麻籽胶性能研究 — — 亚麻籽胶的粘度和乳化性 孙晓冬 史峰山 赵秀峰 张贵彬 (昌吉师范专科学校，昌吉 831100) 王琴声 (新疆绿旗有限责任公司，昌吉 831100) 接要 ：亚麻籽胶 即富兰克胶 ，是一种纯天然、多功能 、营养 型植物 胶。可做 为增稠 荆、乳 化剂、保 湿剂置 发泡 稳定剂、悬浮稳定剂广泛应用于各类食品加工行业。亚麻籽胶的粘度、亚麻籽腔的乳化性及其与腔i蓖浓度、温 度 、胶i直组成的关系进行 了研究 。 美t词：亚麻籽胶、粘度、浓度、温度，组成 The Research on Performances of Linseed Gum — The Viscosity and Emulsifying of Linseed Gum Sun Xiaodong，Sbi Fengshan，Zhao Xiufeng，Zhang Guibin (Changji Teachers School，Changji 831100) Wang Qinsheng (Xinjiang Luqi Co．，Ltd．，Changii 831100) Abstract：Linseed Gum is a natural，multi—functional nutritional plant gum．It Grin be used as a thickener，emulsifi— er，humectant，laeher stabilizer and suspension stabilizer It is widely used in various food proce~ing industries This pa— per smd~ed the relarior~hip between the viscosity and emulsifying property of linseed gum and the eonsqstency．tempera- ture and the composition of linseed gum liquid． Key w1]ll~ ：Lins eed gum ，Viscoeity，Cons istency，Tem perature，Composition 一 、亚麻籽胶胶液粘度与胶液浓度、温 度、胶液组成的关系 1．试验材料、仪器与试卉| 材料、亚麻籽胶 ：新疆 昌吉绿旗生物制 品有限 责任公司生产。 仪器：NDJ一1型转子粘度计(余略) 试剂 ：氯化钠、氯化钾 、氯化钙、氯化镁 、三氯化 铁、硫酸铝钾 、磷酸钠、盐酸、乙酸、氢氧化钠 、柠檬 酸 、蔗糖、油脂(菜油) 2．试验方法 以亚麻籽胶粉为样 品．配制成组成不同的亚麻 籽胶液 ，测定不同条件下胶液 的粘度，考查 胶液浓 度、温度、组成对其粘度的影响。 3．结果与分析 3．1亚麻耔胶液粘度与胶液浓度、温度闻的关系 配制一系列不 同浓度(0．1—2．0％)的亚麻籽 7 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2001 No．4 胶液 ，在不同温度条件(10—90℃)测定胶液 的粘 度，结果见 一1 裹一1 t兰克胶藏粘度与浓度、强度问的关系 ~：mpa．s c： ％ t ℃ ＼愠蛊 牯度 ＼ l0 15 20 30 40 50 60 70 80 90 ＼ 0 l 14 5 l3 l3 l2 12 l0 7 5 0 2 25o 250 250 230 200 180 140 l10 45 29 0．3 1600 16∞ l600 1460 1350 儿∞ 950 450 170 45 0．4 48110 4760 47110 47∞ 3900 2500 1000 5011 180 55 0．5 70110 70011 7000 70011 45011 3700 ]200 1200 2加 59 0 6 ll000 l10110 110∞ 11000 90∞ 8500 55∞ 2∞ 0 30O 64 0 7 1 啪 l4000 14000 14000 11000 9800 6700 卸00 350 69 0 8 16500 16500 16500 165o0 13500 11000 7800 35o0 430 72 0 9 22000 220∞ 22000 220∞ 170110 150110 80110 39011 470 74 1．0 350110 35000 35000 350o0 29000 180110 8500 4100 490 75 }000 4∞ o0 40o00 41)000 33000 l9000 8800 4200 5o0 77 1．