全 文 ：第 26卷第 1期
2 00 9年 1月
精 细 化 工
FINECHEMICALS
Vol.26, No.1
Jan.2 0 0 9
食品与饲料用化学品
假酸浆子胶质的乳化性评价＊
涂国云 1 ,王正武 1, 2 ,唐　菠1
(1.江南大学 化学与材料工程学院 , 江苏 无锡　214122;2.上海交通大学 食品科学与工程系 ,上海　201101)
摘要:评价了假酸浆子胶质的乳化性。结果表明 , 假酸浆子胶质能降低油水界面张力;乳状液稳定性随胶质质量
浓度增加而增强 ,加油量增多而下降。乳化温度和贮存温度越高 ,乳状液越不稳定。胶质溶液 pH改变胶质溶液
的黏度进而影响乳状液稳定性。 pH=3时 , 胶质溶液乳化活性(emulsionability, EA)和乳化稳定性(emulsion
stabilityindex, ESI)达最高值 , 分别为 1.247和 63.353h。乳状液粒径随质量浓度和均质压力增大而减小。均质
压力过大会导致乳状液放置后易聚集而不稳定 ,合适的均质压力为 5MPa。
关键词:假酸浆子胶质;乳化性质;乳化稳定性;界面压
中图分类号:TQ91;TS202.3　　文献标识码:A　　文章编号:1003-5214(2009)01-0063-05
EvaluationofEmulsionPropertiesofGuminSeedof
NicandraPhysaloides(L.)Gaertn
TUGuo-yun1 , WANGZheng-wu1, 2 , TANGBo1
(1.SchoolofChemicalandMaterialEngineering, JiangnanUniversity, Wuxi214122, Jiangsu, China;2.Departmentof
FoodScienceandTechnology, ShanghaiJiaotongUniversity, Shanghai201101, China)
Abstract:EmulsionpropertiesofguminseedofNicandraphysaloides(L.)Gaertnwereevaluatedinthis
paper.Theresultsshowedthatthegumhadtheabilitytoreducetheoil-waterinterfacialsurfacetension.
Emulsionstabilityincreasedwithincreaseofgummassconcentrationanddecreasedwithincreaseofoil
massconcentration.Athigheremulsifyingtemperatureandstoragetemperature, theemulsionwasmore
instable.EmulsionstabilitywasafectedbythepHthroughthechangeofthegumsolutionviscosity.At
pH=3, thehighestvaluesofemulsionability(EA)andemulsionstabilityindex(ESI)were1.247and
63.353hrespectively.Theparticlesizeofemulsiondecreasedwithincreaseofmassconcentrationand
homogenizationpressure.Asemulsionwasinstablebyincreasinghomogenizationpresureduringstanding
atshorttimeperiods, thesuitablehomogenizationpressurewas5 MPa.
