黃原膠在溶液中具有的分子構(gòu)象和黃原膠溶液的熱處理溫度是否高于其溶液的構(gòu) 象轉(zhuǎn)變溫度（熱轉(zhuǎn)變溫度，Tm)有關(guān)。黃原膠溶液!\„的大小和溶液中電解質(zhì)的種類和 濃度有關(guān)n_3]。在給定的離子強(qiáng)度下，黃原膠至少需要15°C的溫度使溶液的構(gòu)象從螺旋 結(jié)構(gòu)變成無規(guī)線團(tuán)，增加溶液中鹽離子的強(qiáng)度會增加黃原膠溶液的Tm[8(>]。高丙酮酸含 量的黃原膠水溶液的一般為42°C,而増加鹽離子后溶液的Tm為65*^[82]。溶液中離子 強(qiáng)度每增加10倍，大約增加44°Clg。

無機(jī)鹽對黃原膠溶液I™的影響因離子種類而異。通常，二價(jià)鹽離子比一價(jià)鹽離子 更容易引起黃原膠溶液Tm的升高，對黃原膠溶液的Tra*響的順序從大到小為：Ca2+= Mg2+=Ba2+»K+>NH4+>Na+。無機(jī)鹽引起黃原膠熱轉(zhuǎn)變溫度升高的機(jī)理：通過從聚 合物-水表面吸附和排除離子，從而影響界面能。通常，非吸附（鹽析）的離子趨向于 穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)，而吸附（鹽溶）的離子趨向于穩(wěn)定無序的結(jié)構(gòu)[1火

黃原膠在水溶液中的!^和黃原膠樣品中殘留離子的種類和濃度有關(guān)[87]。本實(shí)驗(yàn)中 不同來源黃原膠中鈣離子含量有比較大的差異，CN和JV的比較高，約為FR的30倍，且 它們在溶液中使分子鏈發(fā)生締合，因此，不同來源黃原膠溶液的T„■會有所不同。因?yàn)?在殺菌后鈣離子的添加方式分為千法和濕法，干法添加使鈣離子和產(chǎn)品混合不均勻， 從而鈣離子和分子鏈締合不緊密\而濕法添加使鈣離子和產(chǎn)品混合比較均勻，從而使 鈣離子和分子鏈締合得比較緊密。

本實(shí)驗(yàn)首先利用流變儀的變溫穩(wěn)態(tài)剪切程序，考察黃原膠溶液的粘度隨溫度升高 的變化情況。并且為了考察黃原膠樣品中的鈣離子對黃原膠溶液Tm的影響及其添加方 式，在配制黃原膠水溶液時(shí)添加螯合鈣離子能力最強(qiáng)的六偏磷酸鈉(以下簡稱Na- HMP)，同時(shí)選擇具有代表性的四個(gè)黃原膠樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，它們分別為CN-03(代表CN 來源)、JV、FR-03(代表FR-01-04)和FR-05。

可以看出，在不添加任何螯合劑的情況下，CN-03直到測試的最高溫度 (90°C)時(shí)仍未發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，而JV在68°C左右發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變，F(xiàn)R-03在25DC左右就 發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變，F(xiàn)R-05在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的構(gòu)象轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。

這四種不同來源黃原膠溶液的Tre的差異和它們具有的鈣離子含量以及鈣離子使分 子鏈締合的緊密程度等因素有關(guān)。CN-03樣品中含有比較高的鈣離子，且其可能通過殺 菌后濕法添加使分子鏈締合得非常緊密，所以需要很高的溫度才能打開（一般需要 100°C以上）：JV雖然與離子含量都比較高，但是其可能通過干法添加使分子鏈締合的 不夠緊密，所以它發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變的溫度比CN-03低；而FR-03因?yàn)殁}離子含量比較少， 分子鏈不能得到有效締合，因此其分子構(gòu)象在較低的溫度下（25°C左右）就發(fā)生轉(zhuǎn) 變；FR-05同樣因?yàn)殁}離子含量比較低，分子鏈不能得到有效締合，且可能其丙酮酸含 量又比較低，鈣離子不能通過丙酮酸使分子鏈有效締合，因此其可能在測試溫度以下 已經(jīng)呈無規(guī)線團(tuán)狀態(tài)，也所以在整個(gè)測試過程中未發(fā)現(xiàn)其構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變。 

