顏準(zhǔn)，譚榮華，艾連中，賴鳳羲，謝凡，張匯

(上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院，上海食品微生物工程技術(shù)研究中心，上海，200093)

吞咽障礙是指從口腔吞咽或運(yùn)輸食物和水到胃部時發(fā)生困難的一種癥狀[1]。吞咽障礙會引發(fā)脫水、營養(yǎng)不良和吸入性肺炎，導(dǎo)致身體免疫力下降，并且有感染更多疾病的風(fēng)險[2]。吞咽障礙人群治療方法通常以患者為中心，分為行為型、內(nèi)科型和外科型3種基本類型，行為型也被認(rèn)為是首要的也是最簡單的治療方法[3]。一個重要的行為療法就是利用食品增稠劑產(chǎn)品改變飲食質(zhì)地，包括增加食團(tuán)的表觀黏度和內(nèi)聚性[4-5]，使食團(tuán)通過咽部的速度減慢，這樣能夠給予咽部足夠的反應(yīng)時間，有利于患者的安全吞咽，減少誤吸風(fēng)險[6]。

目前，用于吞咽障礙人群飲食的增稠劑產(chǎn)品主要有淀粉基增稠劑和膠基增稠劑[7]。淀粉基增稠劑由改性淀粉組成，它可以有效提高吞咽困難患者的吞咽安全性和效率[8]。但是淀粉基增稠劑會產(chǎn)生令人不適的“淀粉味”，使患者的吞咽欲望下降[9]，此外，人口腔中的α-唾液淀粉酶會導(dǎo)致淀粉水解，可能會使淀粉的增稠效果下降[10]。膠基增稠劑是由親水膠體組成，一般含有黃原膠(xanthan gum, XG)。黃原膠具有降低吞咽障礙病人誤吸風(fēng)險所必需的流變特性：剪切稀化和優(yōu)良的增稠能力[1]。另外，黃原膠無色無味且質(zhì)地光滑，有著較多的親水側(cè)鏈，比其他親水膠體的水合速度更快[11]。黃原膠和瓜爾豆膠(guar gum, GG)具有協(xié)同增效作用，既能生成弱凝膠也可以達(dá)到節(jié)省原材料的目的[12]，并且瓜爾豆膠在結(jié)腸中能夠被活性細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，對腸道健康具有一定的保護(hù)作用[13]。

在吞咽障礙患者飲食中，表觀黏度是一個十分重要的流變參數(shù)[10]。2002年,美國飲食協(xié)會發(fā)布了國家吞咽障礙飲食方案(National Dysphagia Diet, NDD)，該方案以25 ℃下50 s-1剪切速率下的表觀黏度值為標(biāo)準(zhǔn)，將液態(tài)食物分為4個等級：稀薄型(1～50 mPa·s)、花蜜型(51～350 mPa·s)、蜂蜜型(351～1 750 mPa·s)、布丁型(> 1 750 mPa·s)，方便不同吞咽障礙程度的患者選擇不同的食物等級進(jìn)行治療[14]。該方案雖然有一定的局限性，但表明了表觀黏度對吞咽障礙患者安全吞咽的影響。此外，其他流變特性，如假塑性、黏彈性和屈服應(yīng)力，也與液態(tài)食物的口感和安全吞咽有一定的相關(guān)性[1, 10]。因此，需要對增稠劑在相關(guān)液體食品中的流變性質(zhì)及其影響因素進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

目前，已有少量文獻(xiàn)報道了膠基增稠劑在常溫液體食品中(如牛奶、果汁和運(yùn)動飲料等)的流變學(xué)性質(zhì)[15]，但考慮吞咽障礙增稠劑主要面向的是老年人或術(shù)后患者，因此，研究其在高蛋白熱飲中的應(yīng)用具有現(xiàn)實意義。在我國，豆?jié){和牛奶因營養(yǎng)豐富而深受消費(fèi)者的喜愛，是常見的蛋白飲品。本文以黃原膠和瓜爾豆膠為主要原料的膠基增稠劑為研究對象，通過分析溫度、pH、蛋白飲料種類(豆?jié){、脫脂牛奶和高脂牛奶)等對其流變性質(zhì)的影響，以期闡明膠基增稠劑在蛋白熱飲中的應(yīng)用特點，為膠基增稠劑在吞咽障礙人群的臨床使用提供建議和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料和設(shè)備

