蔗糖、鈣、葡萄糖酸-d-內(nèi)酯對(duì)海藻酸鈉-高甲氧基果膠凝膠特性的影響

蔗糖、鈣、葡萄糖酸-d-內(nèi)酯對(duì)海藻酸鈉-高甲氧基果膠凝膠特性的影響

0單體膠凝劑的制備在之前的研究中，證明了海藻酸鈉（alg）和高甲基果膠（hmp）之間的相互作用。在不需要添加鈣和糖的情況下，可以通過(guò)混合兩種不能形成凝膠的單束膠，得到熱態(tài)凝膠。該凝膠的特性與系統(tǒng)的ph值、膠體濃度、凝膠溫度和時(shí)間有關(guān)。本論文在以前的研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探討蔗糖、Ca2+、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯(Glucono-delta-lactone,簡(jiǎn)稱GDL)對(duì)該復(fù)合體系凝膠特性的影響,以為開(kāi)發(fā)這種新型的復(fù)合膠提供更多的參考。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料海藻酸鈉、高甲氧基果膠:食用級(jí);CaCl2、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯等試劑:均為分析純。1.2試驗(yàn)設(shè)備pHS-3C型精密pH計(jì),80-2離心沉淀器,FA2104上皿電子天平等。1.3蔗糖-alg-hmp及ca2+-alg-hmp的比例和性質(zhì)Alg、HMP復(fù)合凝膠的制備:參考文獻(xiàn),其中膠體總濃度為3%、Alg與HMP的比例為3∶2,體系pH為3.02(蔗糖-Alg-HMP及Ca2+-Alg-HMP體系)。凝膠強(qiáng)度、凝膠體的持水性、凝固點(diǎn)和融點(diǎn)的測(cè)定:參考文獻(xiàn)。2結(jié)果與討論2.1蔗糖對(duì)alg-hmp體系持水性的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示。由圖1可以看出,蔗糖對(duì)Alg-HMP復(fù)合體系凝膠強(qiáng)度的影響近似“s”型,起初凝膠強(qiáng)度隨蔗糖濃度的增加而增加,并在30%時(shí)取得最大值;而后隨蔗糖濃度的增加,凝膠強(qiáng)度降低,并在50%時(shí)到達(dá)最低值,之后凝膠強(qiáng)度又上升。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Oakenfull等的研究結(jié)果類似。Oakenfull指出蔗糖對(duì)Alg-HMP體系所形成的凝膠的剪切模量的影響近似“S”型,其最大值和最小值分別在約30%、50%處獲得,并進(jìn)一步指出高濃度蔗糖的存在,可能有利于增加HMP分子中甲基酯之間的疏水作用,從而使Alg-HMP分子間相互作用得到加強(qiáng)而使剪切模量增大。圖1還表明,蔗糖的添加可使體系的持水性增加。從圖2可知,添加蔗糖對(duì)復(fù)合體系凝膠的凝固點(diǎn)影響不大,但對(duì)融點(diǎn)有明顯的影響,融點(diǎn)隨蔗糖濃度增加而增大,當(dāng)蔗糖濃度為60%時(shí),融點(diǎn)高達(dá)97℃。2.2ca2+對(duì)純海藻酸鈉凝膠特性的影響在Alg-HMP體系中添加Ca2+,可使體系凝膠從熱可逆變?yōu)闊岵豢赡?且其影響與其對(duì)純Alg的影響相似(圖3)。隨著Ca2+濃度的增加,凝膠強(qiáng)度增大,并在0.10%處取得最大值,之后隨著Ca2+濃度進(jìn)一步增加而下降。圖4則表明,少量Ca2+的添加(≤0.10%)可在一定程度上提高復(fù)合體系凝膠體的持水性,而高濃度Ca2+的添加(>0.10%)會(huì)顯著降低體系的持水性,且影響趨勢(shì)與其對(duì)純海藻酸鈉凝膠的影響也相似。因此,Ca2+對(duì)Alg-HMP體系的影響可能主要是通過(guò)對(duì)Alg起作用的。2.3sdl對(duì)alg-hmp系統(tǒng)的凝膠特性的影響GDL是一種應(yīng)用很廣的酸味劑,它在水中可發(fā)生離解生成葡萄糖酸而使溶液pH降低,因此可用來(lái)促使Alg-HMP體系在酸性條件下凝膠。