全 文 ： 2008, Vol. 29, No. 11 食品科学 ※基础研究110
薜荔籽果胶凝胶特性的研究
梁瑞红，毕双同，刘成梅，刘 伟，刘玮琳，张兆琴
(南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，南昌大学中德食品工程中心，江西 南昌 330047)
摘 要：本实验采用 LFRA 质构仪测定不同影响因素对薜荔籽果胶凝胶强度的影响，初步探讨了薜荔籽果胶的凝
胶特性和凝胶机理。实验结果表明，薜荔籽果胶在室温条件下，0.5% 浓度的溶液就可形成凝胶；溶胶温度越高
(50～100℃)，其凝胶强度越大；薜荔籽果胶凝胶的 pH 值范围为 3～6，最佳 pH 值为 4；糖对薜荔籽果胶的凝胶
强度影响较小，最佳糖添加量是 20%；金属离子对其影响最大，影响效果依次为：Cu2+ ＞ Fe3+ ＞ Ca2+ ＞ Mg2+ ＞
K+。对薜荔籽果胶分子作用力的初步考察结果表明：疏水作用、氢键作用、静电作用在薜荔籽果胶形成凝胶的
过程中均起到关键作用，疏水作用影响最大。
关键词：薜荔籽；果胶；凝胶特性；凝胶机理；凝胶强度
Study on Gelling Properties of Ficus pumila Linn. Seed Pectin
LIANG Rui-hong，BI Shuang-tong，LIU Cheng-mei，LIU Wei，LIU Wei-lin，ZHANG Zhao-qin
(State Key Laboratory of Food Science and Technology, Sino-German Food Engineering Center,
Nanchang University, Nanchang 330047, China)
Abstract ：The purpose of this study was to investigate the gelling properties and gelling mechanism of Ficus pumila Linn. seed
pectin by using LFRA texture analyzer to determine the influence of different factors on gelling strength of the pectin. The results
showed that the optimum concentration for Ficus pumila Linn. seed pectin to gelate is 0.5% at room temperature. The higher the
temperature of sol is, the stronger the gelling strength.The scope of gelling pH is between 3 and 6, and the best condition for gelation
is pH 4. Sugar has little influence to the gelling strength of Ficus pumila Linn. seed pectin. The most suitable addition amount of
sugar is 20%. Metal ions have the strongest influence to gelation. The effects of metal ions on gelation are ranked as Cu2+＞Fe3+
＞Ca2+＞Mg2+＞K+. Hydrogen bond, electrostatic force and hydrophobic interaction are contributing factors to the formation
of Ficus pumila Linn. seed pectin gel, while hydrophobic interaction affects the most.
Key words：Ficus pumila L. seed；pectin；gelling property；gelling mechanism；gelling strength
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2008)11-0110-04
收稿日期：2008-07-11
基金项目：教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队项目(IRT0540)
作者简介：梁瑞红(1966-)，女，副教授，博士，主要从事天然产物研究与开发。E-mail：oicry@163.com
薜荔亦称木莲、鬼馒头。桑科，常绿藤本，主
产于我国中部和南部。早在唐代时当地人已会用薜荔果
实加工凉粉，明清时薜荔入食已很普遍了。20 世纪 90
