葡萄糖漿在不同影響因素下的粘度特性研究*

李碧珠　徐正康　葉曉蕾　羅建勇

（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280）

葡萄糖漿是一種以淀粉為原料在酶或酸的作用下產(chǎn)生的一種淀粉糖漿，主要成分有葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖及以上等。葡萄糖漿具有溫和適中的甜度，良好的抗結(jié)晶性，抗氧化性，適中的粘度，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于糖果、飲料、水果罐頭、面包糕點(diǎn)、餡料、果脯等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

粘度決定著流體的力學(xué)特征，是流體的重要物性參數(shù)之一，影響著流體的傳熱和傳質(zhì)特性，反映著流體在流動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)部阻力。常用的粘度指標(biāo)包括動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度，本研究所指的粘度是動(dòng)力粘度。

葡萄糖漿作為一種粘稠性液體，其粘度不僅影響生產(chǎn)、運(yùn)輸時(shí)的泵送摩擦力，還與被加工產(chǎn)品的口感、粘度、成型均息息相關(guān)。目前關(guān)于葡萄糖漿粘度的研究報(bào)道很少，本文通過(guò)研究干物質(zhì)含量、溫度、pH、糖種類(lèi)等對(duì)葡萄糖漿粘度的影響，以期為葡萄糖漿的運(yùn)輸、泵送、應(yīng)用等方面提供理論數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

葡萄糖漿，廣州雙橋股份有限公司。

葡萄糖、蔗糖、HCl、NaOH，均為分析純，廣州化學(xué)試劑廠；D-果糖（≥99.0%）、麥芽糖（≥98.0%，HPLC），上海麥克林生化科技有限公司。

1.2　主要儀器設(shè)備

DV2T-RV型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，美國(guó)博勒飛公司；Seven Compact型pH計(jì)；ML204型電子分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；高效液相色譜儀，美國(guó)Waters公司；DK-S28型數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；DR-A1型折光儀，愛(ài)拓中國(guó)分公司；C-MAG HP4型加熱板，德國(guó)艾卡公司。

1.3　試驗(yàn)方法

1.3.1　干物質(zhì)含量對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

稱取一定量的葡萄糖漿，將其分別配制成干物質(zhì)含量為60%～80%（梯度為1%） 的21組溶液，測(cè)定各溶液在35℃下的粘度。

1.3.2　溫度對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

稱取一定量的葡萄糖漿，將其配制成干物質(zhì)含量為75%的溶液，通過(guò)恒溫水浴系統(tǒng)，分別控制其溫度為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，測(cè)定溶液在不同溫度下的粘度。

1.3.3　pH對(duì)葡萄糖粘度的影響

稱取一定量的糖漿，分別調(diào)節(jié)pH至3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，調(diào)整各溶液的干物質(zhì)為75%，并在35℃下測(cè)定其粘度。

1.3.4　添加糖種類(lèi)對(duì)糖漿粘度的影響

稱取一定量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖，分別配制成干物質(zhì)含量為30%的溶液，以葡萄糖漿質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的比例向葡萄糖漿中添加以上糖溶液，混合均勻后調(diào)整干物質(zhì)含量為75%，測(cè)定各溶液在35℃下的粘度。

2　結(jié)果與討論

2.1　干物質(zhì)含量對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

在溫度為35℃時(shí)，不同干物質(zhì)含量葡萄糖漿的粘度曲線如圖1所示。由圖1可知，隨著干物質(zhì)含量的增大，葡萄糖漿粘度也在增大。粘度在干物質(zhì)含量60%～65%范圍內(nèi)的變化較小，在干物質(zhì)含量65%～75%范圍內(nèi)逐步增加，在干物質(zhì)含量75%～80%范圍內(nèi)由 1 228 mPa·s增大至 10 900 mPa·s，變化顯著。這是由于糖漿中干物質(zhì)含量增加，分子間距離縮短，糖漿內(nèi)部具有更強(qiáng)的分子內(nèi)聚力，致使糖漿粘度發(fā)生了改變；當(dāng)干物質(zhì)含量達(dá)到75%后，粘度隨干物質(zhì)含量的增加而顯著增加，表明當(dāng)分子間距離縮短到一定程度后，分子間的內(nèi)聚力會(huì)急劇大幅度增加。

