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1、食用胶凝胶特性的研究及果冻的制作摘要：本实验利用琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶作为实验原料，观察比较不同食用胶在不同情况下的溶解情况，以及研究琼脂、卡拉胶和海藻酸钠的凝胶性能，发现：仅琼脂、卡拉胶既不溶于冷水，也不溶于热水，但总体而言，5种食用胶在热水中的溶解情况均较冷水好。琼脂的最低凝胶浓度为0.4%，卡拉胶的为0.5%；琼脂的复配后，其凝胶强度、凝固点和熔点都有所增大。在卡拉胶中加入一定浓度的盐也可改善其凝胶性能，且KCl的作用比CaCl2作用明显。海藻酸钠中添加钙盐不能使其形成凝胶，但是添加柠檬酸钠则改善凝胶效果。根据对不同食用胶凝胶性能的探究，制作果冻时选择0.
2、3%的卡拉胶与0.3%的琼脂复配，作为果冻原料，同时加入柠檬黄和胭脂红，使其呈现橙色。关键词：琼脂 卡拉胶 海藻酸钠 CMC 黄原胶 凝胶性能 果冻制作前 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。果冻是以食用胶和食糖等为主要原料， 经煮胶、
3、调配、灌装、杀菌等工序加工而成的胶冻食品。果冻以其爽滑的口感和宜人的口味受到广大消费者特别是妇女、儿童、年青人的喜爱，是一种热销的休闲食品。食用胶的应用对果冻的凝胶特性和口感形成非常重要。对于食用胶及其复配在果冻中的应用等方面，前人已做过不少研究。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，结合实验室现有的条件，通过学生动手实践，了解琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶的凝胶特性，并通过实验研究的结果，探讨出制作果冻的方案。1实验仪器与材料1.1 实验材料与试剂1.1.1实验材料琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、CMC、黄原胶1.1.2实验试剂CaCO3、CaCl2、Ca
4、SO4、CaH2PO4、KCl、柠檬酸、蔗糖、色素（红、黄、蓝）1.2 实验仪器50mL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）、电炉（1台）、电子天平（共用）2实验方法2.1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较细玻璃棒（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
5、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。凝胶强度的计算公式为： W2-W1凝胶强度（g / cm2）= （式中S为玻璃棒的截面积）S2.2凝胶体凝固点的测定取50mL胶体溶液，倒入烧杯中，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。2.3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
6、的水浴中加热，使凝胶温度慢慢上升，观察玻璃珠落下（液体恰将其没过）的温度即为凝胶的融点。3实验步骤3.1比较食用胶溶解情况琼脂、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。即称取食用胶0.1g，加冷水或热水50ml。3.2琼脂凝胶性能的研究3.2.1找出琼脂的最低凝胶浓度设计琼脂的浓度分别为0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，即分别称取0.05g，0.10g，0.15g，0.20g，0.25g的琼脂。3.2.2测不同浓度琼脂凝胶的性质变换琼脂浓度，其凝胶强度、凝固点、熔点如何变化（至少变换5个）。3.2.3测琼脂与不同食用胶的复配后的凝胶性质固定
7、琼脂浓度（0.4%），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。3.3卡拉胶凝胶性能研究3.3.1找出卡拉胶的最低凝胶浓度设计卡拉胶的浓度分别为0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，即分别称取0.05g，0.10g，0.15g，0.20g，0.25g，0.30g的卡拉胶，加50ml蒸馏水。3.3.2不同盐对卡拉胶凝胶性能的影响在相同浓度（0.6%）的卡拉胶溶液中分别加入一定浓度（0.2%）的KCl、CaCl2 时， 其凝胶强度与不加离子有何不同。3.4海藻酸钠凝胶性能研究3.4.1不同盐对海藻酸钠凝胶情况的影响在一定浓度
8、（0.5%）的海藻酸钠溶液中加入一定相同浓度（0.3%）的CaCO3、CaCl2、CaSO4、CaH2PO4，观察其是否形成凝胶，凝胶状态如何（只观察凝胶状态，不用测凝胶强度）。3.4.2柠檬酸与不同盐类对海藻酸钠凝胶性能的影响在上述两种基础上再加入一定的柠檬酸，观察其凝胶状况（只观察凝胶状态，不用测凝胶强度）。3.5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。4实验记录与结果4.1不同食用胶在冷水、热水中的溶解情况实验结果记录如表1。表1 五种食用胶(浓度0.2%)在冷水