年代以来，以薜荔果实为原料加工的商品化的粗加工凉
粉问世。薜荔籽中果胶含量高(约 10.8%) [1]，主要集中
在薜荔籽表皮层 [ 2 - 3 ]。薜荔籽果胶中甲氧基含量为
6.01%，酯化度为 37%，属于低甲氧基果胶(甲氧基含量
低于 7%)[4]。目前，国内外对薜荔籽果胶的研究主要是
提取和化学成分的分析，对其流变学和凝胶特性的研究
还没有报道 [ 5 ]。
凝胶性是果胶的主要性质之一，但国内对其研究较
少。汪海波以 X-T21 型质构仪研究了低酯果胶凝胶性能
和相关影响因素[6]。刘贺等通过流变学方法研究了酰胺
化桔皮果胶的胶凝性质并进行相关的动力学分析[7]。低
酯果胶的凝胶特性受果胶浓度、体系 pH 值、离子种类
和含量等因素的影响[6]。本实验以水提醇沉薜荔籽得到
的果胶为原料，分别测定浓度、p H 值、温度、糖、
Ca2+、K+ 等金属离子等因素对薜荔籽果胶的凝胶形成条
件和凝胶质构性能的影响，以了解薜荔籽果胶的凝胶特
性，为薜荔籽果胶的实际应用提供理论指导。
NaCl 可以降低静电作用，尿素(Urea)干扰氢键作
用，十二烷基磺酸钠 ( S D ) 降低疏水作用，通过分析
SDS、Urea、NaCl 对薜荔籽果胶凝胶强度的影响，初
步探讨薜荔籽果胶的凝胶机理[8-13]。
111※基础研究 食品科学 2008, Vol. 29, No. 11
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
薜荔果实，2007 年 8 月购于井冈山；乙醇为 95％
食用级，尿素、十二烷基磺酸钠(SDS)、CuCl2、FeCl3、
MgCl 2、CaCl 2、KCl、NaCl 等试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
LFRA 质构仪 美国 BROOKFIELD 公司；DHG-
9145A 鼓风干燥箱 上海一恒公司；CJJ-931 六联磁力加
热搅拌器 江苏金城国胜公司；2004-21 超级恒温水浴
锅 常州国华公司；RCT basic 磁力搅拌器、M20 粉碎
磨、T10 basic 分散机 德国 IKA 公司；FreeZone12L
冻干机 美国 Labconco 公司。
1.3 方法
1.3.1 提取方法
薜荔果实晒干→皮籽分离→高温短时灭酶→ 50℃水
提 20min→ 120目滤布过滤→ 60％乙醇醇沉→ 120目滤布
过滤→除蛋白→去离子→二次醇沉→冷冻干燥→粉碎→
低温储藏备用
1.3.2 凝胶强度测定方法
试样(50ml)放置在质构仪上测定凝胶强度，探头：
TA11，25.4mm DLA/35mm LONG；压缩速度 P=1mm/s；
压缩距离：h=10mm；凝胶高度：H=40mm；取样率：
10 0 个 / s。
测定参数定义：脆性：曲线中第一个明显的断裂
值；硬度；曲线中第一个压缩循环的峰值力；凝胶强
度硬度 / 探头底部接触面积(N/cm2)；凝胶弹性：A2/A1；
黏附力：曲线中最大的负力；黏附性：负数区域的面
积，A 3。
1.3.3 各因素对薜荔籽果胶凝胶性能的影响
1.3.3.1 浓度
分别配制浓度为 0.4%、0.5%、0.75%、1%、1.25%、
1.5% 的果胶溶液，电炉加热至沸腾，取出，室温放置，
用温度计插入其中，观察它们凝胶时的温度及其凝胶速
度(从果胶溶液开始凝胶计时直到凝胶完全)。
1.3.3.2 温度
分别配制 0.6% 果胶溶液 50ml，用分散机均质 1min
后，在 50、60、70、80、90、100℃下磁力搅拌 20min，
冷却至室温后 4～8℃冰箱冷藏过夜，测凝胶强度。
1.3.3.3 pH 值
室温下，用 HCl(柠檬酸)配制梯度 pH 值水溶液，加
入果胶，配制成 0.6% 果胶溶液，用分散机均质 1min 后，
室温下磁力搅拌 20min，4～8℃冰箱冷藏过夜，测凝胶
强 度 。
1.3.3.4 蔗糖
室温下，配制不同梯度蔗糖溶液，加入果胶，配
制成 0.6％果胶溶液，用分散机均质 1min 后，室温下磁
力搅拌 2 0 mi n，4～8℃冰箱冷藏过夜，测凝胶强度。
1.3.3.5 金属离子
80℃下溶解 0 .2% 的果胶溶液，移取梯度 CuCl 2、
(FeCl3、MgCl2、CaCl2、KCl)溶液 1ml 至 50ml 果胶溶液
中，使溶液中金属离子( mg ) / 果胶( g )值为 0、5、1 0、
15、20、25，80℃下磁力搅拌 20min，冷却至室温后
4～8℃冰箱冷藏过夜，测凝胶强度。
1.3.4 分子间作用力
1.3.4.1 静电作用、氢键作用、疏水作用
80℃下溶解 0.7% 的果胶溶液，移取梯度浓度 SDS
(尿素、NaCl)溶液 1ml 至 50ml 果胶溶液中，使溶液中
SDS (尿素、NaCl)浓度达到 0、0.02%、0.04%、0.06%、
0.08%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、
