陳旭平，謝 怡，鄧劉蒙子，黃雪松*

(暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東 廣州 510632)

不同因素對(duì)茶多糖凝膠特性的影響

陳旭平，謝 怡，鄧劉蒙子，黃雪松*

(暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東 廣州 510632)

采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定不同質(zhì)量濃度、加熱溫度、保溫及放置時(shí)間、pH值、鈣離子濃度等對(duì)茶多糖的凝膠強(qiáng)度、膠黏性、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性等的影響。結(jié)果表明：能形成茶多糖凝膠的條件是茶多糖質(zhì)量濃度不低于5mg/mL、保溫溫度不低于50℃；茶多糖凝膠強(qiáng)度與質(zhì)量濃度、加熱溫度成正比，放置時(shí)間過長(zhǎng)、酸性或堿性過強(qiáng)都會(huì)降低其凝膠強(qiáng)度，鈣離子對(duì)茶多糖凝膠的形成沒有促進(jìn)作用。

茶多糖；凝膠特性；質(zhì)構(gòu)分析；凝膠強(qiáng)度

茶多糖是一類從茶葉中提取的酸性糖蛋白，其相對(duì)分子質(zhì)量約為1×106[1-2]，糖的部分主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、鼠李糖等組成[1,3]，蛋白部分由約20種常見氨基酸組成，還結(jié)合有鈣、鎂、鐵、錳等元素[4]。茶多糖具有很強(qiáng)的降血糖功效，同時(shí)還有提高機(jī)體免疫力、抗輻射、降血脂、降血壓、抗凝血等多種保健作用[2,5-8]。茶多糖能溶于水，溫度升高可增強(qiáng)其溶解性能，純度的提高使其溶解能力下降；具有一定的吸油性、起泡性和吸濕性[9]。

據(jù)報(bào)道[10]，茶多糖加入量在質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%以上為假塑性流體，隨濃度增大假塑性程度表現(xiàn)越明顯[11]。茶多糖的凝膠特性可使茶多糖在食品工業(yè)中用作膠凝劑，增加了茶多糖的用途。但到目前為止，對(duì)茶多糖的凝膠特性研究還未見文獻(xiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)擬對(duì)此進(jìn)行研究，為茶多糖凝膠特性的應(yīng)用和相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑茶多糖(純度99.9%) 河南鄭州成果商貿(mào)有限公司。HCl、NaOH、檸檬酸、無水CaCl2等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

QTS-25質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó) CNS Farnell公司；HH數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇市宏華儀器廠；MA110型電子分析天平 上海第二天平儀器廠；PHS-3C 型精密pH計(jì) 上海雷磁儀器廠；OB0409型紫外-可見分光光度計(jì) 上海棱光技術(shù)有限公司。

1.3 不同茶多糖凝膠的制備

1.3.1 制備茶多糖凝膠的初步研究

室溫條件下配制10mg/mL 的茶多糖溶液，在電爐上加熱煮沸5min，冷卻；重新加熱，待其冷卻，觀察整個(gè)過程中的現(xiàn)象。

將制備好的茶多糖凝膠分別保存于冰箱中和室溫條件下，觀察其變化現(xiàn)象和析水狀態(tài)。

1.3.2 制備不同加熱溫度的茶多糖凝膠[12]

配制加熱溫度分別為30、40、50、60、70、80、90、100℃時(shí)，質(zhì)量濃度為10mg/mL的茶多糖溶液并在該溫度下保溫10min(恒溫水浴鍋調(diào)節(jié)溫度，燒杯用錫紙封口。下同)。取出后將內(nèi)容物迅速傾倒于幾個(gè)塑料杯中，樣品高度3cm，室溫條件下冷卻后用保鮮膜封口。24h后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。

1.3.3 制備不同質(zhì)量濃度的茶多糖凝膠[13-14]

配制加熱溫度90℃時(shí)質(zhì)量濃度分別為2、3、5、10、20、30mg/mL的茶多糖溶液，在90℃保溫10min，后續(xù)處理與1.3.2節(jié)同。

1.3.4 制備不同保溫時(shí)間的茶多糖凝膠[12]

取2g茶多糖溶于90℃的198mL蒸餾水中，保溫時(shí)間分別為5、10、15、20、30、45min，后續(xù)處理與1.3.2節(jié)同。

1.3.5 制備不同放置時(shí)間的茶多糖凝膠[15]

