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1、食用胶凝特性的研究及果冻的制作摘 要本次实验主要通过测定其最低凝胶浓度、凝胶强度、熔点、凝固点等凝胶特性，对琼脂、卡拉胶、黄原胶、CMC、海藻酸钠及其复配使用进行研究。结果表明单独使用一种凝胶，其凝胶强度随浓度上升而增大，两种凝胶复配使用有协同作用，也有拮抗作用。钾盐和钙盐对卡拉胶、钙盐对海藻酸钠的凝胶强度都有促进作用。本次实验虽然有操作失误，但结果基本可靠。关键字：食用胶 性能 果冻1 前言食用胶是目前世界上广泛使用的食品添加剂，尤其是在食品工业相对发达的国家，几乎所有的食品中都使用了食用胶。目前世界上允许使用的食品胶品种约 60 余种，我国允许使用的约有 40 种，国内产品生产使用最广泛的
2、食用胶主要有卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、琼脂、明胶、海藻酸钠、刺槐豆胶和魔芋胶等。食用胶的作用有很多：凝胶、增稠、乳化稳定、悬浮分散、结晶控制、被膜剂和胶囊、泡沫形成、香精固定等作用，还有膳食纤维功能。 1 果冻是用增稠剂（海藻酸钠、琼脂、食用明胶、卡拉胶等）加入各种人工合成香精、着色剂、甜味剂、酸味剂配制，经煮胶、调配、灌装、杀菌等工序加工而成的胶冻食品。常用的增稠剂有海藻酸钠、琼脂、食用明胶、卡拉胶等。.食用胶的应用对果冻的凝胶特性和口感形成非常重要。本次实验旨在运用在课堂上所学过的食品添加剂的基础理论知识，查阅有关文献，结合实验室现有的条件，在教师的指导下，通过实验，达到熟悉琼脂、卡拉胶、
3、海藻酸钠、羧甲基纤维素（CMC） 、黄原胶的溶解性能、凝胶条件和了解各种因素对食用胶凝胶性能（凝胶强度、融点、凝固点）的影响的目的2 实验材料和仪器2.1 材料琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶；CaCO3、CaCl2、CaSO4、CaH2PO4、KCl、柠檬酸、蔗糖、色素（红、黄、蓝） 。2.2 仪器100mL 小烧杯（每组 10 个） 、锥形瓶（每组 1 个） 、直径 0.3、0.5cm 的玻璃棒（每组 4 根，每种规格各 2 根，要求表面平整） 、 量筒（每组 1 个） 、天平（每组 1 台，其中至少有 3 台大的） 、温度计（每组 5 根） 、铁架台（每组一台） 、水浴锅（34 台
4、） 、电炉（至少 5 台） 、电子天平（共用） 。3 实验方法3.1 凝胶强度测定方法；用自制简易凝胶强度仪测定，具体方法如下：胶体溶液在电炉上煮沸，冷却形成凝胶后。取一铁架台、一支截面光滑平整的玻璃棒（直径依凝胶强度选定） 、一台天平、一个锥形瓶。将玻璃棒固定在铁架台上，将凝胶体放在天平的一端，锥形瓶放在天平的另一端，在锥形瓶中加入水平衡天平（设此时锥形瓶和水总重为 W1） ，调整玻璃棒的截面使其与凝胶体的表面轻轻接触，然后往锥形瓶中缓慢的加水，注意观察，当玻璃棒穿透凝胶体表面时，立即停止加水，称锥形瓶和水总重，设为 W2。则凝胶强度的计算公式为W2-W1凝胶强度（g / cm 2）= （式
5、中 S 为玻璃棒的截面积）S3.2 凝胶体凝固点的测定：取 50mL 胶体溶液，倒入大试管中，插入温度计，然后使温度缓慢下降，至烧杯倾斜 45-50。 角时液面凝固不动，此时的温度即为该凝胶体的凝固点。3.3 凝胶体融点的测定：待上一步骤中的溶液凝固完全，于冰箱中放置 5min，放入一粒玻璃珠（直径=5mm）于凝胶表面。把试管在 90的水浴中加热，使凝胶温度慢慢上升，观察玻璃珠落下的温度即为凝胶的融点。4 实验内容4.1 比较琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶等食用胶(0.2%)在冷水、热水中的溶解情况。4.2 琼脂凝胶性能的研究4.2.1 找出琼脂的最低凝胶浓度； 4.2.2 在上述琼脂
