食用膠凝膠特性的研究及果凍的制作實驗報告華農(nóng)食品學(xué)院

1、食用膠凝膠特性的研究及果凍的制作摘要：本文通過實驗比較了瓊脂、卡拉膠、海藻酸鈉、竣甲基纖維素（CMC）、黃原膠等食用膠的溶解性能、凝膠條件，探討了濃度、電解質(zhì)、其它食用膠等條件對瓊脂、卡拉膠、海藻酸鈉膠凝膠性能（凝膠強度、融點、凝固點）的影響。通過實驗，調(diào)制出制作果凍的最佳配方，進(jìn)一步了解果凍的加工工藝。關(guān)鍵詞：瓊脂卡拉膠CMC海藻酸鈉膠黃原膠凝膠特性果凍刖百食用膠是將兩種或兩種以上食用膠體按照一定的比例復(fù)合而成的食品膠1。它是目前世界上廣泛使用的食品添加劑，尤其是在食品工業(yè)相對發(fā)達(dá)的國家，幾乎所有的食品中都使用了食用膠。果凍，因其甜美可口、果香濃郁而受到廣大消費者特別是婦女、兒童的喜愛,是一

2、種熱銷的風(fēng)味食品20甜果凍的原料通常是采用瓊脂、明膠、果膠和卡拉膠等。用瓊脂做成的果凍凝膠強而脆，彈性差、且脫水收縮嚴(yán)重，使用量大，成本高；使用明膠的缺點是凝固點和融化點低，制作和儲存需要冷藏；而果膠的缺點是需要加高濃度的糖和較低的pH值才能凝固,給生產(chǎn)帶來局限性30怎樣制作出美觀又美味，安全又無害的果凍是我國今后研究的重點。1實驗材料與儀器1.1 實驗材料與試劑材料：瓊脂，卡拉膠，海藻酸鈉，蔗糖，CMC,黃原膠。試劑：CaCO3,CaCl2,CaSQ,CaH2PO4,KCl,檸檬酸，色素（紅、黃、藍(lán)）。1.2 實驗儀器50mL小燒杯（每組10個）、錐形瓶（每組1個）、直徑0.3、0.5cm的

3、玻璃棒（每組4根，每種規(guī)格各2根，要求表面平整）、量筒（每組1個）、天平（每組1臺，其中至少有3臺大的）、溫度計（每組5根）、鐵架臺（每組一臺）、水浴鍋（34臺）、電爐（至少5臺）、電子天平（共用）。2實驗方法凝膠強度測定方法用自制簡易凝膠強度儀測定，具體方法如下：膠體溶液在電爐上煮沸，冷卻形成凝膠后。取一鐵架臺、一支截面光滑平整的玻璃棒（直徑依凝膠強度選定）、一臺天平、一個錐形瓶。將玻璃棒固定在鐵架臺上，將凝膠體放在天平的一端，錐形瓶放在天平的另一端，在錐形瓶中加入水平衡天平（設(shè)此時錐形瓶和水總重為W）,調(diào)整玻璃棒的截面使其與凝膠體的表面輕輕接觸，然后往錐形瓶中緩慢的加水，注意觀察，當(dāng)玻璃棒

4、穿透凝膠體表面時，立即停止加水，稱錐形瓶和水總重，設(shè)為W。則凝膠強度的計算公式為W2-W凝膠強度（g/cm2）=（式中S為玻璃棒的截面積）S凝膠體凝固點的測定取50mL膠體溶液，倒入燒杯中，插入溫度計，然后使溫度緩慢下降，至燒杯傾斜45-50。角時液面凝固不動，此時的溫度即為該凝膠體的凝固點。凝膠體融點的測定待上一步驟中的溶液凝固完全，于冰箱中放置5min,放入一粒玻璃珠（直徑=5mm于凝膠表面。把試管在90c的水浴中加熱，使凝膠溫度慢慢上升，觀察玻璃珠落下的溫度即為凝膠的融點。果凍的研制根據(jù)實驗情況，找出一種合適的食用膠來加工果凍，探討出制作果凍的一種配方，要求所制的果凍具有較好的彈性、韌性

5、、甜酸比及合適的顏色。3實驗結(jié)果與分析各種食用膠的溶解性能比較比較瓊脂、卡拉膠、海藻酸鈉、CMC黃原膠5種食用膠（0.2%）在冷水、熱水中的溶解情況，實驗結(jié)果如表1所示。表1各種食用膠的溶解性對比冷水熱水瓊脂微溶，有沉淀完全溶解卡拉膠部分溶解完全溶解海藻酸鈉部分溶解完全溶解CMC少量溶解完全溶解黃原膠部分溶解完全溶解由表1可得，相同濃度下，在冷水中5種食用膠都是部分溶解或微溶；在水中，5種食用膠都易溶。各種條件對瓊脂凝膠性能的影響濃度對瓊脂凝膠特性的影響表2不同濃度水平的瓊脂凝膠特性的變化0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%0.7%凝膠狀況凝膠強度不凝膠不凝膠凝膠凝膠凝膠凝膠凝膠2

