不同凍干輔料對(duì)蜂王漿共晶點(diǎn)的影響

譚韓英，仇厚援，陳文學(xué)，張志恒，吳莉宇，王 強(qiáng)，*

(1.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?71100;2.浙江省植物有害生物防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥殘留檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江杭州310021)

蜂王漿又稱為蜂皇漿、王漿或蜂乳，是哺育蜂舌腺和上顎腺共同分泌的乳白色或淡黃色、奶油狀的天然漿狀物，有著極強(qiáng)的保健功能和醫(yī)療作用。蜂王漿凍干粉，即通過真空冷凍干燥方法加工制成的脫水蜂王漿粉末［1］?，F(xiàn)代干燥技術(shù)中，真空冷凍干燥被公認(rèn)為是生產(chǎn)高品質(zhì)脫水食品的首選方法。在冷凍干燥過程中，物料預(yù)凍的最終溫度以其共晶點(diǎn)為依據(jù)。為保證物料完全凍結(jié)，預(yù)凍溫度要比物料的共晶點(diǎn)低5～10℃［2］。共晶點(diǎn)是凍干過程中的重要參數(shù)，而不同的凍干輔料對(duì)其影響各不相同［3］。李云飛等人采用電阻法研究的幾種物料共晶點(diǎn)，結(jié)果表明不同添加劑下物料的共晶點(diǎn)不一樣［4］。A.P 等人研究表明異丙醇的添加降低了頭孢唑林鈉的共晶點(diǎn)［5］。程建明等人研究表明氯化鈉、檸檬酸三鈉和PVP 對(duì)黃芪多糖共晶點(diǎn)影響較大，葡萄糖和乳糖的作用較弱［6］。本文研究不同的凍干輔料對(duì)蜂王漿共晶點(diǎn)影響的變化規(guī)律，以找到蜂王漿共晶點(diǎn)影響最大輔料，從而為縮短凍干時(shí)間，降低能耗，為凍干研究提供依據(jù)。目前，共晶點(diǎn)的測(cè)定方法主要有電阻測(cè)定法、熱差分析測(cè)定法、低溫顯微鏡直接觀察法和數(shù)字公式計(jì)算法等。電阻法是根據(jù)阿侖尼烏斯電離學(xué)說，即電解質(zhì)溶于水能不同程度地離解成正負(fù)離子，離解程度決定于物質(zhì)的性質(zhì)以及它們?cè)谌芤褐械臐舛?，?dāng)溶液溫度下降時(shí)，其電阻會(huì)隨著溶液結(jié)晶逐漸增大，溶液全部凝結(jié)為固體時(shí)，溶液中離子就會(huì)失去自由活動(dòng)的能力，導(dǎo)致溶液電阻突然增大，此電阻值突變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即為共晶點(diǎn)［7］。電阻測(cè)定法具有測(cè)定步驟明了、測(cè)量范圍廣、測(cè)定準(zhǔn)確、便于實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，因此，本實(shí)驗(yàn)采用電阻法對(duì)蜂王漿的共晶點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮蜂王漿 蜂之語(yǔ)提供的2012 年4 月份采集的;麥芽糊精、β-環(huán)狀糊精、阿拉伯膠 食品級(jí)。

DW-86L626 低溫冰柜 海爾;萬(wàn)用表 CN60M/WNG-01;低溫溫度計(jì) 中西泰安;真空冷凍干燥機(jī) Labconco公司。

1.2 樣品制備

樣品制備參照文獻(xiàn)［8 -9］

1.2.1 蜂王漿 蜂王漿從冰箱中取出，置于室溫中，解凍待用。

1.2.2 麥芽糊精水溶液的配制 分別稱取7.5、10.0、12.5g 麥芽糊精于200mL 燒杯中，分別加入相應(yīng)質(zhì)量的蒸餾水，攪拌均勻，即得到7.5%、10%、12.5%麥芽糊精溶液。

1.2.3 β-環(huán)糊精水溶液配制 分別稱取0.5、1.0、1.5gβ-環(huán)糊精于200mL 燒杯中，分別加入相應(yīng)質(zhì)量的蒸餾水，攪拌均勻，即得到0.5%、1.0%、1.5%β-環(huán)糊精。

1.2.4 阿拉伯膠水溶液配制 分別稱取0.5、1.0、1.5gβ-環(huán)糊精于200mL 燒杯中，分別加入相應(yīng)質(zhì)量的蒸餾水，攪拌均勻，即得到0.5%、1.0%、1.5%阿拉伯膠溶液。

1.2.5 樣品液的配制 稱取1.2.1 蜂王漿50g 9 份于200mL 燒杯中，分別加入50g 1.2.2～1.2.4 所配制輔料溶液，攪拌均勻，待測(cè)定。另稱取1.2.1 蜂王漿50g 一份于200mL 燒杯中，加50mL 蒸餾水，攪拌均勻，待測(cè)定，作為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

設(shè)計(jì)如圖1，所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)定蜂王漿的共晶點(diǎn)，用萬(wàn)用表作電阻計(jì)，低溫溫度計(jì)作測(cè)溫元件，凍結(jié)在冰柜中完成。實(shí)驗(yàn)時(shí)把測(cè)溫探頭和電阻電極平行插入食品物料的中心位置，并保持一定的間距，用導(dǎo)線引出冷凍設(shè)備后接入測(cè)試系統(tǒng)［10］。在溫度變化過程中，通過萬(wàn)用表和低溫溫度計(jì)同步讀取蜂王漿的電阻值和溫度。

圖1 蜂王漿共晶點(diǎn)測(cè)定裝置簡(jiǎn)圖Fig.1 Diagram of royal jelly eutectic point measuring equipment