在添加0.15%Na-HMP時(shí)，CN-03、JV和FR-03都在41°C左右發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變，而FR- 05在測試的溫度范圍內(nèi)仍然未發(fā)現(xiàn)構(gòu)象轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。該結(jié)果可能是CN-03、JV含有的鈣 離子在加熱過程中被Na-HMP螯合后溶液的性質(zhì)和FR-03趨向于一致，所以它們具有比 較近似的Tm; FR-03在添加Na-HMP后，構(gòu)象轉(zhuǎn)變溫度從25°C左右增大到41°C左右，可 能是因?yàn)镹a-HMP的加入導(dǎo)致了溶液的離子強(qiáng)度增大的原因；FR-05仍然可能是在測試 溫度前己經(jīng)發(fā)生了構(gòu)象轉(zhuǎn)變的原因^

由此可見，不同來源黃原膠溶液的構(gòu)象轉(zhuǎn)變溫度存在差異，這決定了其溶液的耐 熱性也存在一定的差異。

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步通過一定的熱處理?xiàng)l件，根據(jù)不同來源黃原膠溶液的低剪切粘度發(fā) 生的變化來考察其耐熱性。實(shí)驗(yàn)仍然通過在制備黃原膠溶液過程中添加不同濃度的Na- HMP, 考察鈣離子對不同來源黃原膠溶液耐熱性的影響及其添加方式。

可以看出，經(jīng)過加熱處理后的不同來源黃原膠溶液的低剪切粘度和未經(jīng) 熱處理溶液的低剪切粘度相比發(fā)生了不同的變化。CN的低剪切粘度基本和未加熱的一 樣；JV略有下降，而FR的降低幅度較明顯。這和上述不同來源黃原膠溶液的Tm的結(jié)果 相一致的，也就是CN溶液的Tm高，而80°C, lOmin (加熱后立刻自來水流水冷卻）的 加熱強(qiáng)度不夠使其發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變，因而低剪切粘度保持不變；JV因?yàn)門ro大約為68°C左 右，其在加熱處理后只有部分螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)線團(tuán)，所以低剪切粘度略微降低； FR的很低，在該加熱處理后低剪切粘度發(fā)生了明顯的下降，特別是FR-05,其流變 曲線已經(jīng)發(fā)生了抖動(dòng)。

在不經(jīng)熱處理的情況下，添加/不添加Na-HMP的黃原膠溶液的流變曲線基本重 合。這說明，CN和JV中的鈣離子和黃原膠分子鏈締合得緊密程度在冷水溶解條件下不 易釋放出來。

在經(jīng)過熱處理（加熱到80°C,保持lOmin,再自來水流水冷卻至室溫）的情況下， 添加0.15%Na-HMP的黃原膠溶液的低剪切粘度除JV發(fā)生了顯著的下降，其它都和受同 樣熱處理而未加Na-HMP的一樣。這些現(xiàn)象也說明JV中的鈣離子使分子鏈結(jié)合的不夠緊 密，在熱處理過程中分子鏈容易打開，從而使鈣離子容易釋放出來被Na-HMP進(jìn)行螯 合，.因而導(dǎo)致溶液低剪切粘度發(fā)生下降；對CN來說，添加0.15%Na-HMP,經(jīng)相同熱處 理其低剪切粘度基本保持不變，但是在上述實(shí)驗(yàn)中CN-03添加相同量的Na-HMP,溶液 的分子構(gòu)象從41°C左右開始就發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變，這可能是因?yàn)榍罢呤艿降氖庆o態(tài)熱處 理，該熱處理時(shí)黃原膠分子鏈不發(fā)生移動(dòng)，所以鈣離子不容易釋放出來，而后者受到 的是動(dòng)態(tài)熱處理，即在加熱過程中分子鏈因受到剪切而發(fā)生相對較大的移動(dòng)，從而有 利于鈣離子釋放出來被Na-HMP進(jìn)行螯合；對FR來源來說，因?yàn)槠溻}離子含量低，在 相同的熱處理?xiàng)l件下其溶液中添加/不添加Na-HMP得到的流變曲線也應(yīng)該一致。

當(dāng)在溶液中添加0.3%Na-HMP并進(jìn)行更大強(qiáng)度的熱處理（加熱到80°C,保持 lOmin,自然冷卻至室溫）時(shí)，所有來源黃原膠溶液的低剪切粘度都顯著下降。由此可 見，CN中鈣離子和分子鏈締合得非常緊密，在非常大的加熱強(qiáng)度下才能將其打開；在 該條件下其它黃原膠溶液的低剪切粘度則下降更多，特別是JV的流變曲線已經(jīng)變得不 規(guī)則，這表明JV在去除鈣離子后不耐熱的特點(diǎn)。

由此可以看出，不同來源黃原膠水溶液的耐熱性存在差異，CN比較耐熱、JV次 之、FR-01-04不耐熱、FR-05耐熱性最差，該差異可能和黃原膠樣品中鈣離子含量以及 鈣離子使分子鏈締合的緊密程度等因素相關(guān)》.