6、、(g/cm)0076.79149.47223.21249.68256.48凝固點-34.1034.3034.9035.5035.90熔點-66.8068.4069.9071.5073.30從表2可看出在室溫下瓊脂的最低凝膠濃度為0.3%。隨著瓊脂濃度由0.3%上升到0.7%,瓊脂的凝膠強度、凝固點和熔點也隨之上升。其它食用膠對瓊脂凝膠特性的影響通過保持瓊脂濃度0.4%不變，分別加入0.2%濃度的卡拉膠、海藻酸鈉、CMC黃原膠，比較其凝膠強度的變化，實驗結(jié)果如表3所示。表3其它食用膠對瓊脂凝膠特性的影響0.4%瓊脂0.4%瓊脂0.4%瓊脂0.4%瓊脂食用膠配方+0.2%卡+拉膠0.2%海藻+0

7、.2%CMC+0.2%黃原0.4%瓊脂膠酸鈉凝膠強度(g/cm2)59.3147.8070.8340.1551.36由表3可得，加入了其它食用膠的瓊脂所形成的混合凝膠的凝膠強度大小排列為：瓊脂+CMC瓊脂+卡拉膠瓊脂+海藻酸鈉瓊脂+黃原膠。各種條件對卡拉膠凝膠性能的影響不同濃度對卡拉膠凝膠性能的影響由實驗可得結(jié)果如下表。表4不同濃度卡拉膠的凝膠狀態(tài)濃度0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%0.7%凝膠狀況不凝膠不凝膠不凝膠不凝膠不凝膠不凝膠凝膠從表4可看出在室溫下卡拉膠的最低凝膠濃度為0.7%。不同離子對卡拉膠膠凝性能的影響在0.6%濃度的卡拉膠溶液中分別加入0.2%濃度的KCl、C

8、aCl2時，其凝膠強度與不加離子時強度的比較結(jié)果如表5所示。表5不同離子影響卡拉膠的凝膠狀態(tài)食用膠配方0.6%卡拉膠+0.2%KCl0.6%卡拉膠+0.2%CaCb0.6%瓊脂g/cm2351.88393.35196.89由表5可得，加入KCl或CaCl2后卡拉膠的膠凝強度增大，且0.6%卡拉膠+0.2%CaCb>0.6%卡拉膠+0.2%KCl。各種條件對海藻酸鈉凝膠性能的影響實驗結(jié)果如表6所示表6鈣鹽和酸對海藻酸鈉凝膠性能的影響食用膠配方0.5%海藻酸鈉+0.3%CaCO30.5%海藻酸鈉+0.3%CaCl20.5%海藻酸鈉+0.3%CaSO40.5%+0.3%Ca(H2PO4)2凝膠

9、程度高凝膠程度中等凝膠程度較低凝膠程度較低加檸檬酸凝膠程度中等凝膠程度較低凝膠程度更低凝膠程度更低由表6可得，各種鈣鹽對海藻酸鈉的凝膠性能影響很大；-CG2-對海藻酸鈉產(chǎn)生的影響最好，C次之，而SO2-跟HPO2影響較??；加上0.1%寧檬酸后使得海藻酸鈉的凝膠性能變差。加工果凍的配方本實驗確定出加工果凍的配方如表7所示表7制作果凍的配方色素質(zhì)50g4%0.3%0.7%0.5%0.1%少量量按上表的配方做出來的果凍膠凝性能較好，果凍組織形態(tài)均勻一致，色澤一致，爽滑細(xì)膩，彈性和韌性都較好。4實驗結(jié)論與討論影響凝膠溶解性的因素瓊脂為親水性膠體，分有條狀和粉末狀，不溶于冷水，易溶于熱水；卡拉膠是從紅藻

10、中提取的一種高分子親水性多糖，分為k型、l型、入型等8種結(jié)構(gòu)形式，所以易溶于冷水和熱水中，而冷水實驗中部分可溶可能是含有鉀或鈣離子；海藻酸鹽是唯一的一種可在室溫下溶于水而形成水溶膠的多糖，但實驗中微溶，可能是因為PHt低，海藻酸鈉遇水變濕而結(jié)塊；CM溶于冷水或熱水，形成具有一定粘度的透明溶液；黃原膠是一個帶負(fù)電荷的高分子電解質(zhì)，在水溶液中使分子間相互排斥而形成穩(wěn)定的膠體，易溶于水，持水性好，含量越高，持水性越強40食品膠的凝膠特性主要取決于其粘度，而影響其水溶液粘度，對食品膠來說，除了膠的種類、來源、聚合度、分子量及膠溶液的濃度、溫度、pH值、鹽及非鹽物質(zhì)等的影響外，還要受到食品加工過程中諸如