Keywords:Nicandraphysaloides(L.)Gaertnseedgum;emulsionproperties;emulsionstability;
interfacialpressure
Foundationitem:NationalnaturalsciencefoundationofChina(20676051)
　　亲水胶体除具有增稠和胶凝特性外 ,有些亲水
胶体还具有乳化或乳化稳定性 ,使它们在食品中有
广泛应用[ 1] 。多糖通过增加连续相黏度 ,阻止分散
粒子碰撞和聚集 ,使乳状液得以稳定 。因此 ,由多糖
制备的乳状液的稳定性被认为是 “非吸附的排除稳
定性 ”[ 2, 3] 。乳状液稳定性可用高温保藏或离心分
离等剧烈条件来评价 ,也可用浊度法评价。 Keler提
出的关于球状液滴的光散射理论(Mie理论)表明 ,
＊ 收稿日期:2008-06-04;定用日期:2008-08-25
基金项目:国家自然科学基金项目(20676051)
作者简介:涂国云(1972-),女 ,湖北谷城人 ,江南大学讲师 ,博士研究生 ,师从王正武教授 ,现从事天然产物的分离及性能研究 ,电话:
0510-89880766, E-mail:tugy828@163.com。
DOI :10.13550/j.jxhg.2009.01.018
乳状液的浊度与界面面积有关 [ 4 ～ 7] 。在相同条件
下 ,乳状液浊度越高 ,则乳状液中分散相的总表面积
越大;在分散相体积分数相同条件下 ,分散相的总表
面积越大 ,则乳化形成的分散相液滴粒径越小 ,乳状
液越稳定。
我国食用胶年需求量约 3 ～ 4万 t,国内年产量
仅 1万 t左右 ,远不能满足市场需求 ,只能大量依靠
进口 ,因此开发新型食用胶资源势在必行 。假酸浆
〔Nicandraphysaloides(L.)Gaertn〕俗称冰粉 、蓝花
天仙子等 ,为茄科假酸浆属植物。国内南方各省均
有野生分布 ,现已有很多地区栽培 [ 8] 。假酸浆以全
草 、花 、果 、种子入药 [ 9, 10] 。种子外有一层雾状无毒 、
无色 、无味 、可食用胶质 [ 11 ～ 13] 。在前面论文中作者
研究了假酸浆子胶质溶液的流变特征 [ 14] 。
本文主要研究假酸浆子胶质质量浓度 、乳化温
度 、贮存温度及乳化油量 、pH等对假酸浆子胶质乳
状液稳定性的影响。以期为新型胶质资源的进一步
开发利用提供参考。
1　实验部分
1.1　材料
假酸浆子:购自贵阳农贸市场;大豆色拉油:市
售 。其他试剂均为 CP。
1.2　主要仪器设备
BrookfieldRVDV-Ⅲ型数字流变仪 (美国
Brookfield公司);PHS-3C型精密 pH计(上海雷磁
仪器厂 );Ultra-turraxT25型高速分散机 (德国
Janke＆Kukel公司);APV1000型均质机(丹麦 APV
Instruments公司);UV-754分光光度计(上海精密
科学仪器有限公司);DVT-30滴体积界面张力仪
(德国 KR SS公司);Mastersizer2000型激光粒度仪
(英国 MalvernInstruments公司)。
1.3　方法
1.3.1　假酸浆子胶质提取
称取一定量假酸浆子 ,用双层纱布兜起 。用去
离子水快速冲淋一次 ,时间控制在 30 s以内 ,以防
止胶质损失 。冲淋后立即用纱布包好 ,浸入水中 2
～ 3min,水量以浸没种子为度 ,待胶质溶出后 ,挤压
过滤。重复 3 ～ 5次 ,直至浸提干净(以种皮全部露
出互不粘连为度)。所提胶质呈凝胶状或溶胶状 ,
用异丙醇进行沉淀。收集沉淀 ,低温干燥粉碎备用 。
1.3.2　乳状液制备
参照 Einhorn-Stol等 [ 15]人的方法 ,配制一定质