酸性乳飲料生產(chǎn)過程中涉及到的加熱處理包括75°C, 30min左右的溶膠，65°C, 0.25Mpa的均質(zhì)和121°C, 4s的UHT殺菌。黃原膠在酸性乳飲料產(chǎn)品中應(yīng)用時(shí)，雖然 牛奶中含有的電解質(zhì)會影響其構(gòu)象轉(zhuǎn)變溫度，但是在該熱處理?xiàng)l件下，CN可能還沒有 發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變而處于有序的螺旋結(jié)構(gòu)，而JV和FR則可能發(fā)生了構(gòu)象轉(zhuǎn)變從螺旋結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)變成無規(guī)線團(tuán)。如果它們處于這樣不同的構(gòu)象，再結(jié)合它們的電荷密度，這也許是 導(dǎo)致酸性乳飲料產(chǎn)品具有不同穩(wěn)定性的原因，下面用該假設(shè)的結(jié)論解釋不同酸性乳飲 料產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

對CMC單獨(dú)穩(wěn)定的酸性乳飲料，CMC吸附在酪蛋白的表面，形成了比較薄的表 面膜，從而對酪蛋白起到了穩(wěn)定的作用，所以它的粒徑分布和全脂奶的粒徑分布基本 一致，雖然產(chǎn)品的粘度比較小，產(chǎn)品的穩(wěn)定性仍然比較好。

在CMC基礎(chǔ)上添加CN的產(chǎn)品主要通過CMC穩(wěn)定，CN經(jīng)過酸性乳飲料生產(chǎn)過程 中的加熱處理仍然處于螺旋結(jié)構(gòu)狀態(tài)，雖然其丙酮酸含量比較大，其值直的構(gòu)象不容 易與酪蛋白發(fā)生絡(luò)合作用而容易通過排阻絮凝作用使酪蛋白發(fā)生絮凝和聚集，從而容 易沉淀，也許正因?yàn)槿绱?，該類產(chǎn)品在大粒徑方向上具有粒徑分布，同時(shí)因?yàn)楫a(chǎn)品的 粘度也比較低，所以產(chǎn)品不穩(wěn)定。

在CMC基礎(chǔ)上添加JV和FR的酸性乳飲料產(chǎn)品主要通過CMC穩(wěn)定，同時(shí)這些黃 原膠品種因?yàn)椴荒蜔幔?jīng)過酸性乳飲料生產(chǎn)加工后在產(chǎn)品中呈無規(guī)線團(tuán)，分子鏈比較 柔軟，當(dāng)其丙酮酸含量比較高時(shí)可以和酪蛋白發(fā)生相互靜電作用，從而和CMC—起保 護(hù)酪蛋白，當(dāng)其丙酮酸含量比較低時(shí)，不易與酪蛋白發(fā)生相互靜電作用，它在產(chǎn)品中 通過增加粘度來提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，因而產(chǎn)品比較穩(wěn)定，這類產(chǎn)品的粒徑分布可能因 為這些黃原膠在產(chǎn)品中具有不同的鏈長將酪蛋白帶到不同的粒徑方向上。

對CN和FR-01-04來說，在酸性乳飲料產(chǎn)品中它們具有的不同分子構(gòu)象導(dǎo)致它們 和酪蛋白的相互作用不同。CN因?yàn)樘幱诼菪Y(jié)構(gòu)構(gòu)象對酪蛋白產(chǎn)生排阻絮凝而使酷蛋 白聚沉，而FR-01-04因?yàn)樘幱跓o規(guī)線團(tuán)和酪蛋白發(fā)生絡(luò)合作用從而保護(hù)酪蛋白^ CN 因?yàn)閷业鞍椎呐抛栊跄巩a(chǎn)品在大粒徑方向具有分布，而FR-01-04因?yàn)槠湓谌芤褐?較長的分子鏈將酪蛋白帶到大粒徑方向。所以，CN和FR-0MJ4和酪蛋白不同的相互 作用導(dǎo)致它們雖然粘度和粒徑分別比較接近，但是產(chǎn)品穩(wěn)定性卻相差很大。

