低?；Y(jié)冷膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合體系液-固轉(zhuǎn)變流變學(xué)表征

陳 青 馬慧婷 陸海霞 姚蘭英

(浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院， 杭州 310018)

低?；Y(jié)冷膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合體系液-固轉(zhuǎn)變流變學(xué)表征

陳 青 馬慧婷 陸海霞 姚蘭英

(浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院， 杭州 310018)

采用流變學(xué)方法研究了低?；Y(jié)冷膠(LA)和酪蛋白酸鈉(SC)復(fù)合體系的液-固轉(zhuǎn)變，對(duì)比了儲(chǔ)能模量、損耗模量交點(diǎn)法和Winter準(zhǔn)則，并利用非等溫動(dòng)力學(xué)模型研究了LA/SC復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，Winter準(zhǔn)則更適用于表征LA/SC復(fù)合體系的液-固轉(zhuǎn)變。對(duì)于LA/SC復(fù)合體系而言，酪蛋白酸鈉存在一個(gè)臨界質(zhì)量濃度0.005 g/mL，當(dāng)體系內(nèi)酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度低于該臨界值時(shí)，酪蛋白的添加對(duì)凝膠溫度影響不大，但當(dāng)酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度超過(guò)該臨界值時(shí)，酪蛋白酸鈉的添加會(huì)顯著地降低復(fù)合體系的凝膠溫度。復(fù)合體系的松弛指數(shù)隨著酪蛋白濃度的升高呈先增大后降低的變化趨勢(shì)，而分形維數(shù)則隨著酪蛋白濃度的升高呈先減小后增大的變化趨勢(shì)。非等溫動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，復(fù)合體系的凝膠可以分為2個(gè)階段。

結(jié)冷膠； 酪蛋白酸鈉； 液-固轉(zhuǎn)變； 流變學(xué)

引言

在食品工業(yè)中，為了獲得較好的口感和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，通常會(huì)將蛋白質(zhì)和多糖復(fù)配使用，蛋白質(zhì)和多糖相互作用機(jī)理的研究，有助于食品加工生產(chǎn)中開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)新產(chǎn)品[1-4]。蛋白質(zhì)和多糖都可以形成凝膠，凝膠在形成過(guò)程中，體系會(huì)經(jīng)歷從液態(tài)到固態(tài)的相轉(zhuǎn)變，掌握凝膠的液-固轉(zhuǎn)變對(duì)于指導(dǎo)食品加工具有重要的意義[5-6]。

酪蛋白是牛奶中最重要的蛋白質(zhì)，決定了牛奶的加工性質(zhì)。結(jié)冷膠是由少動(dòng)鞘脂單胞菌產(chǎn)生的一種新型微生物多糖，具有用量少、耐酸耐熱、良好的香味釋放性和復(fù)配性等特點(diǎn)，日益受到食品業(yè)界的青睞[7]。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)于酪蛋白和多糖相互作用研究主要集中在卡拉膠、果膠等膠體上。EGHBAL等[8]研究發(fā)現(xiàn)，酪蛋白酸鈉和低甲氧基果膠可以在pH值為3的條件下凝聚，該凝聚物可用來(lái)制備可食用膜，當(dāng)酪蛋白酸鈉/低甲氧基果膠復(fù)配比為0.05時(shí)，可食用膜的力學(xué)性能最優(yōu)。KOBORI等[9]發(fā)現(xiàn)在中性條件下，酪蛋白酸鈉和黃原膠分子結(jié)合不會(huì)引起體系明顯相分離，而在酪蛋白等電點(diǎn)處會(huì)促進(jìn)黃原膠分子鏈的聚集。關(guān)于酪蛋白和結(jié)冷膠相互作用機(jī)理的研究還鮮有報(bào)道。