11、攪拌、均質(zhì)、等工序的影響，其中攪拌是最常見的機械作用形式50例如，黃原膠是一種典型的假塑性流體，隨著溶液濃度的增加，其假塑性亦增加。攪拌作用未使溶液表觀粘度下降.說明該膠溶液的剪切稀化具有瞬時恢復(fù)性。但劇烈而長時間的攪拌，會破壞其卷曲纏結(jié)的分子結(jié)構(gòu).使纏結(jié)點解開，從而減少分子或質(zhì)點層間的相互作用，使溶液表觀粘度減小。所以針對食用膠溶液的特點，在生產(chǎn)過程中.應(yīng)適度運用攪拌、均質(zhì)等加工手段以提高溶液的均勻性和穩(wěn)定性.達(dá)到物盡其用的目的5。瓊脂的凝膠特性及其它食用膠對瓊脂凝膠特性的影響隨著瓊脂濃度增加，瓊脂分子間相互纏結(jié)形成的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點也隨之增加，導(dǎo)致凝膠的硬度、彈性和粘聚性都明顯增加，由于各項指標(biāo)

12、都線性增加，所以其強度也增加6。在一定的添加比例范圍內(nèi)卡拉膠、黃原膠、等與瓊膠之間可產(chǎn)生協(xié)同增效作用，并可以改善其凝膠性能。這些食品膠的分子結(jié)構(gòu)中有的具有部分結(jié)構(gòu)能參上下瓊膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)，有的具有類似瓊膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)，均有助于瓊膠凝膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。海藻酸鈉、竣甲基纖維素鈉（CMC-Na）則與瓊膠產(chǎn)生拮抗作用，他們的結(jié)構(gòu)均阻礙瓊膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成70本實驗中的現(xiàn)象與文獻(xiàn)資料有差別，可能原因是本實驗在燒杯中先裝食用膠再加水，使凝膠分子吸水形成氫鍵不均勻，凝膠不完全造成的?？ɡz的凝膠特性卡拉膠的凝膠特性受很多因素的影響，其中濃度對凝膠強度和膠液粘度的影響最大，其次是PH和離子濃度，如CeT

13、、K+,但要根據(jù)生產(chǎn)成本和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求控制卡拉膠的用量。卡拉膠具有膠凝、增稠、乳化、成膜、穩(wěn)定分散等優(yōu)良特性網(wǎng)0卡拉膠形成凝膠所需濃度低、透明度高，但存在凝膠脆性大、彈性小、易脫液收縮等問題。卡拉膠通過與其他食品膠的協(xié)同增效作用能解決其凝膠脆性大、彈性小、易脫液收縮等問題。添加黃原膠可使卡拉膠更柔軟、更粘稠和更有彈性；黃原膠與I-型卡拉膠復(fù)配可降低食品脫水收縮3。海藻酸鈉的凝膠特性海藻酸鈉又稱褐藻酸鈉，是由B-D-甘露糖醛酸和a-L-古洛糖醛酸的鈉鹽組成的多糖化合物，從海帶、馬尾藻等褐藻類植物中提取而得，常用作食品添加劑、藥用輔料山網(wǎng)。一定濃度的鈣鹽有助于海藻酸鈉形成凝膠。除了CaCO之外，

14、電解質(zhì)CaCb、Ca(HPGh、CaSO均能增強海藻酸鈉凝膠效果。海藻酸鈉能與除鎂汞以外的二價金屬離子發(fā)生快速的離子交換反應(yīng)，生成海藻酸鹽凝膠，其中以與氯化鈣形成的凝膠薄膜強度為最大。海藻酸與二價、多價金屬離子形成的鹽，除了鎂鹽外，都是不溶的。在發(fā)生凝膠化或沉淀之前，對于含有一定量的海藻酸鈉的溶液來說，隨著鈣離子結(jié)合兩的逐漸增加，溶液粘度將上升，鈣離子進(jìn)入海藻酸鈉溶液后，取代鈉離子而成為海藻酸鈣；或加上酸(如檸檬酸)后，COOS子與H離子結(jié)合，發(fā)揮架橋作用，從而增加COO的含量可以更大幾率地與OH形成氫鍵，利于致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的架建，最終形成較好的凝膠網(wǎng)。加工果凍的合理配方制作果凍時可利用各種食用膠的協(xié)同增效作用，改善和提高果膠的凝膠性能，使膠體富有彈性和咀嚼感，因此復(fù)合凝膠做成的果凍效果更佳。參考文獻(xiàn)1李加興，袁秋紅，陳雙平等.狷猴桃果汁果肉型果凍的研制.食品科學(xué)，2007,28(7):6006032張斌.魔芋果凍的研究.糧食與食品工業(yè),2005,2:19-213楊新亭，付天松，王林風(fēng)等.黃原膠在果凍生產(chǎn)中的應(yīng)用.食品工業(yè)科技，1999,20(2):51534趙興春.黃原膠的特征和應(yīng)用.食品工業(yè)，1997,2:51-535吳劍鋒，吳暉，吳濤等.幾種親