亚麻籽胶的溶解特性

膏 丝丘盟 堕———————一 亚麻籽胶的溶解特性 陈海华 许时婴 王 璋 (江南大学食品学院．无锡．214036) 摘 要 通过亚麻籽皎藩液静态和动态流燹性质的：刑定，研究了亚啄籽咬的溶解特性。结果 日。亚麻籽皎在相同的 谷解时间下，随着溶解温度的升高，亚麻籽吱溶液的表观粘度逐渐增大；在 相同的溶解温度下，随着溶解时间的延长，亚麻籽皎溶液的表观站厦逐步增加到最大值后又呈下 降趋势；在不同的溶解温厦下，1％的亚麻籽饺溶液达到最大粘度 1．600Pa·S所需时问不同，分别为 4O℃溶解8 h。50℃溶解 6 h，60℃溶解4 h，70℃溶解4 h，80℃溶解2 h，而且其粘弹性不同，溶解温度 越高。则凝皎特一性越强。 关键词 亚麻籽皎．溶解特性，表现粘度，粘弹一性 亚麻(Lira“m “stiatitssimU L．)属亚麻 科、亚麻属⋯，主要产于加拿大、印度、美国、阿 根廷和前苏联等国，亚麻籽是蛋 白质、亚麻籽 胶、膳食纤维的潜在资源。亚麻籽中胶的含量 约占种子重量的 2％～10％，随品种和栽培区 域不同而不同_2’ 。 亚麻籽胶是一种亲水胶体，亚麻籽胶具有 很强的吸水溶胀能力，在水中形成粘稠溶液，具 有良好的保水性。由于亚麻籽胶中存在少量游 离蛋白质和结合蛋白质，因而具有一定的表面 活性、乳化性和增稠稳定性，在食品工业中它可 以替代果胶、琼脂、阿拉伯胶、海藻胶等用作增 稠剂、粘合剂、稳定剂、乳化剂和发泡剂_4 J。本 文主要研究溶解温度和溶解时间对亚麻籽胶流 变性质的影响，为亚麻籽胶在食品中的应用提 供理论基础。 1 与仪器 1．1 材 料 亚麻籽胶 301[新疆绿旗企业(集团)生物 科技有限公司]。 1．2 方 法 1．2．1 不同的溶解 温度 下测定亚 麻籽胶溶液 的粘度 制备质量分数 1％的亚麻籽胶溶液，分别 第一作者：博士研究生，讲师。 收稿时间：2003—12—29，改回时间：2004一O4一O7 (44) 在常温(25℃)、40、50、60、70、80、90、100℃下溶 解亚麻籽胶 2 h(常温下溶解 24 h)，采用 Haake RV12转筒式粘度计和 MVI传感系统，转速从 0增至 256r／min，装样后在 25℃下静置 20 min 进行测定，测定 1％的亚麻籽胶溶液的流动曲 线图，并计算表观粘度。 1．2．2 测定 不同溶解时 间的亚麻籽 胶溶 液的 粘度 制备质量分数 1％的亚麻籽胶溶液，分别 在 40、50、60、70、80℃保温 1、2、4、6、8、10 h，用 Haake RV12转筒式粘度计在 25℃测定亚麻籽 胶溶液的流动曲线。 1．2．3 亚麻籽胶溶液动态流变性质的测定 1．2．3．1 线性粘弹区的测定 采用动态法测定流变性质，首先必须确定 线性粘弹区。本文采用 AR1000型流变仪，选 择直径为 60 mm、1。不锈钢锥板测量系统测定 复合模量 G 随振荡应力的变化。复合模量 G 恒定的振荡应力区即为线性粘弹区。 1．2．3．2 动态流变性质的测定 在线性粘弹区范围内，固定一振荡应力，由 不同溶解温度制备的亚麻籽胶溶液分别测定其 储能模量 G 和损耗模量 G 随振荡频率的变 化。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 结果与讨论 2．1 溶解温度对亚麻籽胶溶液粘度的影响 从图 1可以看出，随剪切速率增加，亚麻籽 胶溶液的表观粘度逐渐降低，这表明亚麻籽胶 溶液具有剪切变稀的特性，是典型的假塑性流 体。从图2可以看出，亚麻籽胶溶液的粘度受 溶解温度的影响，溶解温度越高，亚麻籽胶分子 溶胀得越完全，其水溶液的表观粘度越大。在 常温下溶解 24 h，其表观粘度仍然要小于在其 他温度下溶解 2 h的表观粘度，这表明要使亚 麻籽胶溶胀得完全，需提高温度。这是因为温 度升高，能提供足够的能量，可以加速亚麻籽胶 分子的水合和吸水膨胀的速度，使原来卷曲的 长链分子 得到伸 展，加快溶解 而使粘度增 大[5j l6【I) l 400 圣 垂黜 a 4O ( 引荛甫l专 图1 剪切速率对 1％亚麻籽胶溶液 表观粘度的影响 (溶解温度60*(2，溶解时间2 h) 图2 溶解温度对 1％的亚麻籽胶溶液 表观粘度的影响(11S ) (常温下溶解24 h，其他温度溶解 2 h) 表 1 1％的亚麻籽胶溶液在不同溶解温度下的稠度系数和流动指数 1)常温下溶解24 h，其余温度下溶解2 h。 图 1还表明，1％亚麻籽胶溶液的流动服从 幕定律 r／=Ky I1)，其中稠度系数 K和流动 指数 是与液体性质有关的经验常数【6]。K是 液 体粘稠度的量度，K越大，液体越粘稠。 值 是假塑性程度的量度， 值 <1，为剪切变稀的 假塑性流体，n值偏离1越大，则意味着剪切越 易变稀，即假塑性程度越大。从表 1可知，随亚 麻籽胶溶解温度的升高，稠度系数逐渐增加，流 动指数逐渐降低。在 IOOU 下溶解，亚麻籽胶的 稠度系数达到最大值，而流动指数则降到最低， 因此亚麻籽胶溶液是一种典型的非牛顿流体， 即假塑性流体，呈现假塑性。 