目前，用于表征食品體系液-固轉(zhuǎn)變的方法很多[10-13]，如順磁共振、核磁共振、差示掃描量熱法和流變學(xué)方法等。其中動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)試在小應(yīng)變條件下進(jìn)行，其過(guò)程不會(huì)對(duì)試樣本身結(jié)構(gòu)造成影響或破壞，且在小應(yīng)變條件下呈現(xiàn)的線性粘彈響應(yīng)對(duì)材料形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化十分敏感，可以獲得有關(guān)體系分散狀態(tài)、結(jié)構(gòu)變化方面重要的信息[14-16]。因此，利用流變學(xué)方法研究體系的液-固轉(zhuǎn)變行為在國(guó)內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注。鑒于此，本文以酪蛋白酸鈉和低?；Y(jié)冷膠為研究對(duì)象，利用流變學(xué)方法考察酪蛋白酸鈉/低?；Y(jié)冷膠復(fù)合體系的液-固轉(zhuǎn)變，探究濃度對(duì)復(fù)合體系凝膠溫度的影響，并對(duì)復(fù)合體系凝膠動(dòng)力學(xué)進(jìn)行考察，以期為我國(guó)乳品工業(yè)的加工與質(zhì)量調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低?；Y(jié)冷膠(LA)，食品級(jí)，美國(guó)CP Kelco公司；酪蛋白酸鈉(SC)，食品級(jí)，Sigma公司；疊氮化鈉，分析純，東陽(yáng)市天宇化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JZ78-1型磁力攪拌器，杭州通用電子儀表廠；電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；AR-G2型流變儀，美國(guó)TA公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 復(fù)合溶液的制備

在室溫(20℃)下將適量的結(jié)冷膠粉末加入到去離子水中，充分溶脹24 h，于90℃下進(jìn)行磁力攪拌，直至結(jié)冷膠粉末完全溶解形成澄清透明的溶液，即可制得結(jié)冷膠水溶液。酪蛋白酸鈉溶液的配制則是在室溫下將適量酪蛋白酸鈉粉末加入到去離子水中，磁力攪拌5 h直至酪蛋白酸鈉全部溶解，添加3 mmol/L的疊氮化鈉作為抑菌劑。之后將酪蛋白酸鈉溶液和結(jié)冷膠溶液在70℃下混合，即得LA/SC復(fù)合溶液。

復(fù)合溶液中低?；Y(jié)冷膠的質(zhì)量濃度為0.01 g/mL，酪蛋白酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為0.003、0.005、0.008、0.010、0.015、0.020 g/mL。

1.3.2 流變特性測(cè)定

采用AR-G2型旋轉(zhuǎn)流變儀進(jìn)行流變測(cè)試，平行板模式，平行板直徑為60 mm。動(dòng)態(tài)溫度掃描頻率0.5～10 rad/s，溫度10～45℃，降溫速度1℃/min。動(dòng)態(tài)頻率掃描的頻率范圍0.1～20 rad/s，應(yīng)變5%(以確保測(cè)試在線性粘彈范圍內(nèi)進(jìn)行)，溫度15～35℃。測(cè)試前將暴露在空氣中的試樣表面涂一層甲基硅油，以防止測(cè)試過(guò)程中水分揮發(fā)。

每組測(cè)試均做3次平行測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 LA/SC復(fù)合體系液-固轉(zhuǎn)變的流變特性

圖1給出了在降溫過(guò)程中LA/SC復(fù)合體系的動(dòng)態(tài)溫度掃描曲線(為了更好地區(qū)分曲線，不同濃度下的動(dòng)態(tài)溫度掃描曲線進(jìn)行了平移)，可知，在高溫區(qū)域，復(fù)合體系的損耗模量G″大于儲(chǔ)能模量G′，且值很小，表現(xiàn)為典型的粘性流體流動(dòng)特性，隨著溫度的降低，復(fù)合體系的G″和G′均開(kāi)始緩慢增大，開(kāi)始時(shí)，G′和G″增加速率較慢，隨著溫度的降低，二者逐漸接近并交于一點(diǎn)。之后G′和G″迅速增大，G′增大速率大于G″增大速率。當(dāng)溫度較低時(shí)，G′>G″，且基本保持定值，反映出此時(shí)復(fù)合體系為類固體。對(duì)于LA/SC復(fù)合體系而言，在降溫過(guò)程中，復(fù)合體系內(nèi)部由于大分子鏈的聚集形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而使其表現(xiàn)出類固體的特性，說(shuō)明其在降溫過(guò)程中經(jīng)歷了液-固體轉(zhuǎn)變，形成了凝膠。