黃原膠，斯比凱可(山東)生物制品有限公司；瓜爾豆膠，丹尼斯克(中國)有限公司；復(fù)配增稠劑S，主要原料為黃原膠和瓜爾豆膠，上海民和生物科技有限公司；檸檬酸、檸檬酸鈉，上海源葉生物科技有限公司；豆?jié){，永和食品有限公司；高脂牛奶，光明優(yōu)+純牛奶(脂肪含量為6%)，光明乳業(yè)股份有限公司；德國蘭雀脫脂牛奶，廣州杰鈥商貿(mào)有限公司；實驗用水均為去離子水。

Discoery HR-3流變儀，美國TA儀器公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品配制

1.2.1.1 不同比例的黃原膠-瓜爾豆膠(XG-GG)混合物的配制

配制質(zhì)量濃度為3 g/L的XG-GG混合溶液，混合溶液中黃原膠和瓜爾豆膠質(zhì)量比為10∶0、9∶1、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9、0∶10。在室溫下，以磁力攪拌器500 r/min攪拌4 h后，放入冰箱，4 ℃水合8 h，以確保混合溶液表觀黏度不再變化。

1.2.1.2 10 g/L增稠劑S的配制

準(zhǔn)確稱量100 mg增稠劑S溶解于10 mL水中，在室溫下，以磁力攪拌器500 r/min攪拌4 h后，放入冰箱，4 ℃水合8 h，以確?；旌先芤罕碛^黏度不再變化。

1.2.1.3 不同pH增稠劑S的配制

準(zhǔn)確稱量100 mg增稠劑S粉末溶解于檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中，以磁力攪拌器500 r/min轉(zhuǎn)速攪拌4 h后，放入冰箱，4 ℃水合8 h。樣品的最終pH為1.92、3.34、4.55、5.63、6.38、8.70。

1.2.1.4 增稠豆?jié){和增稠牛奶(高脂和脫脂)的配制

用豆?jié){、脫脂牛奶和高脂牛奶溶解增稠劑S粉末，使每種蛋白飲料增稠流食質(zhì)量濃度為10、20 g/L。在室溫下，以磁力攪拌器500 r/min攪拌6 h后，放入冰箱，4 ℃水合8 h。

1.2.2 穩(wěn)態(tài)剪切掃描(flow sweep)測試

使用Discoery HR-3流變儀對不同比例下的XG-GG混合物在常溫下(25 ℃)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)剪切速率掃描測試，并測定質(zhì)量濃度為10 g/L增稠劑S在不同溫度(20、40、60、80 ℃)和不同pH(1.92、3.34、4.55、5.63、6.38、8.70)的表觀黏度以及增稠蛋白飲料(豆?jié){、高脂牛奶和脫脂牛奶)在常溫下(25 ℃)的表觀黏度。

樣品測試均采用不銹鋼平板(直徑40 mm，測試間隙1 000 μm)，剪切速率：0.1～1 000 s-1[16]。

選擇Power-law模型擬合穩(wěn)態(tài)流變曲線[15]，如公式(1)所示：

σ=Kγn

(1)

式中：σ,剪切應(yīng)力，Pa；γ,剪切速率，s-1；K,稠度系數(shù)，Pa·sn；n,流動行為指數(shù)，無量綱。

由公式(1)中K和n計算得到公式(2),從而可以計算50 s-1剪切速度下的表觀黏度值η50。

η50=K·50n-1

(2)

1.2.3 振幅(oscillation amplitude)和頻率(oscillation frequency)掃描測試

使用Discoery HR-3流變儀對增稠蛋白飲料(豆?jié){、高脂牛奶和脫脂牛奶)進(jìn)行振幅掃描測試，振幅掃描范圍(γ0)為0.1%～300.0%，角頻率為10 rad/s[17]；參照NISHINARI等[16]的方法對不同比例下的XG-GG混合物進(jìn)行頻率掃描測試，測定XG、GG和增稠劑S在不同溫度(20、40、60、80 ℃)和不同pH(1.92、3.34、4.55、5.63、6.38、8.70)的動態(tài)頻率流變特性以及增稠蛋白飲料(豆?jié){、高脂牛奶和脫脂牛奶)在常溫下(25 ℃)的動態(tài)頻率流變特性，頻率0.1～10.0 Hz，應(yīng)變值為2.0%，該值在線性黏彈區(qū)范圍內(nèi)。