綜上所述，黃原膠在酸性乳飲料產(chǎn)品中處于不同的構(gòu)象對產(chǎn)品的穩(wěn)定性具有一定 的影響，而黃原膠在產(chǎn)品中具有的構(gòu)象又和其耐熱性大小相關(guān)，這實(shí)際上受黃原膠自 身丙酮酸含量、鈣離子含量以及分子量高低等因素的影響。

可以看出，經(jīng)過熱處理，黃原膠溶液的低剪切粘度隨溶液中鈣離子含量的增 大而增大，但是其增大到一定值以后會隨著鈣離子含量的增大而減小。因?yàn)镃N樣品中 己經(jīng)含有比較高的鈣離子，再增加鈣離子導(dǎo)致其發(fā)生鹽析，對酸性乳飲料產(chǎn)品來說， 這會導(dǎo)致產(chǎn)品更不穩(wěn)定；JV中鈣離子含量雖比較高，但可能因其通過干法添加，鈣離 子和分子鏈結(jié)合不緊密，加熱時(shí)容易被打開，冷卻時(shí)鈣離子可以使分子鏈有效締合， 從而使溶液粘度增加，對酸性乳飲料產(chǎn)品來說，這使產(chǎn)品更加穩(wěn)定；FR鈣離子含量比

較少，經(jīng)熱處理后冷卻時(shí)使分子鏈締合更緊密，從而使溶液粘度增加，對酸性乳飲料 產(chǎn)品來說，這也使產(chǎn)品更加穩(wěn)定。

對比本章實(shí)驗(yàn)得到的0.3%濃度的不同來源黃原膠水溶液的低剪切粘度與第二章在 CMC基礎(chǔ)上添加不同來源黃原膠的酸性乳飲料產(chǎn)品的粘度可以發(fā)現(xiàn)，在黃原膠水溶液 中CN-01-03, JV和FR-04的低剪切粘度比較高，其余都比較低，其中FR-05最低， 而在酸性乳飲料產(chǎn)品中CN在水溶液中低剪切粘度髙的優(yōu)勢不復(fù)存在了，它具有較低 的粘度，JV和FR在產(chǎn)品中卻具有比較高的粘度，特別是FR-05,其在酸性乳飲料產(chǎn)品 中具有最高的粘度。該現(xiàn)象和上述經(jīng)過熱處理后不同來源黃原膠對溶液中鈣離子的耐 受性情況相一致。因此，黃原膠對鈣離子的耐受性和酸性乳飲料產(chǎn)品的穩(wěn)定性具有一 定的聯(lián)系，但是該結(jié)論有待于進(jìn)一步研究。

不同來源黃原膠樣品的基本理化指標(biāo)以及其溶液的功能性質(zhì)與酸性 乳飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性之間的關(guān)系，結(jié)果表明：

1.不同來源黃原膠樣品中的雜質(zhì)（殘留的菌體細(xì)胞、無機(jī)鹽、微生物、有機(jī)溶劑、 Ca2+、Mg2+、K+、Na+等），黃原膠分子量和特殊基團(tuán)（丙酮酸和乙?；S原 膠水溶液的pH值、電導(dǎo)率、低剪切粘度、剪切性能以及耐酸性，黃原膠1.0%KC1 溶液的低剪切粘度以及水-1.0%KC1溶液平衡濃度和酸性乳飲料的穩(wěn)定性都沒有一

定的對應(yīng)關(guān)系。

2.不同來源黃原膠溶液的耐熱性差異（它們的構(gòu)象轉(zhuǎn)變溫度分別為：CN大于90°C, JV大約為68°C, FR-01~04大約25°C, FR-05小于20°C)可能導(dǎo)致它們在產(chǎn)品中 處于的構(gòu)象不一樣，從而導(dǎo)致和酪蛋白的相互作用不一樣，因而可能是導(dǎo)致酸性乳 飲料產(chǎn)品具有不同穩(wěn)定性的原因，但是黃原膠在產(chǎn)品中是否處于上述構(gòu)象以及是否 和酪蛋白發(fā)生上述作用有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

3. 不同來源黃原膠對鈣離子的耐受性差異（CN耐受性差，JV和FR耐受性好）也可 能是導(dǎo)致其在酸性乳飲料產(chǎn)品中應(yīng)用導(dǎo)致產(chǎn)品具有不同的穩(wěn)定性原因，但是導(dǎo)致不 同來源黃原膠對鈣離子具有不同耐受性的原因有待于進(jìn)一步的研究。