2 56000 560o0 56000 56000 4111011 23000 9800 41110 530 81 1．3 65000 65000 65O0O 650110 490∞ 270∞ 10500 4700 580 86 1．4 70000 700110 7011011 700110 53000 370011 12500 49110 640 88 1 5 80O0O 800110 800011 8o0∞ 600110 390∞ 130110 5100 660 92 2 0 1000o0 10017017 1000110 10011011 700110 40000 15000 5500 690 94 实验数据表明，亚麻籽胶液粘度很高 ，1％胶液 在室温条件下大于 30000mpa．s．高于市售卡拉胶、 黄原胶、磨芋胶，同时，从实验结果可以看出，亚麻 籽胶液的粘度对胶液的浓度、温度有强烈的依赖 性 ，呈现出粘度随浓度增大，温度降低而急剧增大 的变化趋势，而且这一依赖关系具有非线性变化的 特点。值得注意的是胶液在浓度等于 0．8％，及温 度为 80℃时胶 液粘度较大 ，说明亚麻 籽胶作 为增 稠剂有较宽的温度适应范围。 3．2 胶液组成对胶液牯虞的影响 为了考查食品中常见组成对胶液粘度的影响， 评价亚麻籽胶对各类食品环境的适应性，我们配制 了含有食品中常见组成的一系列胶液，测定了胶液 粘度，结果发现．亚麻籽胶对各类组分在食品浓度 范围内均具有很好的适应性 ，仍表现出了很高的粘 度，表明亚麻籽胶在食品加工中具有广泛的应用范 围。 3．2．1食品中常见金■离子对胶液粘度的影响。 裹一2 食品中常见阳离子对胶藏度的影响 ：rnp且．s c： ％ 腔液 浓度 ： 1％ t：℃ o o．0l o．05 o．10 0 50 1 0o 2 50 5．0o 10．0 Na 350011 240017 210011 140110 130110 11500 110110 7800 21110 K’ 350011 270011 270110 270110 15000 145011 12000 2000 Ca2 35000 31000 192110 tS(~0 l80∞ l7200 5000 5oo0 35∞ 0 280110 240110 180110 155011 145011 20110 1000 z 350110 150110 130110 120011 50011 36∞ 4600 F ’ 35000 26000 10000 4500 絮蠢 絮蠢 絮蕞 絮凝 蠢 AL’ 35000 27000 12000 55011 20011 10110 絮蕞 絮蕞 絮蠢 由上述结果可知，食品中常见金属离子，在正 常浓度范围内，对胶液粘度影响不大，从而保证其 作为添加剂使用时效果不受食品中所含上述离子 8 的影响。同时从上述数据可见，随着离子浓度的增 加，胶液粘度逐渐降低，特别是当低价离子浓度大 于 5％，高价 离子浓度 大于 0．5％时，影响较为 明 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2001 No．4 显。需要注意的是 AI 与 Zn 有两处较为特殊 ， 其原 因有待进一步探讨。总之 ，上述结果表明，金 属离子浓度越大 ，价态越 高，对胶液粘度影响越太， 其 中 Fe3 ，AI” 的影响尤为突出，因而亚麻籽胶在 使用时应注意上述现象。 3．2．2食品中其它成分对胶液粘度的影响 由于食 品组成相当复杂，为 了更准确的评价富 兰克胶对不同食品环境 的适应性 ，我们还对食 品中 常见酸 、碱 、盐 、糖、脂肪等组成成份对胶液粘度的 影响进行 了研究 ，结果见表一3。 衰一3 食品中其他常见组份对睦液粘度的影响 0 10—6 10 4 10—3 10—1 1 0 1 18600 6000 5000 3500 300 4 2 cH ( t。1．L。。) 0 0．O56 0 1】 0 l7 0 2， ／ ／ (mpa s) 18600 4000 4500 3750 3000 ， C ~(mpa． ) 18600 3500 3800 3000 1000 ， ， C (mol 1—1) 0 10—6 10 5 10—4 10 3 ／ ／ ~(mpa．s) 18000 12000 13000 13000 ， ， 吗 (％) 0 0 05 0．10 0．20 0．50 1 00 ~(mpa s) 18000 14000 13000 11000 10000 9000 CN％ ‘％j 0 0．12 0．24 0．36 0．