樣品測試均采用不銹鋼平板(直徑40 mm，測試間隙1 000 μm)。

1.2.4 溫度掃描測試(flow temperature ramp)

使用Discoery HR-3流變儀對蛋白飲料和增稠蛋白飲料進(jìn)行20～80 ℃的表觀黏度溫度掃描測試，升降溫速率均為5 ℃/min，升溫結(jié)束后保留180 s，然后開始降溫程序，剪切速率為50 s-1[18]。對樣品裸露部分涂上一層硅油并用防蒸罩密封，防止水分蒸發(fā)。

樣品測試均采用不銹鋼平板(直徑40 mm，測試間隙1 000 μm)。

1.2.5 多糖膠體無相互作用理論值計算

參照RAZAI等[19]和JO等[12]的方法，對XG-GG共混物體系無相互作用理論值φ進(jìn)行計算，如公式(3)所示：

φ=ω1AXG+ω2AGG

(3)

式中：φ,共混物體系無相互作用理論值；ω1,XG在共混體系中總質(zhì)量的比值；ω2,GG在共混體系中總質(zhì)量的比值；AXG,XG單組分參數(shù)值；AGG,GG單組分參數(shù)值。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用TA instruments Trios進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和擬合模式分析。所有的樣品均為3次重復(fù)試驗，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并用SPSS 17.0軟件中的ANOA對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 XG和GG復(fù)配體系的流變特性研究

2.1.1 不同比例的XG-GG混合物的穩(wěn)態(tài)剪切速率掃描和動態(tài)頻率掃描

圖1-a為不同比例下的XG-GG混合物的表觀黏度與剪切速率的關(guān)系圖。圖中顯示樣品表觀黏度均隨著剪切速率的增加而減少，呈現(xiàn)剪切稀化特征。剪切稀化行為的產(chǎn)生是由于剪切作用破壞了多糖分子纏結(jié)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且分子纏結(jié)的破壞速度大于纏結(jié)的恢復(fù)速度，造成了表觀黏度的下降[20]。當(dāng)黃原膠和瓜爾豆膠的比例為5∶5時，體系的表觀黏度達(dá)到最大值，說明黃原膠和瓜爾豆膠之間存在協(xié)同相互作用。GRISEL等[21]認(rèn)為可能是黃原膠的無序鏈段和半乳甘露聚糖的光滑區(qū)發(fā)生了相互作用，使得空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)導(dǎo)致的。

動態(tài)黏彈性與多糖的品質(zhì)息息相關(guān)，也能反應(yīng)多糖內(nèi)部的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[18]。圖1-b和圖1-c顯示不同復(fù)配比下XG-GG混合體系的G′、G″和tanδ(G″/G′)隨角頻率變化趨勢。結(jié)果顯示：黃原膠與瓜爾豆膠配比為5∶5時，復(fù)配體系的G′和G″均最大，其次是1∶9；樣品的tanδ在低頻下均大于1，說明其偏黏性特征，隨著角頻率的增大，tanδ值開始降低，并最終低于1，說明樣品在高頻下更偏彈性特征。

a-表觀黏度；b-G′,G″；c-tan δ圖1 不同比例的XG-GG混合物的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)流變圖Fig.1 Steady-state and dynamic rheological diagrams of XG-GG mixtures in different mixing ratios

通過冪率模型Power-law計算得出每條曲線的穩(wěn)態(tài)流變參數(shù)，如表1所示，其中K是指稠度系數(shù)，表示流體流動的難易程度，K值越高，說明流動越困難，而n值是一個沒有量綱的參數(shù)，當(dāng)n<1時，說明流體是具有剪切稀化特征的非牛頓流體，且n值越小，剪切稀化程度越高[22]。樣品的n值處于0.40～0.56，遠(yuǎn)小于1，剪切稀化特征較明顯。

表1 不同比例的XG-GG混合物的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)流變參數(shù)Table 1 Steady and dynamic rheological parameters of XG-GG mixtures in different mixing ratios