量浓度的假酸浆子胶质溶液 ,添加一定量的大豆色
拉油 ,用 Ultra-turraxT25型高速分散机以 10 000 r/
min的转速分散 1.5min,得到乳状液 。在考察均质
压力对粒径的影响时 ,将乳状液再用 APV1000型均
质机二级均质 。
1.3.3　假酸浆子胶质的乳化活性 、乳化稳定性测定
刚配好的乳状液于 25℃静置 ,立即用微量进样
器从底部取乳状液 50 μL,稀释于 5 mLρ(SDS)=
0.1 g/dL的十二烷基硫酸钠水溶液中 ,以 SDS水溶
液作对照 ,用分光光度计在 500 nm处测定吸光值
(A);放置 1 h后 , 再次取样测定 。乳化活性
(emulsionability, EA)以初始吸光值 A0表示 ,乳化
稳定性用乳化稳定指数 (emulsionstabilityindex,
ESI)计算。
ESI(h)=A0 ×Δt/ΔA
式中:A0—初始乳状液吸光值;Δt— 1 h;ΔA— 1 h后
吸光值与 A0之差 。
1.3.4　界面张力测定
用 DVT-30滴体积界面张力仪测量不同质量
浓度(0.1 ～ 2 g/L)胶质油 -水界面张力 ,实验温度
25 ℃,此温度下测得纯水表面张力为 72.0 mN/m。
所有测试都进行 3次 ,取算术平均值 。界面压可由
下式计算:
π=γ0 -γ[ 16]
其中:γ0—纯水 -油在 25 ℃时的界面张力 (mN/
m);γ—胶质水溶液 -油在 25 ℃时的界面张力
(mN/m)。
1.3.5　乳状液粒径测定
将制备好的乳状液在 8 ℃保存 ,在 0 h与 24 h
分别使用 Mastersizer2000激光粒度仪测量粒径 ,以
比表面积平均粒径 D[ 3, 2] [ 17]表示:
D[ 3, 2] =∑ nid
3
i
∑nid2i(μm)
其中:ni—粒径为 di的颗粒的数量;di—第 i段粒径
范围内颗粒的直径(μm)。
1.3.6　乳状液黏度测定
用美国 BrookfieldRVDV-Ⅲ型数字流变仪 ,于
25 ℃测定乳状液在不同剪切速率下的黏度 。
2　结果与讨论
2.1　胶质溶液质量浓度对乳状液稳定性的影响
由图 1可见 ,在乳状液体系中 ,当 φ(大豆油)=
40%、贮存温度为 25℃时 ,胶质溶液质量浓度越大 ,
胶质的乳化活性 、乳状液的稳定性及贮存稳定性越
好;乳状液分层时间推迟 ,析出水层高度越小 。这是
因为胶质是大分子乳化剂 ,既具乳化能力 ,也具有稳
定能力。当胶质质量浓度较低时 ,吸附在油 -水界
面上的胶质分子数量较少 ,油滴界面未完全被乳化
剂吸附 ,仍有部分未被吸附定向到界面上 ,因此油滴
·64· 精 细 化 工　FINECHEMICALS　　　　　　　　　　　　　　第 26卷　
间容易形成大分子桥联 ,油滴合并长大而破乳;随胶
质质量浓度增加 ,吸附在界面上的胶质分子数量增
加且排列紧密 , 形成具有黏弹性的界面膜 。根据
Stokes定律[ 3] ,当胶质质量浓度增加 ,连续相黏度就
增加 ,油滴移动速度就会减慢 ,因而乳状液的稳定性
和贮存稳定性随质量浓度增加而增加 。
图 1　胶质溶液质量浓度对乳状液稳定性的影响
Fig.1　Effectofconcentrationofgumsolutiononstabilityof
emulsions
2.2　乳化油体积分数对乳状液稳定性的影响
图 2表明 ,当 ρ(胶质)=10 g/L、贮存温度为室
温时 ,随乳化油体积分数增高 ,假酸浆子胶质的乳化
活性增加 ,但乳状液稳定性变差 ,分层时间变短 ,分
层程度变大 。由 Mie理论可知 ,分散相(油相)的体
积分数对乳状液稳定性有较大影响。当吸附在油 -
水界面上的乳化剂含量保持不变时 ,随分散相(油