48 0 60 ~(mpa s) 18000 6500 7000 8500 9000 6500 c蘸糖(％) 0 2 5 10 20 30 (mpa s) 18000 18000 17000 17000 15000 13000 c脂肪(％) 10 20 30 50 70 90 mpa s) 均形成粘 稠 ，稳定 的乳藏 。乳藏粘度均大 于 1000mpa．s 拄 ：畦藏浓度 0 8％ 【：℃ 脂肪 ：菜油 (1)上述实验结果表明，食品中常见的酸、碱及 其它类型的组分均对胶液粘度有一定影响。但考 虑到上述组分在食品中含量很低，因而其影响不足 以损害亚麻籽胶的使用效果。 (2)胶液对酸、碱具有一定程度的缓冲能力 ，这 一 点从胶液中加入一定量酸 、碱 pH值无明显 变化 可以看出，但过量的酸、碱会使胶液牯度几乎完全 丧失，其中碱过量即便用酸中和后也无法恢复，因 而亚麻籽胶使用时宜在 pH=3—9的范围内使用， 此条件下胶液仍可保持很高粘度。 (3)亚麻籽胶是一高分子化合物的混合物，以 它作为乳化剂，得到了粘度较大的乳液。该乳液相 当稳定 ，且油水比例范围很宽。 综上所 述，亚麻籽胶除 本身粘度很高 (1％胶 液 ，粘度大于 30000mpa．s)外 ，还具有较强 的耐酸 、 耐碱 、耐盐性 ，而且在食品 中常见组 分存在 的条件 下，仍具有很高的粘度，从而，其作为食品加工 中的添加剂如：增稠剂、乳化剂 、发泡稳定剂 、悬浮 稳定剂具有良好的使用性能和对各类食品广泛的 适应性。 二、亚麻籽胶的乳化性 乳状液是一个多相体系．通常这种体系都很不 稳定，但加入乳化剂可明显增加体系的稳定性。由 于在食品加工、精细化学品合成、石油工业等领域 越来越多的使用乳状液，因而寻找乳化能力强，适 用范围广的乳化剂就显得异常重 要。亚麻籽胶则 是一种能较好满足上述要求 的纯天然无污染 的绿 色乳化剂 ，在食品加工、化妆品生产等领域亚麻籽 胶具有其它各类乳化剂无法相比的优势。 1．试验器材夏材料 器材 ：NJD-1型转子粘度计 电导仪 材料 ：亚麻籽胶 新疆昌吉绿旗生物制品有限 责任公 司生产 2．试验方法 ： 以亚麻籽胶作为乳化剂，将其配成 1％的水溶 液，作为水相，以各类食用油，燃料油等作为油相， 用机械法将两相充分混合，制备成乳状液，考查乳 状液两相 比例与稳定 时间，液珠 直径大小及 分布、 电导率、粘度间的关系，并与黄原胶、卡拉胶 ，单硬 脂酸甘油脂等乳化剂进行比较，从而评价亚麻籽胶 9 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2001 No 4 的乳化性能。 3．实验结果 3．1乳状液的稳定性 以亚麻籽胶及其它乳化剂作为乳状液的稳定 剂 ，配制成一系列乳状液 ，比较乳状液稳定时间 ，结 果见表一。 由实验结果可以看出，以亚麻籽胶作为乳化剂 制备的各类乳状液不仅稳 定时间长 ，而且油相 、水 相 比例范围宽，与其它 乳化剂相 比具有 明显的优 势。 采 1 乳状液的穗定 i 1：20 1：10 1：4 1 2 1 1 2 1 4：1 10：1 O：1 20：1 F+水 +菜油 F+水+汽油 F+水+柴油 H+水+菜油 H+水 +汽油 H+水 +柴油 K+水 +菜油 K+永 +汽油 K+术 +柴油 z+术 +菜油 Z+衣 +汽油 z+术 +荣油 D+水 +菜油 D+水 +汽油 D+水 +柴油 注 ：1．”+ 号越多，乳状i直稳定性越好 ；一表示不稳定 2 F代表亚麻耔腔；H：黄原胶；K：卡拉腔；z：蔗精酯；D；单硬脂酸甘油甬 3．2颗粒大小及乳液结构 通过对乳液结构的显微观察发现 ，乳状液的液 珠直径随着油水两相 比例 的改变及时问的推移而 变化，同时液珠直径分布及乳状液的结构特征也随 之发生变化 。 用机械搅拌方法 制得的乳液 ，最初粒径 均很 小，小于 l微米，且直径分布很窄，但乳液放置一段 时间后，油水两相比例不同的乳液，液珠的直径大 小及分布、整个乳状液结构特征均不同 ，当 Vo：V >4：1并不断增大时，乳状液珠直径随着放置时间 的增长而逐渐变大 ，最大可超过 5ram，且粒径分变 宽，整个乳液呈海绵状结构。当乳液呈现这种结构 时，液珠直径则在相当长时间内(半年)保持基本不 变，整个乳液呈现一种稳定 的状态。 亚麻籽胶作为乳化剂配制 的乳状液所表现的 这种特性是什么原因所致 ，尚需进一步探讨。 3．3 乳状液的粘度与电导率 为探讨亚麻籽胶作为乳化剂制备的乳状液特 别稳定的原因 ，判断乳状 液的类型 ，我们测定 了不 10 同乳状液的粘度及电导率 ，见表 2 裹一2 亚麻籽脏 +水十擅糟油乳状液的牯度及电导辜 样品 v油：v 水 牯度(mpa s) 电导率 叫 cm-1 1：20 1050 900 1：10 1∞0 840 l 4 1000 800 1 2 1 5 630 1：1 1 350 400 2：】 1∞ 00 220 4 1 32∞ 9．