取2g茶多糖溶于90℃的198mL蒸餾水中，在90℃保溫10min，取出后將內(nèi)容物迅速傾倒于幾個(gè)塑料杯中，室溫條件下冷卻后用保鮮膜封口。4、24h后分別用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。

1.3.6 制備不同pH值的茶多糖凝膠[12,14]

用HCl、NaOH調(diào)配pH值分別為2、3、4、5、9、11、12的溶液198mL，各加入2g茶多糖，在常溫下攪拌溶解并在90℃保溫10min，取出后將內(nèi)容物迅速傾倒于幾個(gè)塑料杯中，樣品高度3cm，室溫下冷卻后用保鮮膜封口。16h后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。

1.3.7 制備不同濃度CaCl2的茶多糖凝膠[13-14,16]

配制濃度分別為0、0.15、0.3、0.45、0.60mol/L的CaCl2溶液50mL，各加入0.5g茶多糖，室溫條件下溶解并在90℃保溫10min，取出后將內(nèi)容物迅速傾倒于幾個(gè)塑料杯中，樣品高度3cm，室溫條件下冷卻后用保鮮膜封口。3d后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。

1.4 凝膠特性的測(cè)定

1.4.1 破裂時(shí)凝膠強(qiáng)度的測(cè)定條件[14,16]

破裂時(shí)凝膠強(qiáng)度是指使凝膠破裂所需的最大力(g)。選擇TA 41柱形探頭(6mm×35mm)，壓頭下降速率為30mm/min，觸發(fā)值5g，下壓距離8mm。至少測(cè)定兩份平行樣品，取平均值。

1.4.2 TPA法測(cè)定條件[17]

TPA(texture profile analysis)法測(cè)定條件：選擇TA 41柱形探頭(6mm×35mm)；壓頭下降速率為30mm/min；測(cè)試速率30mm/min；觸發(fā)值5g；停留時(shí)間2s；下壓距離2 mm。測(cè)定數(shù)據(jù)有膠黏性、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性等。至少測(cè)定兩份平行樣品，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶多糖凝膠的視覺特點(diǎn)

室溫條件下10mg/mL 的茶多糖溶液呈半稠狀，經(jīng)加熱煮沸5min冷卻即成固體狀凝膠，再加熱后又形成溶液，冷卻后又形成凝膠。說明茶多糖凝膠為熱可逆性凝膠。

保存于7℃冰箱冷藏室中的茶多糖凝膠放置一周沒有明顯析水現(xiàn)象，凝膠強(qiáng)度與之前相比沒有明顯變化。放置于室溫條件下的凝膠一周后凝膠強(qiáng)度明顯下降。說明保存溫度對(duì)茶多糖凝膠強(qiáng)度有較大影響。

2.2 加熱溫度對(duì)茶多糖凝膠強(qiáng)度的影響

圖1 加熱溫度對(duì)茶多糖凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of temperature on gel strength of TPs

由圖1可知，茶多糖凝膠強(qiáng)度隨溫度的上升而提高，在100℃溶解并保溫，其凝膠強(qiáng)度最強(qiáng)且凝膠更均勻。在50℃時(shí)形成的凝膠強(qiáng)度較低，介于流體與凝膠之間；30℃和40℃時(shí)不能形成凝膠。茶多糖凝膠強(qiáng)度隨加熱溫度升高而增強(qiáng)，其原因可能是由于高溫促進(jìn)疏水相互作用，分子鏈間結(jié)合力加強(qiáng)，因而凝膠強(qiáng)度越大。由此可以推測(cè)茶多糖凝膠的結(jié)構(gòu)力主要為分子間力[18-19]。

2.3 茶多糖質(zhì)量濃度對(duì)其凝膠強(qiáng)度的影響

圖2 茶多糖質(zhì)量濃度對(duì)其凝膠強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of TPs concentration on gel strength of TPs

由圖2可知，凝膠強(qiáng)度隨茶多糖質(zhì)量濃度的增大而增強(qiáng)，二者呈正比關(guān)系。茶多糖質(zhì)量濃度越大，形成凝膠體的總分子間作用力越大，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也就越致密，因而凝膠強(qiáng)度越大。該特征與明膠、海藻酸鈉等凝膠體隨凝膠物質(zhì)的增加而凝膠強(qiáng)度增加的的現(xiàn)象一致[11-12]。

茶多糖質(zhì)量濃度為2、3mg/mL時(shí)不能形成凝膠，在質(zhì)量濃度5mg/mL時(shí)形成的凝膠強(qiáng)度很低，所以選擇質(zhì)量濃度10mg/mL以上較為合適。