9、、热水中的溶解情况食用胶种类琼脂卡拉胶海藻酸钠CMC黄原胶在冷水中的溶解情况溶液较混浊，粉末分散在水中，片刻后沉于杯底溶液较混浊，细小絮凝物颗粒均匀分散于溶液中溶液较澄清，有较多软胶块浮于液面溶液澄清，有较少软胶块浮于液面液体混浊，呈稀米汤样在热水中的溶解情况溶液较浑浊，粉末分散在水中溶液较澄清，有少量较硬较厚的凝块沉于杯底溶液较澄清，有少许疏松的软胶薄片，静置片刻后软胶薄片全溶，有细小气泡浮于液面溶液很澄清，CMC溶解度好，溶液中仅有极少量的小片凝胶，静置片刻后，凝胶全溶溶解度低，形成较多软胶块浮于水面，但溶液澄清度较冷水中好结果：相同浓度的不同食用胶，在水中的溶解情况各不相同。琼脂和卡拉胶
10、不溶于冷水，但加热可溶；海藻酸钠不溶于冷水，但溶于热水；CMC可部分溶于冷水，完全溶于热水；黄原胶在冷水中形成浑浊液，在热水中可部分溶解。五种食用胶在冷水中的澄清到浑浊排序依次为：CMC海藻酸钠琼脂卡拉胶黄原胶。五种食用胶在热水中得澄清到浑浊排序依次为：CMC海藻酸钠琼脂卡拉胶黄原胶。4.2琼脂凝胶性能的研究4.2.1琼脂的最低凝胶浓度实验结果记录如表2。表2 琼脂的最低凝胶浓度0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%是否可凝固否否否是是结果：实验证实琼脂的最低凝胶浓度为0.4%。4.2.2不同浓度琼脂的凝胶性质不同浓度琼脂的凝胶强度、凝固点和融点的变化见下表3。表3 不同浓度琼脂凝胶强度、凝
11、固点、熔点的变化0.6%0.7%0.8%0.9%1.0%W1164.90166.22168.35169.18166.98W2171.27173.68176.92177.83181.04玻璃棒直径（cm）0.30.30.30.30.3凝固点()34.535.536.037.038.0熔点6064677072凝胶强度（g / cm2）89.72105.07120.70121.83198.03结果：由表3数据可知，琼脂的凝胶强度、凝固点和熔点都随着琼脂浓度的增加而增大。4.2.3琼脂与不同食用胶的复配后的凝胶性质浓度为0.4%琼脂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，
12、其凝胶强度变化测定的具体数据见表4。表4 琼脂与不同食用胶复配后凝胶强度变化食用胶种类空白卡拉胶海藻酸钠CMC黄原胶W1164.9096.9088.3097.8094.40W2171.27106.6097.27106.62103.90玻璃棒直径（cm）0.30.30.30.30.3凝胶强度（g / cm2）89.72136.62126.34124.22133.80结果：与空白对照(0.6%琼脂)相比，琼脂与不同食用胶复配后的凝胶强度有较为明显的增大。其中，琼脂与卡拉胶复配时，其凝胶强度增加最大，与CMC复配时，其凝胶强度增加最小。4.3卡拉胶凝胶性能研究4.3.1卡拉胶的最低凝胶浓度卡拉胶的最
13、低凝胶浓度见下表5。表5 卡拉胶的最低凝胶浓度0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%是否可凝固否否否否是是结果：由表5可知，卡拉胶的最低凝胶浓度为0.5%。4.3.2不同盐对卡拉胶凝胶性能的影响浓度为0.2%KCl、CaCl2对浓度为0.6%的卡拉胶凝胶性能的影响数据如表6所示。表6 KCl、CaCl2对卡拉胶凝胶性能的影响加入离子种类空白KClCaCl2W196.5199.12102.21W298.53106.48109.60玻璃棒直径（cm）0.30.30.3凝胶强度（g / cm2）28.45103.6661.83结果：与浓度为0.6%的卡拉胶相比，加入KCL、CaCL2均能提
14、高其凝胶强度。而且加入等浓度的KCL、CaCL2时，KCL能更大的增加凝胶的强度。4.4海藻酸钠凝胶性能研究4.4.1不同盐对海藻酸钠凝胶情况的影响在0.5%的海藻酸钠溶液中加入0.3%的CaCO3、CaCl2、CaSO4、CaH2PO4后，观察其凝胶情况，实验结果记录如表7。表7 不同盐海藻酸钠凝胶情况的影响溶液种类CaCO3CaCl2CaSO4CaH2PO4凝胶状况不凝不凝不凝不凝实验结果表明，在海藻酸钠溶液中加入以上四种钙盐时，海藻酸钠无法形成凝胶。4.4.2柠檬酸与不同盐类对海藻酸钠凝胶性能的影响在上述四种溶液中加入0.15%的柠檬酸后，观察海藻酸钠凝胶情况的变化，实验数据记录如表8。表8 柠檬酸与不同离子对海藻酸钠凝胶性能的影响溶液种类CaCO3CaCl2CaSO4CaH2PO4加入柠檬酸钠均可形成凝胶实验结果表明，加入柠檬酸钠后，原来无法形成凝胶的四种溶液可形成凝胶。4.5果冻的研制根据实验所用的各种食用胶，分析比较它们的凝胶性能（包括凝胶强度、凝固点和融点），最终选用3%卡拉胶与3%琼脂复配作为加工果冻的方案，并加入一滴柠檬黄和一滴胭脂红，可制作出有弹性和韧性，具有橙色色彩的果冻。5实验分析与讨论5.1 对琼脂凝胶性能的分析与讨论琼脂不溶