6、最低凝胶浓度的基础之上变换琼脂浓度（至少变换 5 个） ，测定其凝胶强度、凝固点、熔点如何变化；4.2.3 固定琼脂浓度（琼脂的最低凝胶浓度） ，在其溶液中加入一定相同浓度（0.2%）的卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶，其凝胶强度如何变化。 （做一组空白）4.3 卡拉胶凝胶性能研究4.3.1 找出卡拉胶的最低凝胶浓度； 4.3.2 在相同浓度（卡拉胶的最低凝胶浓度）的卡拉胶溶液中分别加入一定浓度（0.2%）的 KCl、CaCl 2 时（将 KCl、CaCl 2配成溶液后再加入） ，研究其凝胶强度与不加离子有何不同；（做一组空白）4.4 海藻酸钠凝胶性能研究4.4.1 在一定浓度（0.5%）的海
7、藻酸钠溶液中加入一定相同浓度（0.3%）的（将 CaCO3、CaCl 2、CaSO 4、CaH 2PO4配成溶液后再加入） ，观察其是否形成凝胶，凝胶状态如何；（选择海藻酸钠溶液 0.5%左右，钙盐溶液 0.3%左右。观察的凝胶状态包括能否形成凝胶、形成凝胶快慢、凝胶形态等，不用测凝胶强度）4.4.2 在上述两种基础上再加入一定的柠檬酸酸（配成溶液后再加入） ，其凝胶状况又怎样（只观察凝胶状态，不用测凝胶强度） ；4.5 果冻的研制根据以上实验情况，找出一种合适的食用胶（提示，可能复配效果好）来加工果冻，探讨出制作果冻的一种配方，要求所制的果冻具有较好的弹性、韧性、甜酸比及合适的颜色。5 实验
8、结果5.1 食用胶在冷水热水中的溶解情况琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶等食用胶(0.2%)在冷水、热水中的溶解情况如表 1。表 1 食用胶在冷热水中溶解现象琼脂 卡拉胶 海藻酸钠 CMC 黄原胶冷水 不溶解 不溶解 小部分溶解，大部分浮于水面大部分溶解 不溶解，且悬浮于溶液中热水 完全溶解 溶解，且表 溶解，且表 完全溶解 溶解，且表面较多泡沫 面少许泡沫 面较多泡沫在实验过程中，在冷水中只有 CMC 溶解情况较好，其余基本不溶解；但是加热后五种食用胶都基本溶解，出现气泡有可能是由于搅拌的原因，也可能由于食用胶自身的原因。5.2 琼脂凝胶性能的研究分别配置 0.1%到 0.5%的琼脂，
9、加热溶解再冷却后，0.1%到 0.3%的琼脂溶液都不发生凝固，0.4% 的琼脂溶液部分凝固，0.5%的琼脂溶液完全凝固。所以琼脂的最低凝胶浓度是 0.5%在最低凝胶浓度的 0.5%基础上，配置 0.5%到 0.9%的琼脂，并测定其凝胶强度、凝固点、熔点的变化情况。不同浓度的琼脂凝胶强度如表 2 和图 1。表 2 不同浓度的琼脂溶液的凝胶强度浓度 W1(g) W2(g) S(cm2)凝胶强度（g/cm 2） 0.5% 102.08 103.42 0.071 18.873 0.6% 9610 104.51 0.071 118.451 0.7% 97.92 106.47 0.071 120.4230
10、.8% 100.06 110.20 0.071 142.8170.9% 99.10 114.70 0.071 219.7180.50% 0.60% 0.70% 0.80% 0.90%050100150200250凝 胶 强 度 （g/cm2 ）不 同 浓 度 琼 脂 溶 液 的 凝 胶 强 度表 2 不同浓度琼脂凝胶强度的变化如图所示，琼脂的凝胶强度随浓度的变化而不断增大，但是在测定 0.5%琼脂的凝胶强度时，可能由于本组成员对测定方法还不够熟悉，所以数据与正常值偏差较大。不同浓度的琼脂的凝固点和熔点如表 4 和图 3表 4 不同浓度琼脂的凝固点、熔点变化0.5% 0.6% 0.7% 0.8%