圖1 不同濃度下LA/SC復(fù)合體系的動(dòng)態(tài)溫度掃描曲線Fig.1 Dynamic temperature sweep curves of LA/SC mixture at different concentrations

關(guān)于高分子體系液-固轉(zhuǎn)變的研究較多，TUNG等[17]認(rèn)為發(fā)生液-固轉(zhuǎn)變時(shí)體系的G′=G″，這種凝膠點(diǎn)的判定方法非常簡(jiǎn)單，已經(jīng)在很多生物大分子凝膠研究中被廣泛使用。由圖1可知，在每一個(gè)濃度下，G′和G″的曲線均相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)的溫度可以認(rèn)為是體系的液-固轉(zhuǎn)變溫度Tg,c。由G′和G″交點(diǎn)法確定出的凝膠溫度Tg,c如表1所示。顯然，當(dāng)酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度低于0.005 g/mL時(shí)，酪蛋白的添加對(duì)體系液-固轉(zhuǎn)變溫度影響不大；當(dāng)酪蛋白酸鈉濃度高于0.005 g/mL時(shí)，隨著體系內(nèi)酪蛋白酸鈉含量的升高，復(fù)合體系的液-固轉(zhuǎn)變溫度會(huì)顯著地移向低溫方向。

表1 LA/SC復(fù)合體系凝膠溫度、松弛指數(shù)和分形維數(shù)Tab.1 Gelation temperature, critical exponent and fractal dimension of LA/SC mixtures

圖3 LA/SC復(fù)合體系頻率掃描曲線Fig.3 Frequency sweep curves of LA/SC mixture

CHAMBON等[18]發(fā)現(xiàn)G′和G″交點(diǎn)法對(duì)于一些大分子體系并不適用，因?yàn)槠渚哂蓄l率依賴性。在LA/SC復(fù)合體系的研究中也觀察到了類似現(xiàn)象，圖2給出了G′和G″交點(diǎn)與頻率的依賴性(為了更好地區(qū)分曲線，不同掃描頻率下的曲線進(jìn)行了平移)。由圖2可見(jiàn)，對(duì)于LA/SC復(fù)合體系而言，測(cè)試頻率會(huì)顯著影響體系的液-固轉(zhuǎn)變溫度，測(cè)試頻率越大，液-固轉(zhuǎn)變溫度越高，當(dāng)測(cè)試頻率為0.5 rad/s時(shí)，G′和G″交點(diǎn)法確定出的凝膠溫度為18.2℃，而當(dāng)測(cè)試頻率增大到10 rad/s時(shí)，G′和G″交點(diǎn)法確定出的凝膠溫度增加至23.5℃。從理論上講，液-固轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)著體系內(nèi)部某種有序結(jié)構(gòu)的形成，是不會(huì)隨著動(dòng)態(tài)測(cè)試頻率改變而改變的。因此，根據(jù)上述結(jié)果認(rèn)為G′和G″交點(diǎn)法不適用于LA/SC復(fù)合體系液-固轉(zhuǎn)變溫度的確定。

圖2 測(cè)試頻率對(duì)LA/SC體系動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量和損耗模量的影響Fig.2 Effects of oscillatory frequency on dynamic storage and loss moduli of LA/SC mixture

圖3給出了LA/SC復(fù)合體系的頻率掃描曲線(圖中ω表示掃描頻率，為了更好地區(qū)分曲線，不同溫度下的頻率掃描曲線進(jìn)行了平移)。由圖3可知，當(dāng)溫度較高時(shí)，體系的G′G″，表現(xiàn)出類固體的流動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)于酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度為0.005 g/mL的體系而言，其液-固轉(zhuǎn)變溫度在32～33℃區(qū)間內(nèi)，而對(duì)于酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度為0.01 g/mL體系而言，其液-固轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間為27～29℃。由此也可看出，酪蛋白酸鈉濃度越高，凝膠溫度越低，說(shuō)明復(fù)合體系在室溫下越不容易形成凝膠。

WINTER[19]研究發(fā)現(xiàn)，在物理凝膠點(diǎn)處，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量G′c和損耗模量G″c依賴于頻率的同一因子變化，公式為