2.4 保溫時(shí)間對(duì)茶多糖凝膠特性的影響

表1 保溫時(shí)間對(duì)凝膠特性的影響Table 1 Effect of temperature-holding time on gel properties of TPs

由表1可知，保溫時(shí)間對(duì)凝膠強(qiáng)度、膠黏性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性的影響不大，各指標(biāo)基本都隨保溫時(shí)間的增長(zhǎng)而下降，這與明膠蛋白有類似的特性[10]，這可能是因?yàn)椴瓒嗵悄z也屬于蛋白類凝膠。

2.5 放置時(shí)間對(duì)茶多糖凝膠強(qiáng)度的影響

圖3 放置時(shí)間對(duì)茶多糖凝膠強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of temperature-holding time on gel strength of TPs

由圖3可知，放置24h后，茶多糖凝膠強(qiáng)度顯著下降。說明放置時(shí)間越久，凝膠強(qiáng)度下降越多，這與2.1節(jié)中所述結(jié)果一致。茶多糖凝膠強(qiáng)度隨放置時(shí)間降低的特性與魔芋膠相似[14]。

2.6 pH值對(duì)茶多糖凝膠特性的影響

由表2可知，酸性和堿性越強(qiáng)都會(huì)使茶多糖凝膠強(qiáng)度、膠黏性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性等降低。茶多糖隨酸性增強(qiáng)而發(fā)生降解，含量下降。茶多糖凝膠在堿性條件下顯淡綠色，凝膠顏色隨pH值提高而加深。這可能與茶多糖為兩性電解質(zhì)特點(diǎn)有關(guān)，具體機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。

表2 pH值對(duì)茶多糖凝膠特性的影響Table 2 Effect of pH on gel properties of TPs

2.7 不同濃度鈣離子對(duì)茶多糖凝膠特性的影響

表3 不同濃度鈣離子對(duì)凝膠特性的影響Table 3 Effect of calcium ion concentration on gel properties of TPs

由表3可知，CaCl2濃度為0.30、0.45、0.60mol/L的溶液不形成凝膠，而CaCl2溶液濃度為0時(shí)形成的茶多糖凝膠強(qiáng)度、膠黏性、彈性、咀嚼性等都高于濃度為0.15mol/L的CaCl2溶液形成的凝膠。說明鈣離子對(duì)茶多糖凝膠的形成沒有促進(jìn)作用，屬于非鈣型凝膠體；也間接表明茶多糖凝膠的結(jié)構(gòu)力為分子間力。

3 結(jié) 論

茶多糖水溶液呈半稠狀，質(zhì)量濃度不低于5mg/mL的茶多糖溶液在一定的溫度下冷卻能形成熱可逆性、非鈣型凝膠體。茶多糖質(zhì)量濃度高、保溫溫度高其凝膠體的強(qiáng)度增加，但長(zhǎng)時(shí)間放置，其凝膠體的強(qiáng)度降低；茶多糖凝膠在pH值條件下顯淡綠色，凝膠顏色隨pH值提高而加深；鈣離子對(duì)茶多糖凝膠的形成沒有促進(jìn)作用。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)與其糖蛋白的分子結(jié)構(gòu)有直接或間接的關(guān)系，揭示這些關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

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Effects of Different Factors on Gel Characteristics of Tea Polysaccharides

CHEN Xu-ping，XIE Yi，DENG Liu-meng-zi，HUANG Xue-song*
(Department of Food Science and Engineering, College of Science and Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China)

A texture analyzer was used to test the gel strength, gumminess, chewiness, adhesiveness, springiness and cohesiveness of tea polysaccharides (TPs) under varying conditions of concentration, heating temperature, time, pH and calcium ion concentration. The results showed that the TPs concentration and heating temperature required for gelation were at least 5 mg/mL and 50 ℃, respectively. TPs gel strength was directly proportional to TPs concentration and temperature. Long storage time and strong acidity or alkaline could reduce the gel strength of TPs while calcium ion did not reveal stimulation effect on it.

tea polysaccharide；gel characteristics；texture analyzer；gel strength

Q513.2；TS218

A

1002-6630(2012)11-0035-04

2011-05-14

暨南大學(xué)食品系日康大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(RK：201001)

陳旭平(1989—)，女，本科，研究方向?yàn)槎嗵?。E-mail：316340432@qq.com

*通信作者：黃雪松(1957—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)、功能食品。E-mail：thxs@jnu.edu.cn