选择合适的亲水胶体提升食品品质

一、实验目的

（1）了解与所选食品亲水胶体的功能特性相关的化学结构。

（2）在一定食品条件下，对比海藻胶和黄原胶的特性。

（3）检验亲水胶体在食品中的一些应用。

二、实验原理

亲水胶体是能溶解或分散在水中，具有增稠或胶凝作用的聚合物。尽管一些蛋白质（如凝胶）也符合这个定义，但大多数食品胶体则是多聚糖。亲水胶体是这些材料的科学术语，但树胶和黏胶也是常用的同义词。作为食品添加剂，亲水胶体得到了广泛使用，并表现出多种功能，如表4-5、表4-6所示。

表4-5 食品胶体的一些功能性质

表4-6 黄原胶的功能特性

亲水胶体的大部分功能特性的基础是它们有显著增加黏度（增稠）的能力，以及在低浓度的水相系统中形成凝胶的能力。多聚糖凝胶在分子质量、支链、电荷和形成氢键的基团上有所不同。凝胶赋予食品功能性因亲水胶体和食品种类不同而有差异。因此，对于特定的应用，食品工艺学家必须要选用合适的亲水胶体。

多聚糖胶有直链，也有支链。一般而言，增稠作用随着分子质量的增加而增大；因延伸的直链分子更加紧密，所以增稠作用随着支链增加而减小。这是由于与支链聚合物和低分子质量的分子相比，大分子直链聚合物与其相作用的水碰撞更频繁。这种碰撞阻碍了溶液的流动，从而使溶液的黏度增加。

当粉状胶体和水混合时，大多数胶体趋于结块。虽然，亲水胶体必须在溶液中才能提供所期望的功能，但是与水混合的方法必须正确。利用高剪切混合法，将粉状胶体逐步加到水中并搅拌，是避免结块的一种方法。另一种方法是，在与水混合之前把干胶体分散在无水溶剂中，如植物油、乙醇或谷物糖浆。

三、实验材料、仪器与试剂

1.试剂

亲水胶体：海藻酸钠—钙和黄原胶。

2.仪器

布氏黏度计（型号LVF）（轴No.3，600r/min，布氏工程实验室）、电炉、磁力搅拌器和转子、天平、称量纸、烧杯（250、400、600和1000mL）、量筒（100和250mL）、电动混合器、搅拌棒、试管和塞子、温度计、搅拌钵（混料罐）。

3.试剂

六偏磷酸钠（粉末）、细砂糖（蔗糖）、己二酸（粉末）、柠檬酸钠（粉末）、无水磷酸氢钙（CaHPO₄）、食用色素、植物油、氯化钙（CaCl₂）。

四、实验步骤

1.浓度对黏度的影响

（1）称12.0g海藻胶。

（2）倒入800mL蒸馏水于混合器中。

（3）将混合器调至低速，缓慢搅动蒸馏水。

（4）在混合器中心逐步加入亲水胶体，不停的搅拌直至亲水胶体全部水合。需要时加快搅拌速度。将胶溶液倒入1000mL的烧杯中。

（5）分别转移400、266和133g于600mL烧杯中，然后向各烧杯中加蒸馏水至400mL。不同的三个烧杯中胶溶液的最终浓度是多少？

（6）用布氏黏度计测每一个溶液的黏度并记录。

（7）在每一个烧杯分别加4g六偏磷酸钠，混合，重复黏度测定（注意：六偏磷酸钠是一种钙掩蔽剂）。

（8）用黄原胶重复（1）～（6）的操作步骤。

（9）绘制黏度（CPS）对浓度（%胶，w/v）曲线。

2.乳浊液稳定性（食品应用）

（1）在3支试管标记出5mL。

（2）三支试管中分别加5mL水、5mL 0.5%海藻酸钠、5mL 0.5%黄原胶。

（3）每支试管加入5mL植物油。

（4）剧烈振荡30s。

（5）记录水油分离的时间。

3.弥散凝结和内部凝结

（1）扩散胶凝

①把236mL冷水倒入400mL烧杯，逐步加入45g白砂糖和1.7g海藻酸钠，期间不断搅拌混匀。

②干粉完全溶解后，加入5滴食用色素和1mL 2.6mol/L CaCl₂溶液（0.1g钙），搅拌1min。密封烧杯，室温下放置过夜。

（2）内部胶凝(www.xing528.com)

①把236mL冷水倒入400mL烧杯，加5滴食用色素。将45g白砂糖、1.7g低残留钙海藻酸钠、1.6g食品级己二酸、1.9g柠檬酸钠、0.18g无水CaHPO₄完全混合。

②将上述混合干粉加入水中，快速搅拌1min。密封烧杯，室温下放置过夜。

对比上述两种亲水胶体的外观、强度、质地。

4.巧克力布丁

（1）脱脂巧克力布丁（表4-7）。

表4-7 脱脂巧克力布丁

①将干粉混合后，边加水边搅拌，直到加完干粉。

②边加热边搅拌，直至沸腾，并维持1min。

③把浆倒入搅拌钵中冷却成形。

（2）全脂巧克力布丁

①成分：均质全脂牛乳（冷），1606mL；306巧克力布丁粉146g；白砂糖194g。

②实验操作

a.将布丁粉和白砂糖混合。

b.将混合物加入冷乳中并搅拌，直至完全溶解。

c.加热至75℃保温20min。

d.趁热倒入搅拌钵。

e.对比两种巧克力布丁的质地和风味。

五、结果与讨论

将实验结果填入表4-8，并分析食品胶的功能性质。

表4-8 食品胶对乳浊液稳定性的影响

六、注意事项

实验结束前不能丢弃胶溶液。

思考题

1.黏度的定义，并解释其为什么是食品的重要特性。

2.叙述布氏黏度计的操作方法，并解释如何把仪器的读数转换为黏度单位。

3.黄原胶并不是乳化剂，但它能有效地稳定色拉酱，解释原因。

4.藻酸盐是一种钙敏感的亲水胶体，怎样理解？为什么？给出它的结构。

5.简述弥散凝结和内部凝结的异同。

说明： 本实验译自《食品化学实验手册》（欧仕益，黄才欢，吴希阳．食品化学实验手册[M].北京：中国轻工业出版社，2008）。

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