sjzdsong@126.com
联系我们 邮箱
新闻中心

币安app最新版溶液的流变性质及其在 酸性乳饮料中的应用

李 静1,杜柏桥1,黄 龙2,陈 平2,贾新庄2,周建均2,张洪斌1,* (1.上海交通大学化学化工学院,上海 200240;2.丹尼斯克(中国)有限公司,江苏 昆山 215300) 摘 要:币安app最新版(币安app最新版)是一类重要的离子型纤维素衍生物,在食品工业中有广泛应用。币安app最新版 的水溶液 具有假塑性,币安app最新版 分子结构参数(分子量和取代度)和浓度的改变影响其流变行为。研究发现,不同结构参数的 币安app最新版 用于稳定酸性乳饮料的效果不同,分子量大、取代度高的 币安app最新版 有利于体系的稳定。当加入的 CM C 浓度过 低时,酪蛋白颗粒易发生架桥絮凝而使体系失稳,较高浓度的 CM C 才可使体系趋于稳定。 关键词:币安app最新版(币安app最新版);流变学;酸性乳饮料(AMD);稳定性 Rheological Properties of 币安app最新版 Aqueous Solution and Its Application in Stabilization on Acidified Milk Drinks LI Jing1,DU Bai-qiao1,HUANG Long2,CHEN Ping2,JIA Xin-zhuang2,ZHOU Jian-jun2,ZHANG Hong-bin1,* (1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2.Danisco (China) Co., Ltd., Kunshan 215300, China) Abstract :Sodium carboxymethyl cellulose (币安app最新版), one of the most important cellulose derivatives, is widely used in food industry. The aqueous solution of 币安app最新版 exhibits pseudoplastic behavior. Both the structure parameters (such as molecular weight and degree of substitute, (DS) of 币安app最新版), and its concentration have effects on the rheological properties of 币安app最新版 solutions. It is found that as a stabilizer in acidified milk drinks (AMD), 币安app最新版 with higher molecular weight, DS or concentration is of much more benefit to the stabilization on AMD while the addition of extreme low concentration of 币安app最新版 makes AMD unstable due to the aggregation of caseins through bridging. Key words:币安app最新版;rheological properties;AMD;stability 中图分类号:O636.11;TS275.4 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2007)11-0056-04

币安app最新版(sodium carboxymethyl cellulose, C M C ) ,是一种纤维素衍生物,也是最主要的离子型 纤维素胶,因具有独特的增稠、悬浮、黏合、持水 等特性,而被广泛应用于各工业领域中[1]。1974 年, 联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)批准可将 纯 C M C 用于食品中,至此 C M C 得到了快速发展。食 品用 币安app最新版 的取代度(DS)一般在 0.6~0.95 之间,近来 修改后的欧洲立法允许将 DS 最大为 1.5 的 币安app最新版 用于食 品中[2]。添加食用 C M C 能降低食品生产成本,同时提 高食品等级,改善口感,延长保质期[3-4]。C M C 作为 增稠剂、稳定剂、持水剂、乳化剂等,在我国被用 于冷饮、冷食、方便面、酸奶、果汁、酸性乳饮料 等众多食品中[5]。 酸性乳饮料因其口味独特、营养丰富而得到消费者的青睐,在国外主要采用果胶作为稳定剂,而国内常 用的是 C M C 。一般 C M C 溶液具有假塑性,黏度随剪 切速率的增加而减小,这有利于搅拌、均质、泵输送 等生产过程的进行,而当剪切力停止后黏度可恢复,能 使产品具有良好的稳定性,且剪切变稀也有利于产品风 味的释放。C M C 的结构参数( 分子量和取代度) 、C M C 的浓度会使其溶液的流变性质发生变化,而这些参数的 改变也会对稳定酸性乳饮料的效果产生影响。本实验主 要讨论 币安app最新版 的结构参数和浓度对流变性质以及对酸性乳 饮料稳定性的影响。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料