3 10 1 3000 6 9 19 1 l400 3 20 1 40 不稳定 术 540 腔(1％) 35000 1l00 油 45 0．03 上述实验结果表明，亚麻籽胶作为乳 化剂 ，可 使水与食用植物油形成稳定的 0／W 型乳状液，而 且油相体积分数达到 95％时，乳状液仍具有很高 的粘度且相当稳定，但当油相体积分数大于 95％ 时，乳状液粘度急剧下降，稳定性明显降低直至破 乳 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Fcod Additives 2001 No 4 4 分析与讨论 针对亚麻籽胶作为乳化剂所表现 出的良好的 乳化性能，我们根据相关实验事实以及有关理论依 据对其原 因进行 了讨论 4．1 乳状液所具有的高粘度是乳状液稳定的主要 原因之一。 从实验数据可以看出 ，以亚麻籽胶作为乳化剂 配制的乳状液 ，当油相体积 ：水相体积 (V ：V )小 于l9：l时，粘度均大于 1000mpa s，同时做为分散 介质的胶液 本身粘度也很大 (35000mpa s左右)， 由于粘度很大，使得分散相液珠运 动速度很慢 ，因 而有利于乳状液的稳定。 4．2 乳化剂分子在界面上的连续相(介质 )一侧形 成具有一定强度的粘弹性界面膜是决定乳状液稳 定的关键因索。 乳状液珠的吸附膜具有抵抗局部机械压缩 的 能力，高分子作为乳化剂稳定的乳状液在这个方面 尤为突出。亚麻籽胶作为一类高分子乳化剂，其水 溶性大分子组成 的界 面膜 ，具有较高 的界面粘弹 性 这种粘弹性使得界面具有扩张性和可压缩性 ， 当界面膜遭到破坏时 ，它能使其 愈合，而且两个液 珠之间要聚集 ，先要使界 面膜变薄，此时就会碰到 非常大的渗透力(膨胀压)的对抗+因而这一界面膜 的存在能够阻止油滴聚集 ，若液珠聚结，一些大分 子将会 自界面上释出 ，成为液珠聚结 的障碍 ，或是 使界面变厚 、起皱 ，使得内相被很厚的膜包围起来， 从而使乳液具有很高的稳定性 ，同时界面上吸附层 分子间的短程斥力也较大 ，要克服此种斥力，使液 珠聚结需要很高的能量，这一因素使得乳液进一步 得到了稳定。 当然，由于亚麻籽胶组成的复杂性 、大分子上 连有某些活性基 团，降低油／水界面张力也可能是 增强乳液稳定性的原因之一。 综上所述 ，亚麻籽胶是一类性 能优 良的乳化 剂，由它所制备的乳状液稳定性高，两相比例范围 宽，同时 ，它还是一种纯天然 、无污染的绿色乳化 剂 ，因此具有其它乳化剂不可比拟的优势。 参考文献 赵 国玺 表蔺活性 剂特理化学 北京太学出腹技 北京 1991第 =版 P382—400 A w．亚当# 著 顾 塌^ 泽 表面的暂理 化学 F册 科 学出版牡 北 京第 1腹 P51(I一532 顾愠^ 朱涉瑶 车外邮 编著 表面I匕学 科学出版社 l994年第 一版 P162一l81 斯蒂格 费尔伯椿 著 王果庭 姚克傻 曾利容等译 食品乳状 渍 轻工 业 出版杜 北京 1989年第一 版 P1～20 (上接 22页) 同增效作用方 向进行 ，并经反复试 验，取 得经 验后再用于生产实践。面粉改良剂复配公司在这 方面有许多工作可做，以研制出便于面粉企业直接 使用的复合性面粉品质改良剂 。 参考文献 1’ 黄圣明：新世纪之初的中国食品工业发展趋势分析．石隶庄． 中国粮袖学会 首届学术年会论文选 集 ，20o0 7 8—12 【2] 李庆龙：我国人世(WTO)~面粉工业的发展趋，《粮食与油 艟》，2000 6。P． [3] 李庄龙：面粉工韭的盘展与酶制齐6的应用前景，《西部粮{虫科 技》．2001 1 【4] 李庆龙：漂白剂、熟化剂和氧化剂对瓣加到小麦粉 中的维生 素的影响 ，毂 学 与研 究，武祝 粮 食工 业学 院 ．1982(1)：93— 100 【5 丁声俊：中国的小麦结构与迎接“^ 世“挑战，粮油食品科技． 2001．9【1) 42—43 【6’ 林作揖、王光瑞：食品加工与小麦品质改良，北京，中国农业 出版社 ．1994 41}7． [7] 万世膏、王光瑞：我国小麦品质现状且其改 良目标韧探．中国 农业辩学，1989，22(3)：14—21 l8： 王晓燕等：全国小麦品种品质幢测报告 河北农亚太学学报． 1995．18(1)：1—9． [9] 辛文利、祁适雨：关于我国小麦品种品质存在的问题及建议 ． 黑戈江农业科学．1998，(4)44—46 [10] 程国旺、马传喜等：优质面包小麦品种品质性状的比较．堂 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