剪切稀化對吞咽障礙的人群的飲食有積極作用，有研究表明高剪切稀化程度有利于減少吞咽障礙人群的誤吸風(fēng)險[16]，較低的n值也能降低多糖在口腔中的黏稠感，增強(qiáng)口感舒適度[12]。當(dāng)復(fù)配比例為5∶5時，n值達(dá)到最小值，假塑性特征最明顯，同時，K和η50值也達(dá)到最大值，且遠(yuǎn)大于單獨(dú)的黃原膠和瓜爾豆膠，有研究表明，較高的K和η50值能有效降低多糖在咽部的流動速度，減少誤吸風(fēng)險[4]。與單獨(dú)的黃原膠和瓜爾豆膠相比，復(fù)配體系表現(xiàn)出的流動性能更佳。此外，表1顯示不同比例下的XG-GG混合物在1.0 Hz下的G′、G″和tanδ。結(jié)果顯示：復(fù)配比例為5∶5時，復(fù)配體系的G′和G″均最大，tanδ值最小，表明黃原膠和瓜爾豆膠在黏彈性方面也具有較強(qiáng)的協(xié)同增效作用。

2.1.2 黃原膠和瓜爾豆膠的協(xié)同相互作用

為了較為直觀地觀察出黃原膠和瓜爾豆膠是否具有協(xié)同作用及其最佳的復(fù)配比，將穩(wěn)態(tài)和動態(tài)流變參數(shù)(K，η50，G′和G″)繪制成二元混合物中黃原膠所占比例的函數(shù)，如圖2所示。圖2中實線部分為二元混合物測量的實際值，虛線部分為二元混合物無相互作用的理論值。在不同的復(fù)配比下，測量值和理論值若出現(xiàn)正偏差，即測量值>理論值，證明體系存在協(xié)同增效作用；若出現(xiàn)負(fù)偏差，即測量值<理論值，證明體系存在拮抗作用。結(jié)果顯示：當(dāng)復(fù)配比例為9∶1時，K、η50和G′出現(xiàn)的正偏差并不明顯，甚至G″出現(xiàn)了負(fù)偏差(拮抗作用)，這可能是由于瓜爾豆膠的含量較低，黃原膠的無序鏈段與瓜爾豆膠光滑區(qū)的結(jié)合機(jī)會減少，使得協(xié)同作用不顯著；除了9∶1外，K、η50、G′和G″測量的實際值與無相互作用的理論值均出現(xiàn)顯著的正偏差，說明在穩(wěn)態(tài)流變和黏彈性方面，黃原膠和瓜爾豆膠存在較為顯著的協(xié)同相互作用，且最佳復(fù)配比為5∶5。

綜上研究可知，黃原膠和瓜爾豆膠具有協(xié)同作用，且最佳復(fù)配比為5∶5，因此，選用黃原膠和瓜爾豆膠為主要原料，并用5∶5作為復(fù)配比，開發(fā)出了一種適用于吞咽障礙人群飲食增稠劑——增稠劑S，并將其作為研究對象做后續(xù)研究。

a-K；b-η50；c-G′；d-G″圖2 混合物的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)流變參數(shù)和黃原膠含量的關(guān)系Fig.2 Plots of steady and dynamic shear rheological parameters ersus XG content of binary gum mixtures

2.2 溫度和pH對增稠劑S溶液表觀黏度和黏彈性的影響

溫度對食品膠體的流變性質(zhì)有一定影響。圖3-a為不同溫度下增稠劑S的穩(wěn)態(tài)流變特性曲線。結(jié)果顯示：樣品的表觀黏度隨著剪切速率的增加均降低，呈現(xiàn)出明顯假塑性特征，這是因為黃原膠具有剛性棒狀結(jié)構(gòu)和高分子質(zhì)量，瓜爾豆膠具有長而剛性的鏈[12,23]；低剪切速率下(0.1～1.0 s-1)，增稠劑S在不同溫度下的表觀黏度差異顯著(P<0.05)，這是因為隨著溫度的升高，特別是在60、80 ℃時，黃原膠的大部分有序構(gòu)象轉(zhuǎn)變成無序構(gòu)象，黃原膠和瓜爾豆膠分子運(yùn)動加劇，膠體分子鏈間的摩擦力減少，導(dǎo)致增稠劑S的表觀黏度迅速降低[24]。但在50 s-1下，20、40 ℃的表觀黏度無顯著性差異，到60 ℃時，表觀黏度稍微下降，80 ℃的表觀黏度下降顯著?？紤]到高于60 ℃的液體會對吞咽障礙患者口腔和咽部造成燙傷，提高患癌風(fēng)險[25]，因此認(rèn)為吞咽障礙患者吞咽液體一般不超過60 ℃。而增稠劑S在20～60 ℃具有良好的熱穩(wěn)定性，因此增稠劑S在熱水中也適用。

a-溫度對表觀黏度的影響；b-溫度對G′,G″的影響；c-pH對表觀黏度的影響；d-pH對G′,G″的影響圖3 溫度和pH對增稠劑S的表觀黏度、G′和G″的影響Fig.3 Effect of temperature and pH on apparent iscosity, G′ and G″ of thickener S