币安app最新版    美国 Acros Organics 公司;币安app最新版(批号为 FBSH5、F-BSH6、F-BSH12,取代度均为0.7,1% 币安app最新版 黏度依次为768、1970和3807cp)    日本第一工业制药株 氏会社。
C M C 样品 币安app最新版(I) 币安app最新版(II) 币安app最新版(III) 币安app最新版(IV) 分子量(MW) 700000 250000 250000 250000 取代度(DS) 0.9 0.7 0.9 1.2
脱脂奶粉和柠檬酸均为分析纯。
1.1.2 仪器 Bohlin  Gemini 200HR旋转流变仪    英国马尔文仪器 有限公司;RaNVIE均质机(二级)    丹麦罗斯蒂公司; DL-5 大容量低速离心机    上海安亭科学仪器厂;DV-I+ 黏度计     美国Brookfield公司;Turbiscan MA2000垂直 扫描宏观分析仪    法国Formulation公司;Mastersizer 2000激光粒径分析仪    英国马尔文仪器有限公司。 1.2 方法 用去离子水溶解 C M C ,搅拌 4 h 以上,放置过夜 (使溶液中的气泡充分释放),测其流变学性质。流变实 验中选用平行板:直径 4 0 m m ;板间距 1 m m 。 调酸型酸性乳饮料(AMD)(乳固体4%,币安app最新版 0.4%) 的制备。在 45℃下先分别配制 8% 的脱脂奶粉以及 0.8% C M C 和 1 6 % 的蔗糖混合物,当溶液冷却至室温时,等 量混合搅拌,再将混合后的溶液温度降至 20℃以下,用 柠檬酸将 pH 值调到 4.00,然后将溶液升温至 65℃,在 20MPa 下均质,最后将溶液分装至小瓶中,在 90℃下 巴氏灭菌 30min。 沉降量的测定。称量离心管的重量 W 1,加入 4 0 g AMD 样品,放入离心机中在约 4700r/min 下离心 20min, 将离心管中清液倒出,再倒立 5min 后称其重量为 W2。 沉降量用下式计算: 沉降量 =(W2 - W1)/40 × 100% 每个样品进行三次平行测定,离心沉降量取其平 均值。
2 结果与分析
2.1 C M C 溶液的流变实验
2.1.1 分子量的影响 将两种 币安app最新版 样品(相同取代度、不同分子量)通过超 声降解,得到了一系列具有不同分子量的 C M C 。超声 降解使 C M C 的分子量降低,但一般对分子量分布改变 很小,取代度和取代度分布也基本不变[6]。 图 1 是不同分子量的 C M C 溶液的流变曲线。从图 1 中可看到,在低剪切速率范围内,溶液的黏度不随剪 切速率变化,此黏度称为零剪切黏度(η 0)。随着分子量 的增加,高分子链开始贯穿,不同分子链发生缠结, 导致η 0 升高。在低剪切速率范围内,不同分子量的
C M C 溶液的黏度差别较大,但随着剪切速率的升高, 差别逐渐减小。在高剪切速率范围内,C M C 大分子的 链段密度是决定黏度大小的唯一因素。当达到一定的剪 切速率后,溶液的黏度随剪切速率的增加而减小,这 种剪切变稀现象是由于高分子链在溶液中解缠结,以及 分子链在流动方向上取向而引起的。
2.1.2 取代度的影响 除分子量外,币安app最新版 分子链上取代形式的改变也会使 溶液的流变行为发生变化。币安app最新版 的溶解性随取代度的增 加而提高,DS 在 0.3 以下时,币安app最新版 不溶于水[4]。与浓 度和分子量相比,平均取代度(DS)对黏度的影响较小。 通过对币安app最新版(II)、币安app最新版(III)、币安app最新版(IV)做流变实验, 得到以下结果:随取代度增加,溶液的黏度升高。黏 度随取代度的升高要归因于溶液结构的变化。币安app最新版 是阴 离子型高分子,取代度增加,分子链间的静电斥力作用 增大,分子更趋向于伸展,同时与水分子作用增加,使 C M C 的流体力学体积增大,导致溶液黏度增加。
2.1.3 浓度的影响
1.15
1.10
1.05
1.00
0.95
0.90
1000 2000 3000 4000
沉降量(%)
1% 币安app最新版 溶液的布氏黏度(cp)
图4    沉降量/Turbiscan随币安app最新版的变化 Fig.4     Sedimentation/Turbiscan as a function of 币安app最新版
F-BSH5
F-BSH6
F-BSH12
20
15
10
5
0
Turbiscan (20d)(%)
沉降量 沉降量 上清液量
0.22
0.21
0.20
0.19
0.18
0.17
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
粒径D[3,2](μm)
取代度
图5    粒径/Turbiscan随币安app最新版取代度的变化 Fig.5      Particle size/Turbiscan as a function of the average degree of substitution, for 币安app最新版 approaching a constant molar mass (MW=2.5×105 g/mol)
35
30
25
20
15
Turbiscan (20d)(%)
粒径 沉降量 上清液量
C M C 溶液的黏度同样也依赖于浓度。图 2 给出了 分子量为 7 × 105、DS 为 0.9 的 币安app最新版(I)的零剪切黏度随 浓度的变化。浓度对溶液黏度的影响类似于分子量。浓 度的升高使链段密度增加,与分子量变化作用相同,通 过分子间作用力的增强使零剪切黏度升高。通过动态流 变实验,测得在此浓度范围内 C M C 溶液具有黏弹性。 但当 C M C 浓度超过 2 % 时,分子链之间发生交联,形 成了凝胶。 2.2 A M D 稳定性的影响因素
2.2.1 分子量的影响 将三种取代度相同、分子量不同的 C M C :F BSH5、F-BSH6、F-BSH12(以黏度计:F-BSH5 < F-BSH6 <F-BSH12)用于酸性乳饮料(AMD)中作为稳定剂。制得 的 A M D 成品的黏度受到所加入的 C M C 的分子量的影 响。C M C 分子量对 A M D 黏度的影响与 C M C 溶液的流 变实验结果是一致的,即当 C M C 分子量较高时,溶液 的黏度也相对较高。所以将分子量大的 C M C 作为稳定 剂时,A M D 的黏度较高( 如图 3 所示) 。