2．2 溶解时间对亚麻籽胶溶液粘度的影响 从图 3可以看出，在 60℃溶解 1％亚麻籽 胶时，随溶解时间的增加，亚麻籽胶溶液的表观 粘度先增加后降低，溶解 4 h时，亚麻籽胶的表 观粘度达到最高值，随着溶解时间继续增加，则 表观粘度又呈下降趋势。 2 I) l x) 喜l 000 鋈 秣 0 () 2 4 6 8 lIl 溶解时问m 图3 溶胶时问对 1％亚麻籽胶溶液 表观粘度的影响(6O℃，11s ) 表 2 不同溶解温度下 1％亚麻籽胶溶液 达到最大粘度所需时间 温度／℃ 40 50 60 70 80 时间／h 8 6 4 4 2 最大粘度 1588，806 1597、275 1605 1615，813 1624，963 ／m-Pa·s (45) 维普资讯 http://www.cqvip.com 慧 蘩羲 表 2表明，在不同的温度下溶解亚麻籽胶， 需要不同的时间才能达到最大粘度。这说明亚 麻籽胶需要一定的时间吸水溶胀，才能形成具 有一定粘度的胶溶液，但是在较高温度下，当溶 胀、溶解时间超过某一极限时，由于伸展的多糖 分子在水中长时间受热，运动加速，使主链发生 降解，致使胶液粘度随时间的增加反而降低，且 n,-j'l司越长，粘度下降得越快L7 J。 表 3 1％的亚麻籽胶溶液在不同溶解时间 时的稠度系数和流动指数(溶解温度 6O℃) 溶解时间／h 1 2 4 6 8 10 稠度系数K／Pa·Sn 5．03 5．7 7．06 4．99 4．02 3．25 流动指数 n 0．51 0．51 0．5 0．53 0．54 0．57 从表 3可以看出，1％亚麻籽胶溶液的稠度 系数和流动指数随溶解时间不同而发生变化， 随溶解时间的延长，稠度系数呈先增加后降低 的趋势，流动指数先降低后增加。流动指数的 变化幅度较小，而稠度系数则有较大的变化。 2．3 溶解温度与亚麻籽胶溶液粘弹性的关系 对于大部分半固体食品或生物大分子溶 液，它们的性质一般都介于液态和固体之间，同 时展现出弹性和粘性，属于粘弹性流体。 2．3．1 线性粘弹 区的确定 线性粘弹区是指复合模量 G (G =G +iG )不随振荡应力或 应变发 生变化的区 域[引。 从图 4可以看出亚麻籽胶溶液在振荡应力 I) 星1 s() 嘉 鹫50 霉 。 o 5 10 15 20 振荡频率／l-lz 2∞ 虽l50 100 婆50 O 为0．6～2．4Pa的范围内显示线性粘弹区，复合 模量 G 处于线性范围。因此，采用动态法测 定亚麻籽溶液的粘弹性 时，固定振荡应力为 1．2Pa测定亚麻籽胶溶液的粘弹性。 图 4 亚麻籽胶溶液的复合模量 G’ 与振荡应力的关系 2．3．2 溶解时间对亚麻籽胶溶液粘弹性的影响 贮能模量 G 反映了粘弹性物质的类固体 的性质(即弹性)，而损耗模量 G 反映了类液体 的性质(即粘性)。 图 5(a)和图 5(b)给出了溶解温度与亚麻 籽胶溶液的 G 和G 的关系。通过比较不同溶 解温度的亚麻籽胶的 G 和G 发现，随着溶解 温度的上升，G 和G 均呈上升趋势，这是因为 随着溶解温度的升高，亚麻籽胶的分子先是展 开，然后分子间发生交联，分子变大，分子流动 阻力增加，导致 G 增加，同时随着溶解温度的 升高，亚麻籽胶分子间交联形成三维网状结构， 显示弱凝胶的特性，因而 G 快速上升。100℃ 溶解的亚麻籽胶的粘性和弹性均上升很快，远 远大于其它溶解温度的亚麻籽胶的粘弹性。 0 5 10 15 20 振荡频率／Hz + 25℃ + 40℃ + 50℃ + 6o℃ + 70℃ 一 m℃ + 9()℃ 一 1∞℃ 图 5 亚麻籽胶的溶解温度与 G (图 a)和 G (图 b)的关系 从图 6可见，在 25、40、50*(3溶解所得到的 率也提高。室温下溶解的亚麻籽胶溶液在振荡 亚麻籽胶溶液，在低频区，G >G ，体系以弹性 频率为 9．66Hz，40*(2溶解的亚麻籽胶在振荡频 为主，而在高频区，G G ，且 G (47) 0踯 ∞∞∞舯舯m o鲫 ∞ 蛳∞∞mO 、 、 一 ， 一 【_ 一 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 薅零囊I童 和 G 都随振荡频率的变化而变化，这反映了在 不同溶解温度下达到最大粘度的亚麻籽胶溶液 都显示弱凝胶的特性。 表 4 不同溶解温度下达到最大粘度的亚麻 籽胶溶液的 tan6值(1Hz) 溶解温度／℃ 40 50 60 70 80 tan 8 0，9083 0，871 2 0．7788 0，7389 0，7037 麻籽胶溶液的表观粘度逐渐增大，其粘弹性也 逐步增大；在相同的溶解温度下，随着溶解时间 的延长，亚麻籽胶溶液的表观粘度达到最大值 后又下降。不同的溶解温度下亚麻籽胶达到最 大粘度所需时间不同，而且其粘弹性也不同。 动态流变性质测定的结果表明，1％的亚麻籽胶 溶液是一种粘弹性流体，呈现弱凝胶性质。 tan 值(损耗模量 与贮能模量 G 的比 值)的大小反映了体系的粘弹性的比例，tan 1 值越大，体系中粘性所占的比例越大，相反，tan 值越小，体系中弹性所占的比例越大。