G′c(ω)∝G″c(ω)∝ωn

(1)

在物理凝膠點(diǎn)處動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量和損耗模量與頻率無(wú)關(guān)，公式為

(2)

圖4給出了酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的復(fù)合體系損耗因子tanδ隨溫度的變化關(guān)系曲線?？梢?jiàn)，不同溫度下的tanδ曲線相交于一點(diǎn)，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度就是凝膠溫度Tg,ω。其他濃度的樣品也得到了類似的結(jié)果，利用Winter準(zhǔn)則確定的凝膠溫度Tg,ω如表1所示?？梢?jiàn)，LA/SC復(fù)合體系的n不是一個(gè)定值，其值在0.31～ 0.70之間變化，研究者發(fā)現(xiàn)，不同種類凝膠的n在0～1之間變化。當(dāng)卡拉膠不加鉀離子時(shí)，n在0.18～0.21間變化，添加鉀離子后n則在0.17～0.24范圍內(nèi)[20]。

圖4 損耗因子tanδ頻隨溫度變化曲線Fig.4 Determination of gelation temperature by frequency independent criterion of tanδ for LA/SC mixtures

對(duì)比2種方法，Winter準(zhǔn)則確定出的凝膠溫度Tg,ω均高于G′和G″交點(diǎn)法確定出的凝膠溫度Tg,c，這是因?yàn)镚′和G″交點(diǎn)法與測(cè)試頻率相關(guān)，因此認(rèn)為Winter準(zhǔn)則更適用于LA/SC復(fù)合體系凝膠溫度的確定。

很多研究表明，隨著體系內(nèi)多糖含量的增加，體系的凝膠溫度會(huì)升高[21]。由表1可見(jiàn)，酪蛋白酸鈉濃度對(duì)復(fù)合體系凝膠溫度影響顯著，對(duì)于LA/SC復(fù)合體系而言，酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度存在一個(gè)臨界值0.005 g/mL，當(dāng)體系內(nèi)酪蛋白酸鈉濃度低于該臨界值時(shí)，酪蛋白的添加對(duì)凝膠溫度影響不大，但當(dāng)酪蛋白酸鈉濃度超過(guò)該臨界值時(shí)，體系的凝膠溫度則隨著酪蛋白含量的升高而呈線性關(guān)系降低，此時(shí)凝膠溫度Tg,ω和酪蛋白酸鈉質(zhì)量濃度Csc之間的關(guān)系符合：Tg,ω=36.23-8.3Csc。THOMAR等[22]對(duì)不同pH值環(huán)境中酪蛋白酸鈉熱凝膠行為進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著體系內(nèi)酪蛋白酸鈉濃度的降低，體系的凝膠溫度逐漸升高。

2.2 松弛指數(shù)、分形維數(shù)與濃度的關(guān)系

分形維數(shù)可以反映大分子聚集體的內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及相互作用，MUTHUKUMAR[23]發(fā)現(xiàn)，松弛指數(shù)與分形維數(shù)符合

(3)

式中d——空間維數(shù)

通常，d取值為3，根據(jù)式(3)，可以計(jì)算出LA/SC復(fù)合體系的分形維數(shù)，結(jié)果列于表1中。對(duì)于所研究的體系而言，df的值在1.51～2.09之間，n越小，df越大，說(shuō)明體系結(jié)構(gòu)越致密。由表1可知，LA/SC復(fù)合體系的n隨著酪蛋白酸鈉濃度的增大出現(xiàn)了先增大后降低的變化趨勢(shì)，而df則出現(xiàn)了先減小后增大的變化趨勢(shì)，這說(shuō)明，LA/SC復(fù)合凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨著酪蛋白酸鈉濃度的升高先疏松后致密。