2.2.2 取代度的影响

 C M C 分子的取代度对其水溶液的黏度有影响,取 代度高的 C M C 的水溶液黏度相对较高。实验中以取代 度不同而分子量相同的币安app最新版(币安app最新版(II)、币安app最新版(III)、币安app最新版 (IV))为稳定剂,得到的 AMD 黏度基本相同,无明显差 别,这是因为 币安app最新版 的添加量仅为 0.4%,取代度对黏度 的影响比较小。对这三种添加 C M C 的 A M D 进行粒径 测量,发现以取代度大的 C M C 为稳定剂的 A M D 的微 粒粒径相对较小,但差别不大(如图 5 所示)。最终对样 品进行稳定性分析,将用 Turbiscan 分析的 20d 时的沉 降及上清液量的百分比列于图 5 中。可以看出随 币安app最新版 取 代度的增加,沉降量变化不大,但上清液量逐渐减小。 这表明,将取代度高的 C M C 用于 A M D 中体系的稳定 性稍好。AMD 的 pH 值为 4.0,其中的酪蛋白胶粒处于 等电点(pI=4.6)以下,故其表面所带净电荷为正,能与 加入的 币安app最新版 发生静电吸附。吸附的 币安app最新版 在酪蛋白胶粒 表面可产生静电排斥和空间位阻作用,从而使酪蛋白胶 体稳定,不发生聚集[7-8]。当 C M C 的取代度高时,所 带电荷密度大,更易于与酪蛋白发生吸附,使得体系 稳定。

