蔗糖、钙、葡萄糖酸-d-内酯对海藻酸钠-高甲氧基果胶凝胶特性的影响

蔗糖、钙、葡萄糖酸-d-内酯对海藻酸钠-高甲氧基果胶凝胶特性的影响

0单体胶凝剂的制备在之前的研究中，证明了海藻酸钠（alg）和高甲基果胶（hmp）之间的相互作用。在不需要添加钙和糖的情况下，可以通过混合两种不能形成凝胶的单束胶，得到热态凝胶。该凝胶的特性与系统的ph值、胶体浓度、凝胶温度和时间有关。本论文在以前的研究基础上,进一步探讨蔗糖、Ca2+、葡萄糖酸-δ-内酯(Glucono-delta-lactone,简称GDL)对该复合体系凝胶特性的影响,以为开发这种新型的复合胶提供更多的参考。1材料和方法1.1试验材料海藻酸钠、高甲氧基果胶:食用级;CaCl2、葡萄糖酸-δ-内酯等试剂:均为分析纯。1.2试验设备pHS-3C型精密pH计,80-2离心沉淀器,FA2104上皿电子天平等。1.3蔗糖-alg-hmp及ca2+-alg-hmp的比例和性质Alg、HMP复合凝胶的制备:参考文献,其中胶体总浓度为3%、Alg与HMP的比例为3∶2,体系pH为3.02(蔗糖-Alg-HMP及Ca2+-Alg-HMP体系)。凝胶强度、凝胶体的持水性、凝固点和融点的测定:参考文献。2结果与讨论2.1蔗糖对alg-hmp体系持水性的影响实验结果如图1、图2所示。由图1可以看出,蔗糖对Alg-HMP复合体系凝胶强度的影响近似“s”型,起初凝胶强度随蔗糖浓度的增加而增加,并在30%时取得最大值;而后随蔗糖浓度的增加,凝胶强度降低,并在50%时到达最低值,之后凝胶强度又上升。本实验结果与Oakenfull等的研究结果类似。Oakenfull指出蔗糖对Alg-HMP体系所形成的凝胶的剪切模量的影响近似“S”型,其最大值和最小值分别在约30%、50%处获得,并进一步指出高浓度蔗糖的存在,可能有利于增加HMP分子中甲基酯之间的疏水作用,从而使Alg-HMP分子间相互作用得到加强而使剪切模量增大。图1还表明,蔗糖的添加可使体系的持水性增加。从图2可知,添加蔗糖对复合体系凝胶的凝固点影响不大,但对融点有明显的影响,融点随蔗糖浓度增加而增大,当蔗糖浓度为60%时,融点高达97℃。2.2ca2+对纯海藻酸钠凝胶特性的影响在Alg-HMP体系中添加Ca2+,可使体系凝胶从热可逆变为热不可逆,且其影响与其对纯Alg的影响相似(图3)。随着Ca2+浓度的增加,凝胶强度增大,并在0.10%处取得最大值,之后随着Ca2+浓度进一步增加而下降。图4则表明,少量Ca2+的添加(≤0.10%)可在一定程度上提高复合体系凝胶体的持水性,而高浓度Ca2+的添加(>0.10%)会显著降低体系的持水性,且影响趋势与其对纯海藻酸钠凝胶的影响也相似。因此,Ca2+对Alg-HMP体系的影响可能主要是通过对Alg起作用的。2.3sdl对alg-hmp系统的凝胶特性的影响GDL是一种应用很广的酸味剂,它在水中可发生离解生成葡萄糖酸而使溶液pH降低,因此可用来促使Alg-HMP体系在酸性条件下凝胶。2.3.1样品ph值及凝胶强度的变化在Alg-HMP复合体系中加入1.5%的GDL,在室温下放置凝胶,每隔10min测混合体系的凝胶强度和pH值,实验结果如图5所示。图5表明,加入1.5%GDL后,复合体系在160min以后才发生凝胶,且随时间的增加,凝胶强度逐渐增加,并在280min稳定不变。这可从溶液的pH值变化来解释。GDL是一种缓释酸化剂,在水溶液中能发生离解而逐渐释放出H+,从而使Alg-HMP体系的pH值逐渐降低(图5),在约160minGDL达到离解平衡,此时体系pH不再随时间而变化。图5显示,GDL使Alg-HMP体系pH值降低到能形成凝胶的pH范围(pH<4.0)需要一段时间,因此体系凝胶也需要一段时间。同样,凝胶网络的形成也需要一定时间,因此凝胶强度随时间增加而增大;在280min左右,体系凝胶网络已完全形成,此时凝胶强度达到最大并不随时间而变化。从图5还可看出,在同样时间内,复合体系的pH值高于纯GDL溶液pH值,且下降速度较慢,这可能是由于高分子多糖具有缓冲作用。2.3.2凝胶的形成实验结果如图6所示。在复合体系中加入2.0%GDL时,体系在120min后即可形成凝胶;而加入1.5%GDL时,则需在160min后才能形成凝胶。这可能是由于添加的GDL浓度高时,会在一定程度上抵消高分子多糖对其pH值的缓冲作用,使pH值能在相对短的时间内下降到凝胶所需的pH值(图7),因此所需凝胶时间缩短,凝胶速度加快。图6还表明,在相同时间内,含2.0%GDL的Alg-HMP体系的凝胶强度比含1.5%GDL的要大,这是因为在相同时间内,浓度高的GDL可使体系pH值降得更低,从而使Alg与HMP之间的相互作用增强。2.3.3高分子多糖对alg-hmp体系ph值的影响固定GDL浓度为1.5%,则胶体浓度对体系凝胶强度的影响如图8所示。由图8可知,胶体浓度越小,凝胶出现的时间越早。这是因为高分子多糖(胶体)浓度越小,对pH值的缓冲作用也越小。这可从图9看出。图9表明胶体浓度越低,pH值下降到凝胶所需pH值的时间越短。图8还表明,当凝胶时间达到220min以后,在相同时间内,Alg-HMP体系的胶体浓度越高,凝胶强度越大。这是因为胶体浓度的增加可增加高分子胶体之间的相互作用,从而在一定程度上抵消了它对pH值的缓冲作用,提高凝胶强度。3对alg-hmp凝胶体系的改性3.1蔗糖的添加对Alg-HMP体系的凝胶性能有较大影响。适量蔗糖的添加不仅可增加体系的凝胶强度,也可改善凝胶的持水性。3.2在Alg-HMP体系中添加Ca2+,可形成热不可逆凝胶。适量Ca2+的加入可使体系的凝胶强度和持水性增加,但当Ca2+浓度超过0.1%时,Ca2+加入会降低体系的凝胶强度,而且持水性差,易发生脱水收缩现象。3.3添加缓释酸化剂GDL可使Alg-HMP体系不需加热而形成凝胶,凝胶出现时间与GDL及胶体