相)体积分数增加 ,乳状液的总界面面积增加 ,就需
要有更多乳化剂铺展在界面上 ,才能使乳状液稳定;
并且分散相体积分数越高 ,局部聚结速度明显加快 ,
乳状液也越不稳定 。实验结果表明 ,体系中乳化油
添加量越低 ,胶质溶液质量浓度越高 ,形成乳状液的
稳定性就越好。
图 2　乳化油体积分数对乳状液稳定性的影响
Fig.2　Efectofoilvolumefractiononstabilityofemulsions
2.3　乳化温度对乳状液稳定性的影响
图 3可见 ,在 ρ(胶质)=10 g/L、φ(大豆油)=
40%时 ,乳化温度对乳状液稳定性有很大影响。胶
质可吸附于油 -水界面 ,使其界面张力略微降低 ,因
而容易形成乳状液 。乳化的油滴被吸附在油滴表面
的胶质所稳定 ,形成具有黏弹性的界面膜 ,以防止油
滴聚集和乳状液破乳。乳化温度越高 ,胶质的乳化
活性 、乳状液稳定性越差。由于胶质黏度随温度升
高而降低 [ 14] ,根据 Stokes公式 ,颗粒沉降速度与黏
度成反比 ,黏度越小 ,沉降速度越大 ,即乳状液越容
易分层;同时由于乳化温度越高 ,小液滴相互碰撞而
合并成大液滴的机会越多 ,液滴粒径变大 ,导致乳状
液体系越不稳定。另外 ,较高温度下乳化形成的乳
状液在恢复到室温过程中 ,有可能会发生相转变 ,而
导致乳状液失稳[ 18] 。适当降低乳化温度可提高乳
状液稳定性 ,但如果温度太低 ,黏度会过大 ,颗粒间
阻力过大 ,不易混合乳化。乳化温度选择 25 ℃为
宜。
图 3　乳化温度对胶质乳状液稳定性的影响
Fig.3　 Effectofemulsificationtemperatureonstabilityof
emulsions
2.4　贮存温度对乳状液稳定性的影响
ρ(胶质)=10g/L、φ(大豆油)=40%的乳状液
在不同贮存温度下的稳定性见图 4。
图 4　贮存温度对胶质乳状液稳定性的影响
Fig.4　Effectofstoragetemperatureonstabilityofemulsions
·65·第 1期 涂国云 ,等:假酸浆子胶质的乳化性评价
　　图 4表明 ,贮存温度越高 ,乳状液越不稳定 ,出
现分层时间越短 ,分层程度越强。这是由于乳状液
属热力学不稳定体系 ,温度升高 ,连续相黏度降低 ,
界面膜强度下降 ,容易破裂;同时分散液滴的布朗运
动加快 ,相邻两个液滴之间的碰撞频率增加 ,容易发
生聚集或聚结等现象 ,导致乳状液不稳定 。
2.5　pH对乳状液稳定性的影响
pH的改变对胶质溶液的黏度有较大影响 。假
酸浆子胶质溶液在低 pH时 , 溶液的表观黏度
大 [ 14] 。连续相黏度的增加阻止了分散粒子的碰撞
和聚集 ,减慢了液滴的移动速度 ,使乳状液得以稳
定 。从图 5可看出 ,乳状液的稳定性与胶质溶液的
黏性是正相关的 。
ρ(胶质)=10 g/L, φ(油)=40%,贮存温度 25℃
图 5　pH对胶质乳状液稳定性的影响
Fig.5　EfectofpHonstabilityofemulsions
2.6　乳状液的粒径
乳状液的形成需要能量 ,一般通过高速分散和
高压均质给体系输入一定能量后 ,才能形成乳状
液 [ 18] 。均质时 ,物料在高压下通过均质阀的狭缝 ,
在剪切力 、冲击力和空穴效应共同作用下形成细小
液滴 ,使体系具有非常高的表面能。如果体系中存
在乳化剂 ,趋向油 -水界面并在油滴表面吸附 ,就能
降低界面张力和体系自由能 ,形成稳定的乳状液 。
均质效果可用均质后乳状液中分散相液滴(胶粒)
的粒径来描述。一般胶粒的粒径小 ,则均质效果好 ,
不同条件下乳状液的粒径大小见图 6。
在 V(大豆油)∶V(胶质溶液)=1∶2时 ,粒径随
胶质质量浓度增加而减小(图 6a)。由于胶质质量