0.7%，分散机均质 1min，80℃磁力搅拌 20min，冷却
至室温后 4～8℃冰箱冷藏过夜，测凝胶强度。
2 结果与分析
2.1 各影响因素对薜荔籽果胶凝胶强度的影响
2.1.1 薜荔籽果胶浓度对果胶凝胶的影响
如表 1 所示，室温下，当果胶溶液浓度达到 0 .5%
以上时，溶液就会形成无色透明胶凝。随浓度的增大，
凝胶速度加快，胶凝温度降低。其原因是果胶溶液浓
表1 不同浓度的果胶凝胶温度与凝胶时间
Table 1 Gelling time and gel temperature of different concen-
trations of Ficus pumila Linn. seed pectin
浓度(%) 胶凝温度(℃) 凝胶速度
1.50 68 0.5min之内即凝胶
1.25 63 2min即凝胶
1 55 5min内凝胶
0.75 37 15min左右凝胶
0.50 30(接近室温) 1h后凝胶
0.40 25 室温长时间保存，弱凝胶
图1 测定参数
Fig.1 Test parameters
250
200
150
100
50
0
-50
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
硬度
负
荷
(g
)
时间(s)
脆性
A1 A2
A3 黏附力
2008, Vol. 29, No. 11 食品科学 ※基础研究112
度越高时，形成的凝胶网络结点数就越多，结构越致
密，因而凝胶强度增大，凝胶速度加快，并且在较高
温度下也可以形成凝胶。
2.1.2 温度对果胶凝胶的影响
如图 2 所示，果胶溶胶温度越高，凝胶强度也越
大。分析其原因可能是温度越高，果胶水化越快、越
充分，所以形成网络结构强度越大，凝胶强度也越大。
2.1.3 pH 值对果胶凝胶的影响
薜荔籽果胶在自然条件下显弱酸性(pH5)，如图 3 所
示，薜荔籽果胶凝胶范围较宽(pH3～6)，在 pH 值为 4
时，薜荔籽果胶形成的凝胶强度最大；pH ＜ 4 或 pH ＞
4 时，果胶凝胶强度降低，当 pH ＜ 2 时，不形成凝胶，
pH ＞ 8 时，形成紫色溶液。如图 4 所示，柠檬酸果胶
凝胶强度变化曲线趋势和 HCl 果胶凝胶强度变化曲线相
同，在同等 pH 值下，柠檬酸果胶凝胶强度要大于 HCl
果胶凝胶强度。
酸性介质(pH1～3)中，果胶中的糖苷键和酯健会
发生水解，致使果胶的凝胶强度降低甚至不形成凝
胶。在碱性环境下，由于缺少氢键而导致果胶不能形
成凝胶，而且碱性介质中，果胶会发生皂化反应而被
脱脂化。
2.1.4 糖对果胶凝胶的影响
2.1.5 金属离子对果胶凝胶的影响
如图 6 所示，金属离子相比 pH 值、糖等因素对薜
荔籽果胶的凝胶强度影响更为显著，影响效果依次为：
Cu2+ ＞ Fe3+ ＞ Ca2+ ＞ Mg2+ ＞ K+。Cu2+ 的影响范围很宽，
而 Fe3+ 的影响范围很窄(0～15mg/g 果胶)。Cu2+ 和 Fe3+ 可
如图 5 所示，糖对薜荔籽果胶的凝胶强度有一定的
影响，当糖的添加量达到 2 0 % 时，薜荔籽果胶的凝胶
强度最大，当糖含量＜ 20% 或＞ 20% 时，果胶凝胶强
度降低，糖的添加可以降低系统水分活度，使疏水作
用的形成更加容易，提高果胶的凝胶强度。但是过量
会竞争氢键作用，导致果胶的凝胶强度的降低。
图2 温度影响压缩曲线及凝胶强度变化曲线
Fig.2 Compression curves and gelling strength curve affected
by temperature
350
250
150
50
-50
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
负
荷
(g
)
时间(s)
100℃
90℃
80℃
70℃
60℃
50℃
凝
胶
强
度
50 60 70 80 90 100
温度(℃)
40
30
20
10
0
-10
图3 pH(HCl)影响的压缩曲线及凝胶强度变化曲线
Fig.3 Compression curves and gelling strength curve affected by
pH (HCl)
负
荷
(g
)
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
时间(s)
pH4
pH6 pH5
pH3
pH2
凝
胶
强
度
1 2 3 4 5 6
pH
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
负
荷
(g
)
图6 金属离子影响的凝胶强度的变化曲线
Fig.6 Gelling strength curves of different metal ions
0 5 15 20 25 30 750
Cu2+
金属离子(mg/g果胶)
Fe3+
Ca2+
Mg2+
K+
60
50
40
30
20
10
0
-10
负
荷
(g
)
图4 pH(柠檬酸)影响的压缩曲线及凝胶强度变化曲线