2.2　溫度對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

圖1　干物質(zhì)含量對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

在干物質(zhì)含量為75%時(shí)，溫度與葡萄糖漿粘度的關(guān)系如圖2所示。由圖2可知，隨著溫度的增加，糖漿的粘度呈下降趨勢(shì)，15℃時(shí)糖漿粘度為9 220 mPa·s，60 ℃時(shí)糖漿粘度下降至 237.5 mPa·s。這是因?yàn)橐后w分子的粘度主要來(lái)源于分子間內(nèi)聚力，當(dāng)溫度升高時(shí)，體積膨脹，分子間距離增大，分子間的摩擦力減小，糖漿的流動(dòng)性增大，表現(xiàn)為隨著溫度的升高，糖漿粘度下降。

圖2　溫度對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

2.3　pH對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

在干物質(zhì)含量為75%，溫度為35℃時(shí)，pH與葡萄糖漿粘度的關(guān)系如圖3所示。由圖3可知，在不同pH下，葡萄糖漿的粘度相差不大，說(shuō)明糖漿的pH對(duì)其粘度無(wú)顯著影響。pH變化會(huì)破壞溶液中的氫鍵，但氫鍵的作用力遠(yuǎn)小于分子間的內(nèi)聚力，而糖漿的粘度主要來(lái)源于分子間的內(nèi)聚力，因此pH對(duì)糖漿的粘度幾乎無(wú)影響。

圖3　pH對(duì)葡萄糖漿粘度的影響

2.4　添加不同糖類(lèi)對(duì)糖漿粘度的影響

在干物質(zhì)含量為75%且溫度為35℃時(shí)，添加不同糖類(lèi)對(duì)糖漿粘度的影響如圖4所示。由圖4可知，當(dāng)添加的糖類(lèi)為單糖（葡萄糖、果糖）時(shí)，糖漿粘度變化顯著，隨著添加比例的增加，糖漿粘度在不斷地減小；當(dāng)添加的糖類(lèi)為二糖（蔗糖、麥芽糖）時(shí)，糖漿粘度變化較小。由此可知，單糖對(duì)糖漿粘度的影響較二糖明顯，這是由于粘度本質(zhì)是分子間的作用力，分子量越大，其粘度則越大。果糖的加入比葡萄糖更大程度地降低糖漿的粘度，這是由于果糖含有酮基，葡萄糖含有醛基，添加葡萄糖的糖漿溶液中含有更多的碳?xì)滏I，當(dāng)溶液中碳?xì)滏I越多，其內(nèi)部摩擦力也越大，則溶液的粘度也越大。因此同等條件下添加果糖的糖漿粘度比添加葡萄糖的更小。同理，添加麥芽糖的糖漿中含有更多的碳?xì)滏I，所以添加麥芽糖的糖漿溶液的粘度高于添加蔗糖的糖漿。綜合得出，添加不同糖類(lèi)的糖漿粘度大小排序?yàn)椋禾砑欲溠刻牵咎砑诱崽牵咎砑悠咸烟牵咎砑庸恰?/p>

圖4　不同糖類(lèi)對(duì)糖漿粘度的影響

3　結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖漿粘度與干物質(zhì)含量密切相關(guān)，干物質(zhì)含量越高，糖漿粘度越大。提高溫度會(huì)增大分子間的距離，因此溫度的升高會(huì)導(dǎo)致葡萄糖漿粘度下降。pH變化會(huì)破壞糖漿中的氫鍵，但氫鍵的作用力遠(yuǎn)小于分子間內(nèi)聚力，因此pH對(duì)糖漿粘度幾乎無(wú)影響。不同糖類(lèi)的添加，改變了糖漿組分構(gòu)成，從而影響糖漿的粘度；添加麥芽糖會(huì)緩慢增加糖漿的粘度，加入蔗糖、果糖、葡萄糖均導(dǎo)致糖漿粘度下降，其中蔗糖導(dǎo)致糖漿粘度下降的幅度最小，果糖的幅度最大。以上研究結(jié)果可為葡萄糖漿的生產(chǎn)運(yùn)輸和應(yīng)用提供理論參考。

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