2 結(jié)果與分析

按照1.3 方法進(jìn)行測(cè)定，以溫度為橫坐標(biāo)，電阻為縱坐標(biāo)，得到物料的溫度與電阻變化曲線。一般將物料的凍結(jié)過程分成晶核形成階段、冰晶成長(zhǎng)階段和共晶區(qū)階段這三個(gè)階段［11］。在晶核形成階段，物料剛從流體的狀態(tài)慢慢變成凝固的狀態(tài)，內(nèi)部還有大量可以自由移動(dòng)的正負(fù)離子，因此電阻變化并不明顯;在冰晶成長(zhǎng)階段，物料的表面已經(jīng)出現(xiàn)冰晶，且隨著溫度的下降，內(nèi)部冰晶的數(shù)量也在增加，這將導(dǎo)致能自由移動(dòng)帶電離子數(shù)目減少，因此，在第二階段，物料的電阻會(huì)逐漸增大;在共晶區(qū)階段，物料被徹底凍結(jié)，帶電離子運(yùn)動(dòng)停止，電阻值發(fā)生突變，一般將電阻突然增大時(shí)的溫度定為共晶點(diǎn)溫度［12-13］。

由圖2 可以看出，在0～-12℃之間，電阻的變化很緩慢，說明蜂王漿中還存在大量可以自由移動(dòng)的帶電離子，-12～-20℃之間，冰晶體不斷形成，溶質(zhì)析出，溶液基本固化，電阻逐漸增大。根據(jù)前面所描述的共晶點(diǎn)確定條件，得出對(duì)照蜂王漿的共晶點(diǎn)-22℃。

圖2 對(duì)照蜂王漿溫度與電阻變化曲線Fig.2 Curves of the control royal jelly resistance values changing with temperature

圖3 是添加不同濃度的麥芽糊精的蜂王漿與對(duì)照蜂王漿的溫度電阻變化曲線圖。從圖中可以看出，在0～-22℃之間，在相同溫度下，添加12.5%麥芽糊精的蜂王漿所對(duì)應(yīng)的電阻大于其他處理的。但在共晶區(qū)，不同處理的電阻突變區(qū)不一樣，添加麥芽糊精的蜂王漿比對(duì)照蜂王漿其電阻突然增大時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度較高。

圖3 對(duì)照蜂王漿與添加麥芽糊精的蜂王漿溫度與電阻變化的曲線Fig.3 Curves of the control royal jelly and royal jelly added maltodextrin resistance values changing with temperature

圖4 是添加不同濃度的β-環(huán)糊精的蜂王漿與對(duì)照蜂王漿的溫度電阻變化曲線圖。從圖中可以看出，在共晶區(qū)，添加0.5%、1%的β-環(huán)糊精的蜂王漿的電阻突變區(qū)幾乎一樣，且這兩個(gè)處理的突變點(diǎn)很明顯，添加1.5%β-環(huán)糊精的蜂王漿變化趨勢(shì)比較平緩。

圖4 對(duì)照蜂王漿與添加β-環(huán)糊精的蜂王漿溫度與電阻變化的曲線Fig.4 Curves of the control royal jelly and royal jelly added β-cyclodextrins resistance values changing with temperature

圖5 是添加不同濃度的阿拉伯膠的蜂王漿與對(duì)照蜂王漿的溫度電阻變化曲線圖。從圖中可以看出，在共晶區(qū)，添加0.5%、1%的阿拉伯膠的蜂王漿的電阻突變區(qū)幾乎一樣，與對(duì)照蜂王漿相比，添加阿拉伯膠的蜂王漿其共晶點(diǎn)更低。

圖5 對(duì)照蜂王漿與添加阿拉伯膠的蜂王漿溫度與電阻變化的曲線Fig.5 Curves of the control royal jelly and royal jelly added gum arabic resistance values changing with temperature

根據(jù)圖2～圖5，由公式計(jì)算得出添加不同輔料及其不同濃度時(shí)所得共晶點(diǎn)，結(jié)果如表1。

表1 添加不同輔料的共晶點(diǎn)測(cè)量結(jié)果Table 1 The result of royal jelly added excipients eutectic point

由表1 可以發(fā)現(xiàn)，三種添加劑對(duì)蜂王漿共晶點(diǎn)均有影響，其中麥芽糊精會(huì)提高其共晶點(diǎn);隨添加濃度的增大而提高，阿拉伯膠會(huì)降低其共晶點(diǎn)，但隨著添加濃度的增大共晶點(diǎn)有所提高。β-環(huán)糊精濃度在0.5%時(shí)，會(huì)提高其共晶點(diǎn)，而隨著β-環(huán)糊精濃度的增大，蜂王漿共晶點(diǎn)會(huì)降低。

3 結(jié)論

除了制冷溫度影響外，影響凍結(jié)程度最主要的就是溶液的性質(zhì)，物料共晶點(diǎn)是常作為凍結(jié)最終溫度的判斷依據(jù)。在凍結(jié)過程中，隨著溫度的降低，其不同溶質(zhì)的水溶液溶解度也發(fā)生變化。阿拉伯膠是阿拉伯半乳糖寡糖、多聚糖和蛋白糖的混合物，β-環(huán)糊精是環(huán)狀低聚糖，麥芽糊精是介于淀粉和淀粉糖中的多糖，其不同性質(zhì)對(duì)蜂王漿共晶點(diǎn)影響不同。本實(shí)驗(yàn)研究表明，不同的凍干輔料對(duì)蜂王漿共晶點(diǎn)影響各不相同，為蜂王漿凍干工藝提供一定的依據(jù)。在凍干過程中，了解物料的共晶點(diǎn)為節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益有巨大作用。

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