从表 4 ‘ 可以看出，在相同的振荡频率下，随着溶解温度 的升高，亚麻籽胶溶液的 tan 值逐渐降低，这 3 表明尽管亚麻籽胶溶液都达到最大粘度，但随 着溶解温度的升高，亚麻籽胶溶液中弹性所占 的比例越来越大。这是由于溶解温度越高，高 4 分子链越容易相互缠结而形成凝胶网络结构， 因此溶解温度高的亚麻籽胶溶液更易形成凝胶 结构。 6 3 结 论 7 亚麻籽胶溶液为剪切变稀的假塑性流体。 8 在相同的溶解时间下，随着溶解温度的升高，亚 参 考 文 献 Oomah B D．Flaxseed proteins--a review[J]、Fool Chem，1993，48：109～ 114 Pryde E H．Handbook of Processing and Utilization of Agricultural ProdUCtS[M]．Boca Raton：CRC Press， 1983，109 Schuster V H．W ilkens-Sauter M 、Yield performance and some quality characteristics of different linseed varieties in areas with greatly varying environment [J]，Fette，Serfen，Anstrichm，1978，80：133～143 BeMiller J N．Industrial gums,,polysaccharides and their deribatives[M]，New York：Academic，1993 王 璋，许时婴，汤 坚．食品化学．北京：中国轻 工业出版社，1999 陈宗洪，戴闵光，胶体化学[M]．北京：高等教育出 版社，1984．219～222 华侨大学化工系，食品胶与工业 胶手册[M]．福 州：福建人民出版社，1987，188～198 罗昌荣．高质量番茄粉的研制及其贮藏稳定性的 研究[D]．江南大学博士学位

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，2001 SOlubiIizatiOn Characteristics of Flaxseed Gum Chen Haihua Xu Shiying Wang Zhang (School of Food Science and Technology，Southern Yangtze University，Wuxi，214036) ABSTRACT Solubility of flaxseed gum dissolved at different temperature(40～100℃ )and time(2 - 24h)was studied by measurements of the static and dynamic rheological properties in this paper． So lubility of flaxseed gum depended on dissolution temperature and time．At constant dissolution time， the apparent viscosities of flaxseed gum solutions increased with dissolution temperature，while at the constant dissolution temperature，the apparent viscosities increased gradually to a maximum，and then decreased with continually prolonging dissolution time．The time taken to reach maximum apparent viscosity 1 600mPa．S of 1％(w／w)flaxseed gum solutions varied with different dissolution tempera— ture that was as follows：40℃ for 8h，50℃ for 6h，60℃ for 4h，70℃ for 4h，and 80℃ for 2h． Flaxseed gum solutions prepared at higher dissolution temperatures exhibited much stronger weak—gel than that at lower disso lution temperature． Key words flaxseed gum，solubility，apparent viscosity，viscoelasticticy (48) 维普资讯 http://www.cqvip.com