11、 0.9%凝固点/ 33.3 37.2 33.0 35.0 35.5熔点/ 73.8 70.5 71.2 70.8 69.20.50% 0.60% 0.70% 0.80% 0.90%01020304050607080凝 固 点/熔 点/不 同 浓 度 琼 脂 的 凝 固 点 、 熔 点 变 化表 3 不同浓度琼脂凝固点、熔点的变化理论上来说，随着浓度增加琼脂的熔点和凝固点也逐渐增大。 但是从实验数据上看，琼脂的凝固点、熔点与浓度并无明显关系，可能的原因是对刚好凝固和刚好熔点时刻判定不准，或者是温度计读数不准的问题。5.3 在最低凝胶浓度下，在其溶液中加入一定相同浓度（0.2%）的卡拉胶、海藻酸
12、钠、CMC、黄原胶，观察其凝胶强度的变化。其结果如下表 5 和图 4 所示。表 5 不同食用胶加入后的琼脂的凝胶强度食用胶 W1(g) W2(g) S(cm2) 凝胶强度（g/cm2）空白组 102.08 103.42 0.071 18.873卡拉胶 99.86 105.94 0.071 85.634海藻酸钠 99.8 102.26 0.071 34.648CMC 106.48 110.05 0.071 50.282黄原胶 98.62 103.98 0.071 75.493空 白 组 卡 拉 胶 海 藻 酸 钠 CMC 黄 原 胶0102030405060708090不 同 食 用 胶 对 琼
13、 脂 特 性 的 影 响凝 胶 强 度图 4 不同食用胶对琼脂特性的影响由图可知，一定浓度的琼脂与一定浓度的不同食用胶复配时会对其凝胶强度产生不同的影响；琼脂与卡拉胶或黄原胶都明显增加胶体的凝胶强度，与卡拉胶复配尤为明显。但是前文已证实空白对照组数据有问题，不能比较琼脂与海藻酸钠和 CMC 复配是增强还是减少凝胶强度。5.3 卡拉胶凝胶性能研究分别配置 0.1%到 0.8%的卡拉胶，加热溶解再冷却后，0.1%到 0.4%的卡拉胶溶液都不发生凝固， 0.5%到 0.8%的卡拉胶溶液都完全凝固。所以卡拉胶的最低凝胶浓度是 0.5%。在最低凝胶浓度的 0.5%基础上，配置 0.5%卡拉胶溶液，分别加
14、入 0.2%的KCl、CaCl2 时，其凝胶强度的变化如表 6 和图 5。表 6 加入不同金属盐的卡拉胶的凝胶强度食用胶 W1(g) W2(g) S(cm2) 凝胶强度（g/cm 2）卡拉胶 101.57 103.43 0.196 9.490 卡拉胶+KCl 98.03 102.94 0.196 25.051 卡拉胶+CaCl2 102.23 109.45 0.196 36.837 卡 拉 胶 卡 拉 胶+KCl 卡 拉 胶+CaCl20510152025303540加 入 不 同 金 属 盐 的 卡 拉 胶 凝 胶 强 度凝 胶 强 度图 5 加入不同金属盐的卡拉胶的凝胶强度如上图所示，在卡
15、拉胶中加入氯化钾与氯化钙溶液对提高卡拉胶的凝胶强度有明显的促进作用，而且，氯化钙的作用大于氯化钾的作用。5.4 海藻酸钠凝胶性能研究5.4.1 海藻酸钠与钙盐复配使用在一定浓度（0.5%）的海藻酸钠溶液中分别加入 0.3%的CaCO3、 CaCl2、CaSO 4、CaH 2PO4（钙盐配成溶液后再加入） ，观察其是否形成凝胶和凝胶状态如何，包括能否形成凝胶、形成凝胶快慢、凝胶形态等。结果如表 7。表 7 海藻酸钠（0.5%）中加入不同钙盐（0.3%）的凝胶状态 是否凝胶 凝胶状态海藻酸钠+ CaCO 3 微凝 浑浊液体，微溶，有些许粘稠海藻酸钠+ CaCl 2 凝胶 透明液体中有块状白色胶状沉淀海藻酸钠+ CaSO 4 微凝 粘稠状液体中含有较多小颗粒白色不溶物海藻酸钠+ CaH 2PO4 微凝些许浑浊，白色微小颗粒不溶物及胶块状物体析出5.4.2 在上述两种基础上再加入一定的柠檬酸酸柠檬酸配成溶液后再加入，其凝胶状况如表 8。表 8 加入不同钙盐的海藻酸钠再加入柠檬酸的凝胶状态是否凝胶 凝胶状态海藻酸钠 否 有很多小气泡，不凝海藻酸钠+ CaCO 3 是凝胶效果非常好，果冻状，胶状物里却还有小颗粒沉淀海藻酸钠+ CaCl2 是有些许胶状沉淀海藻酸钠+ CaSO4 是凝胶效果好，有流动状态，沉淀，胶状物不消失海藻酸钠+ CaH 2