2.2.3 C M C 浓度的影响 

用 F-BSH6 作为稳定剂,以不同的添加量用于 AMD 中,浓度在 0~0.6% 范围内,所测得的样品的沉降量 列于图 6 中。由图 6 可以看到,当 AMD 中不添加 币安app最新版 时,沉降量很高,酪蛋白发生聚集,体系完全失稳。 而加入的 C M C 浓度很低,为 0.05% 时,沉降量反而 升高,这是因为发生了架桥絮凝[9-10],所加入的 C M C 不足以覆盖酪蛋白胶粒表面。在这种情况下,一个 C M C 分子可能连接两个或以上的酪蛋白颗粒,从而促 进了聚集的发生,使沉降量升高。若提高 C M C 的添 加量,沉降量则不断降低;当 C M C 的含量达到 0 . 3 % 后,随 C M C 浓度的增加,沉降量没有显著改变。由 此可以推测 C M C 在酪蛋白上的吸附存在一个临界吸附 量,当达到这个浓度后体系可趋于稳定。图 7 为 A M D 的 Brookfield 黏度随 币安app最新版 浓度的变化。在 0.3% 以下, 体系是不稳定的,制得的样品已经发生了相分离的分 层现象;在 C M C 的浓度达到 0 . 3 % 以上,随浓度的升 高,AMD 的黏度也随之明显增加。从 Turbiscan 的分 析以及长时间放置后的宏观观察可以看出,含 C M C 浓度高的 A M D 稳定性相对较高。由此也可以看出,除 吸附的 C M C 提供了静电排斥和空间位阻作用外,其余 C M C 的增稠性,对体系的稳定也有贡献。在实际应用 中,考虑到成本和口感等因素,C M C 的浓度需要控制 在一定范围内。

3 结  论
C M C 溶液一般具有假塑性,黏度随剪切速率的增 加而降低。分子的结构参数的变化会对 C M C 溶液的流 变性质产生影响:分子量增加使溶液的零剪切黏度升 高;取代度高的 C M C 流体力学体积较大,黏度比取代 度低时相对升高。C M C 溶液的黏度随浓度的增加而升 高,当浓度增加到一定值时,分子链相互贯穿缠结, 开始形成凝胶,此浓度与分子量相关。 C M C 用于酸性乳饮料中作为稳定剂时,分子量 大、取代度高的 C M C 稳定效果较好,其中分子量的影 响较大。酸性乳饮料的稳定性随加入的 C M C 的浓度而 变化,当 C M C 的浓度过低时会产生架桥絮凝,加速蛋 白质的凝聚,使体系分层失稳,当浓度达到一定值时, 体系开始稳定,C M C 浓度高时体系黏度大,稳定作用 好。将 C M C 用于生产中时,需要同时考虑成本、产 品口味和稳定效果来选用合适品质的币安app最新版。
参考文献:
[1] 刘关山. 羧甲基纤维素的生产与应用[J]. 辽宁化工, 2002, 31: 445451. [2] PHILLIPS G O, WILLIAMS P A. Handbook of hydrocolloids[M]. USA: Woodhead Publishing Ltd, 2000: 219-229. [3] IMESON A. Thikckening and gelling agents for food[M]. UK: FMC Corporation Ltd, 1997: 70-75. [4] STPHEN A M. Food polysaccharides and their applications[M]. New York: Marcel Dekker Inc., 1995: 128-133. [5] 胡国华. 功能性食品胶[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004: 337343. [6] KULICKE W-M, OTTO M, BAAR A. Improved NMR characterization of high-moleculer-weight polymers and polyelectrolytes through the use of preliminary ultrasonic degradation[J]. Makromol Chem, 1993, 194: 751-65. [7] KRUIF C G. Casein micelle interactions[J]. International Dariry Journal, 1999(9): 183-188. [8] TUINIER R, KRUIF C G. Electrosorption of pectin onto caisein micelles [J]. Biomacromolecules, 2000(3): 632-638. [9] MAROZIENE A, KRUIF C G. Interaction of pectin and casein micelles [J]. Food Hydrocolloids, 2000, 14: 391-394. [10] AKIHIRO N. Effect of soybean soluble polysaccharides on the stability of milk protein under acidic conditions[J]. Food Hydrocolloids, 2003,