2.3.1樣品ph值及凝膠強(qiáng)度的變化在Alg-HMP復(fù)合體系中加入1.5%的GDL,在室溫下放置凝膠,每隔10min測(cè)混合體系的凝膠強(qiáng)度和pH值,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。圖5表明,加入1.5%GDL后,復(fù)合體系在160min以后才發(fā)生凝膠,且隨時(shí)間的增加,凝膠強(qiáng)度逐漸增加,并在280min穩(wěn)定不變。這可從溶液的pH值變化來(lái)解釋。GDL是一種緩釋酸化劑,在水溶液中能發(fā)生離解而逐漸釋放出H+,從而使Alg-HMP體系的pH值逐漸降低(圖5),在約160minGDL達(dá)到離解平衡,此時(shí)體系pH不再隨時(shí)間而變化。圖5顯示,GDL使Alg-HMP體系pH值降低到能形成凝膠的pH范圍(pH<4.0)需要一段時(shí)間,因此體系凝膠也需要一段時(shí)間。同樣,凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成也需要一定時(shí)間,因此凝膠強(qiáng)度隨時(shí)間增加而增大;在280min左右,體系凝膠網(wǎng)絡(luò)已完全形成,此時(shí)凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大并不隨時(shí)間而變化。從圖5還可看出,在同樣時(shí)間內(nèi),復(fù)合體系的pH值高于純GDL溶液pH值,且下降速度較慢,這可能是由于高分子多糖具有緩沖作用。2.3.2凝膠的形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。在復(fù)合體系中加入2.0%GDL時(shí),體系在120min后即可形成凝膠;而加入1.5%GDL時(shí),則需在160min后才能形成凝膠。這可能是由于添加的GDL濃度高時(shí),會(huì)在一定程度上抵消高分子多糖對(duì)其pH值的緩沖作用,使pH值能在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)下降到凝膠所需的pH值(圖7),因此所需凝膠時(shí)間縮短,凝膠速度加快。圖6還表明,在相同時(shí)間內(nèi),含2.0%GDL的Alg-HMP體系的凝膠強(qiáng)度比含1.5%GDL的要大,這是因?yàn)樵谙嗤瑫r(shí)間內(nèi),濃度高的GDL可使體系pH值降得更低,從而使Alg與HMP之間的相互作用增強(qiáng)。2.3.3高分子多糖對(duì)alg-hmp體系ph值的影響固定GDL濃度為1.5%,則膠體濃度對(duì)體系凝膠強(qiáng)度的影響如圖8所示。由圖8可知,膠體濃度越小,凝膠出現(xiàn)的時(shí)間越早。這是因?yàn)楦叻肿佣嗵?膠體)濃度越小,對(duì)pH值的緩沖作用也越小。這可從圖9看出。圖9表明膠體濃度越低,pH值下降到凝膠所需pH值的時(shí)間越短。圖8還表明,當(dāng)凝膠時(shí)間達(dá)到220min以后,在相同時(shí)間內(nèi),Alg-HMP體系的膠體濃度越高,凝膠強(qiáng)度越大。這是因?yàn)槟z體濃度的增加可增加高分子膠體之間的相互作用,從而在一定程度上抵消了它對(duì)pH值的緩沖作用,提高凝膠強(qiáng)度。3對(duì)alg-hmp凝膠體系的改性3.1蔗糖的添加對(duì)Alg-HMP體系的凝膠性能有較大影響。適量蔗糖的添加不僅可增加體系的凝膠強(qiáng)度,也可改善凝膠的持水性。3.2在Alg-HMP體系中添加Ca2+,可形成熱不可逆凝膠。適量Ca2+的加入可使體系的凝膠強(qiáng)度和持水性增加,但當(dāng)Ca2+濃度超過(guò)0.1%時(shí),Ca2+加入會(huì)降低體系的凝膠強(qiáng)度,而且持水性差,易發(fā)生脫水收縮現(xiàn)象。3.3添加緩釋酸化劑GDL可使Alg-HMP體系不需加熱而形成凝膠,凝膠出現(xiàn)時(shí)間與GDL及膠體