PACEK等[24]在研究酪蛋白酸鈉/海藻酸復(fù)合體系時(shí)發(fā)現(xiàn)，相分離使得海藻酸鈉形成球狀顆粒。REDIGUIERI等[25]發(fā)現(xiàn)，酪蛋白酸鈉/果膠復(fù)合體系中存在富含果膠的連續(xù)相和富含酪蛋白酸鈉的球形分散相，果膠會(huì)吸附到酪蛋白膠束的表面并起到穩(wěn)定作用。課題組在進(jìn)行LA/SC復(fù)合凝膠的凝膠特性研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，LA會(huì)聚集形成纖維，纖維再聚集形成海綿狀的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而酪蛋白酸鈉則呈球狀聚集體填充或吸附在低?；Y(jié)冷膠形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。當(dāng)SC和LA混合后，LA會(huì)吸附在SC表面。溫度降低時(shí)，LA分子會(huì)從無(wú)規(guī)卷曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p螺旋構(gòu)象，雙螺旋構(gòu)象會(huì)聚集形成聯(lián)接區(qū)，并最終與SC一起形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)體系內(nèi)結(jié)冷膠濃度較高時(shí)，LA分子鏈聚集形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而SC以顆粒狀鑲嵌或填充在LA形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，多糖含量較高，多糖分子之間發(fā)生碰撞的幾率增大，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為致密。當(dāng)酪蛋白酸鈉濃度較高時(shí)，因?yàn)橄喾蛛x，酪蛋白酸鈉形成連續(xù)相，低?；Y(jié)冷膠則變?yōu)榉稚⑾啵识藭r(shí)體系的致密程度主要與酪蛋白酸鈉的濃度相關(guān)，酪蛋白酸鈉濃度越高，體系越致密。

2.3 LA/SC復(fù)合體系凝膠非等溫動(dòng)力學(xué)研究

凝膠動(dòng)力學(xué)研究通常采用的方法是在固定的溫度下進(jìn)行時(shí)間掃描，即利用等溫動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行考察。凝膠的形成是與時(shí)間和溫度緊密相關(guān)的過(guò)程，相比于等溫動(dòng)力學(xué)模型，非等溫動(dòng)力學(xué)模型將溫度和時(shí)間的影響有機(jī)結(jié)合，可以用來(lái)表征很多生物大分子的凝膠動(dòng)力學(xué)過(guò)程。YOON等[26]認(rèn)為如果降溫/升溫是等速過(guò)程，在降溫/升溫過(guò)程中非等溫動(dòng)力學(xué)模型可表示為

(4)

式中m——反應(yīng)級(jí)數(shù)t——時(shí)間k0——頻率因子Ea——活化能R——?dú)怏w常數(shù)T——絕對(duì)溫度

圖5 LA/SC復(fù)合體系的非等溫動(dòng)力學(xué)擬合曲線Fig.5 Non-isothermal kinetic fitting curves of LA/SC mixtures

很多研究表明，生物大分子在水溶液中的聚集過(guò)程是二級(jí)反應(yīng)，因此選取反應(yīng)級(jí)數(shù)m=2。圖5給出了SC質(zhì)量濃度為0.003 g/mL的LA/SC復(fù)合體系的非等溫動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果?？梢?jiàn)，LA/SC復(fù)合體系的凝膠可分為2個(gè)階段，第1個(gè)階段(高溫區(qū)域：T1～33.0℃)的凝膠形成主要是由于氫鍵的形成以及結(jié)冷膠構(gòu)象變化引起的雙螺旋鏈的形成。第2階段(低溫：15.0℃～T2)凝膠形成的主要作用機(jī)理是雙螺旋鏈的聚集和聯(lián)接區(qū)的發(fā)展。22.0～25.0℃之間為活化能不連續(xù)區(qū)。研究結(jié)果表明，復(fù)合體系凝膠動(dòng)力學(xué)受試樣的熱歷史影響顯著，溫度較高時(shí)，活化能較大，反映出纏結(jié)高分子與未纏結(jié)高分子之間存在較高的能量位壘，很難形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而溫度較低區(qū)間的活化能較小，說(shuō)明此時(shí)分子鏈之間較易發(fā)生聚集，并最終形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這與YOON等[26]對(duì)角叉膠/黃原膠復(fù)合體系的研究結(jié)果類似。