浓度增加 ,有更多的胶质吸附在液滴表面上 ,有利于
分散液滴形成。且随时间推移 ,粒径都有所增大 ,表
明乳化后的液滴有自动聚集成大颗粒的倾向。在胶
质质量浓度低时 ,这种聚集倾向更明显 ,乳状液更不
稳定 。这与考察质量浓度的影响时 ,用乳化稳定指
数表征乳状液的稳定性一致 。
a—efectofmassconcentration;b—efectofhomogenizationpressurewith
themassconcentrationof12g/L
V(大豆油)∶V(胶质溶液)=1∶2,贮存温度 25℃
图 6　不同条件下乳状液的粒径
Fig.6　Particlesizeofemulsionatdifferentstates
随均质压力增加 ,所得乳状液液滴的平均粒径
逐渐减小 ,但放置一段时间后(图 6b),乳状液容易
分层 。这是因为均质压力增高时 ,液滴粒径变小而
形成大量新界面 。由 Mie理论可知 ,乳状液的表面
积大大增加 ,如果体系中乳化剂的量不足以包覆所
有新形成的界面 ,就会使体系的总自由能增大 ,因而
分散成的细小颗粒 ,具有自动合并成大颗粒的趋势
以降低自由能。由于液滴变大 ,乳状液易分层。所
以必须选择合适的均质压力以制备稳定的乳状液 ,
合适的均质压力选为 5MPa。
2.7　乳状液的黏度
当 V(大豆油)∶V(胶质溶液)=1∶2时 ,不同胶
质质量浓度 , 乳状液黏度随剪切率的变化见图 7。
随胶质质量浓度升高 ,乳状液黏度升高 。剪切率升
高 ,乳状液黏度下降 ,体系属于非牛顿型流体 ,且剪
切变稀性质随胶质质量浓度增大而进一步增强。
·66· 精 细 化 工　FINECHEMICALS　　　　　　　　　　　　　　第 26卷　
V(大豆油)∶V(胶质溶液)=1∶2,贮存温度 25℃
图 7　不同胶质质量浓度时乳状液的黏度(25 ℃)
Fig.7　Viscosityofoil-in-wateremulsionsstabilizedwithgumat
differentmassconcentrations(25℃)
2.8　胶质对油 -水界面压的影响
假酸浆子胶质对大豆油 -水与橄榄油 -水体系
界面压的影响见图 8。
图 8　不同胶质质量浓度时油 -水界面压与油相流速的关系
Fig.8　Interfacialpressureofseedgumatoil-waterinterface
againstflowrateofoil(Sub-phasemassconcentrationof
gumsolutionsfrom0.1g/Lto2 g/L, 25 ℃)
　　胶质在界面上的吸附及所产生的压力上升可分
3个阶段:(1)胶质分子向界面迁移;(2)在界面上
吸附渗透;(3)分子可能变形后重新排列以使自由
能最低 [ 19] 。由图 8看出 ,假酸浆子胶质具有降低油
-水界面张力倾向 ,但效果并不明显。降低界面张
力能力随其质量浓度升高而升高。胶质质量浓度高
时 ,在相同平衡时间内 ,会有更多胶质分子吸附在油
水界面上 。实验发现 ,胶质对不同体系所产生的界
面差异较显著 。由于不同油相分子结构有差异 ,导
致界面压差异 。胶质在橄榄油 -水界面产生的界面
压比在大豆油 -水界面高。
3　结论
随假酸浆子胶质质量浓度增加 ,胶质乳化性和
乳状液稳定性增强;乳化油量增多 ,乳状液稳定性下
降;贮存温度越高 ,乳状液越不稳定。胶质溶液 pH
改变胶质溶液黏性 ,进而影响乳状液稳定性 ,乳状液
稳定性与黏性正相关。胶质溶液具有降低油 -水界
面张力能力 ,并随其质量浓度升高而升高 ,在橄榄油
-水界面产生的界面压比在大豆油 -水中高 。
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