Fig.4 Compression curves and gelling strength curve affected by
pH (citric acid)
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
pH4
时间(s)
pH6
pH5
pH3
pH2
凝
胶
强
度
1 2 3 4 5 6
pH
图5 糖影响的压缩曲线及凝胶强度变化曲线
Fig.5 Compression curves gelling strength curve affected by
sugar
70
50
30
10
-10
负
荷
(g
)
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
20%
时间(s)
40%
30%
50%
60% 10 20 30 40 50 60
糖浓度(%)
10%
凝
胶
强
度
113※基础研究 食品科学 2008, Vol. 29, No. 11
2.2 薜荔籽果胶凝胶的主要作用力
由图 8 可知，在 S D S、尿素、N a C l 影响下，薜
荔籽果胶的凝胶强度均能降低到 0，说明疏水作用、氢
键作用、静电作用在薜荔籽果胶形成凝胶的过程中均起
到了关键作用，而且三个作用力缺一不可。SDS(分子
量 272.38)在较低的浓度下就可以让果胶的凝胶强度降为
0，尿素(分子量 60.02)使果胶凝胶强度有缓慢的下降趋
以使薜荔籽果胶瞬间形成凝胶，发生预凝胶现象，致
使压缩过程中出现不规则曲线(如图 7 所示)。Ca2+ 的最佳
添加量为 20mg/g 果胶。Mg2+ 最佳添加量为 15mg/g 果胶。
K + 对薜荔籽果胶凝胶强度影响不大，即使添加量达到
750mg/g 果胶，果胶凝胶强度也没有显著变化。如图 7
所示，Mg 2+、K + 对薜荔籽果胶的凝胶强度影响相对较
小，但是可以显著的增加果胶的凝胶弹性。
势，NaCl(分子量 58.44)则是使凝胶强度先增大后急速降
低。假设一个分子作用一个作用力的话，则说明薜荔
籽果胶在形成凝胶的过程中疏水基团的个数比氢键和离
子键要少，而氢键的数目最多。所以，薜荔籽果胶受
到疏水作用的影响最大。如图 9 所示，在压缩过程中，
凝胶均出现断裂现象，说明果胶网络节点已受到破坏，
硬度已受到影响。
3 结 论
研究结果表明，薜荔籽果胶的凝胶主要受到果胶浓
度、p H值、可溶性固形物含量、金属离子种类和含量
的影响，其凝胶特性符合文献报道的低酯果胶的凝胶特
性。薜荔籽果胶是一种优质的凝胶剂，在自然条件下，
0 . 5 % 以上浓度即可成胶，0 . 2 % 的薜荔籽果胶在添加
20mg/g 的 Ca 2+，就可以达到果冻产品的凝胶强度，适
合应用于弱酸性的体系。少量糖的添加有助与凝胶(最
佳糖添加量为 20%)，金属离子是薜荔籽果胶形成凝胶的
主要影响因素，影响力依次为：Cu 2+ ＞ Fe 3+ ＞ Ca 2+ ＞
Mg 2+ ＞ K +，最佳 Ca 2+ 添加量为 20mg/g 果胶，Mg 2+、
K + 可以明显增加果胶的凝胶弹性。
对薜荔籽果胶分子作用力的初步考察结果表明：疏
水作用、氢键作用、静电作用在薜荔籽果胶形成凝胶
的过程中均起到关键作用，缺一不可。因为薜荔籽果
胶中疏水基团较少，所以在形成凝胶的过程中受到疏水
作用影响最大。不过这还需要通过原子力显微镜(AFM)
和差热分析(DSC)证实和做进一步深入的研究。
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出版社, 2004.
300
250
200
150
100
50
0
-50
负
荷
(g
)
图9 NaCl、尿素、SDS 为 0.04% 的压缩曲线
Fig.9 Compression curves of 0.04% NaCl, urea and SDS
NaCl
尿素
SDS
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
时间(s)
300
250
200
150
100
50
0
-50
负
荷
(g
)
时间(s)
图7 添加15mg/g 金属离子的压缩曲线
Fig.7 Compression curves affected by 15 mg/g different metal ions
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
Cu2+
Fe3+
Ca2+
Mg2+
K+
350
300
250
200
150
100
50
0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70
负
荷
(g
)
浓度(%)
图8 NaCl、尿素、SDS 影响的凝胶强度的变化曲线
Fig.8 Gelling strength curves affected by NaCl, urea and SDS
NaCl
尿素
SDS