在其它酪蛋白酸鈉濃度下也得到了類似的結(jié)果，對(duì)于所研究的樣品而言，T1在24.5～27.5℃區(qū)間內(nèi)，T2在22.5～25.0℃區(qū)間內(nèi)，不連續(xù)區(qū)的范圍與酪蛋白鈉含量基本無(wú)關(guān)。LA/SC復(fù)合體系在高溫區(qū)域(T1～33.0℃)的活化能為277.35～478.46 kJ/mol，在低溫區(qū)域(15.0℃～T2)的活化能為112.16～190.53 kJ/mol。酪蛋白酸鈉濃度對(duì)復(fù)合體系活化能的影響不明顯。YOON等[26]發(fā)現(xiàn)角叉膠/黃原膠復(fù)合體系的活化能在T1～55℃時(shí)為118.21～178.81 kJ/mol，25℃～T2時(shí)為83.55～93.43 kJ/mol。顯然，LA/SC復(fù)合體系的活化能明顯高于角叉膠/黃原膠復(fù)合體系的活化能。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用流變學(xué)方法研究了低?；Y(jié)冷膠(LA)和酪蛋白酸鈉(SC)復(fù)合體系的液-固轉(zhuǎn)變，研究結(jié)果表明，Winter準(zhǔn)則更適用于表征LA/SC復(fù)合體系的液-固轉(zhuǎn)變，SC濃度對(duì)復(fù)合體系凝膠溫度影響顯著，當(dāng)SC質(zhì)量濃度低于0.005 g/mL時(shí)，凝膠溫度變化不大，當(dāng)SC質(zhì)量濃度高于0.005 g/mL時(shí)，復(fù)合體系的凝膠溫度會(huì)隨著SC濃度的升高呈直線關(guān)系降低。非等溫動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，LA/SC復(fù)合體系的凝膠過(guò)程可以分為2個(gè)階段，第1個(gè)階段是體系內(nèi)氫鍵的形成和結(jié)冷膠構(gòu)象轉(zhuǎn)變引起的雙螺旋鏈的形成，第2個(gè)階段則是雙螺旋鏈的聚集和聯(lián)結(jié)區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展。

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Rheological Characterization on Liquid-Solid Transition of Low Acyl Gellan/Sodium Caseinate Mixtures

CHEN Qing MA Huiting LU Haixia YAO Lanying

(SchoolofFoodScienceandBiotehnology,ZhejiangGongshangUniversity,Hangzhou310018,China)

The liquid-solid transition of low acyl gellan (LA) and sodium caseinate (SC) mixtures were investigated by using rheological measurements. The liquid-solid transition temperatures were determined from two criteria: the crossover of storage modulusG′ and loss modulusG″, and the Winter’s criterion. The results showed that the Winter’s criterion was more suitable to determine the sol-gel transition temperature. For LA/SC mixtures, there was a critical SC concentration (0.005 g/mL ratio of mass to volume). The concentration of sodium caseinate almost had no influence on the gelation temperature of LA/SC mixtures at or below concentration of 0.005 g/mL. While above 0.005 g/mL, the gelation temperatures of LA/SC mixtures were decreased linearly with the increase of SC concentration. The relaxation critical exponentncan be determined by the Winter’s criterion. There was no universalnfor the gelation in LA/SC mixed solutions, indicating that this gelation belonged to the cross-linking of existing macromolecules. Andnincreased with the increase of SC concentration until SC concentration reached a critical level, after which further increase in SC concentration resulted in a reduction ofn. The fractal dimensiondfwas calculated fromnwithout the screened hydrodynamic interaction or the excluded volume effect and the trend of the change of thedfwas opposite to that ofn. Using a non-isothermal kinetics model, active energy (Ea) during gelation was calculated. However, a discontinuity was observed in the activation energy plots. Based on this, two gelation mechanisms were presumed-association of low acyl gellan gum and sodium caseinate molecules and aggregation of polymer strands.

gellan gum; sodium caseinate; liquid-solid transition; rheology

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.08.038

2016-12-16

2017-02-21

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51103131)、食品科學(xué)與工程浙江省重中之重一級(jí)學(xué)科開(kāi)放基金項(xiàng)目(JYTSP20142091)和浙江大學(xué)高分子合成與功能構(gòu)造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(2015MSF002)

陳青(1976—)，女，副教授，博士，主要從事食品物性學(xué)研究，E-mail： qingchen@mail.zjgsu.edu.cn

TS201.7

A

1000-1298(2017)08-0322-06