膠體的黏彈性與內(nèi)聚性有一定的相關(guān)性，而膠體的內(nèi)聚性能夠使其在吞咽的時候避免液珠分散，降低誤吸風(fēng)險[26]。因此，研究溫度對增稠劑彈性模量和黏性模量的影響。圖3-b中可以看出，隨著溫度的升高，增稠劑S的模量逐漸降低。在20和40 ℃時，增稠劑S的G′ 始終大于G″，此時的溶液更偏彈性性質(zhì)。當(dāng)溫度為60和80 ℃時，低頻率下的G′ 小于G″，隨著振動頻率的增大，彈性模量和黏性模量出現(xiàn)交點，此時損耗正切值tanδ=1，為溶膠與弱凝膠的分界點，隨著振動頻率的繼續(xù)增大，G′>G″。CHUN等[27]在研究黃原膠的動態(tài)黏彈性時也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，認(rèn)為是膠體的分子鏈解糾纏的滯后性使分子鏈形成了空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成了在低頻下表現(xiàn)出液體性質(zhì)而在高頻下表現(xiàn)出彈性體性質(zhì)。此外，溫度的升高會使交點往高頻率方向移動，說明溫度升高對增稠劑S中的黃原膠和瓜爾豆膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)造成了破壞[24]。

本文研究了pH值在1.92～8.70的增稠劑流變行為的變化，因為市場上常見的飲料都在此范圍內(nèi)，比如豆?jié){、牛奶、果汁和茶等。由圖3-c可知，在所測pH范圍內(nèi)樣品溶液均表現(xiàn)剪切稀化的假塑性特征。當(dāng)pH為1.92時，增稠劑S的表觀黏度稍有下降，而其他pH下的增稠劑S的表觀黏度曲線幾乎重疊在一起。據(jù)報道，黃原膠具有較強(qiáng)的pH穩(wěn)定性，但在極低的pH值下(pH<2)，黃原膠表面的電荷密度發(fā)生變化， 黃原膠分子之間的締合受到影響，且在強(qiáng)酸性條件下黃原膠分子會發(fā)生一定程度的水解，造成表觀黏度下降[28]。而我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH為1.92～8.70時，瓜爾豆膠的表觀黏度和黏彈模量無顯著性差異(文中未展示)，說明在強(qiáng)酸條件下(pH 1.92)，增稠劑S表觀黏度的下降是由于黃原膠結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致復(fù)配體系的協(xié)同作用減弱。

在圖3-d中，樣品的G′和G″曲線斜率均為正值，且G′大于G″，即tanδ<1，表現(xiàn)為弱凝膠行為。在一些研究報道中，tanδ<1被視為吞咽障礙人群食品的流變學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[12]。圖中pH對G′和G″的影響呈現(xiàn)出和表觀黏度相似的規(guī)律。在極端pH值(1.92)下，溶液的彈性模量相對較低，說明該酸性條件下，黃原膠水解導(dǎo)致其與瓜爾豆膠形成的內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞。在pH值為3.34～8.70，溶液的G′和G″幾乎沒有變化，說明在此范圍內(nèi)，XG-GG復(fù)配體系的黏彈性具有較強(qiáng)穩(wěn)定性。

2.3 蛋白飲料對增稠劑S溶液表觀黏度和黏彈性的影響

2.3.1 增稠蛋白飲料的穩(wěn)態(tài)流變特性、黏彈性和屈服應(yīng)力

圖4為增稠劑S增稠蛋白飲料的穩(wěn)態(tài)流變特性曲線圖。結(jié)果顯示，樣品的表觀黏度均具有強(qiáng)剪切稀化的特征；隨著濃度的增加，樣品的表觀黏度逐漸增加。表2中比較了在25 ℃下增稠劑S增稠豆?jié){和牛奶的流變參數(shù)差異(K、n和η50值)。整體而言，擬合的相關(guān)系數(shù)(R2)非常高，為0.992～0.999。同一食品飲料基質(zhì)，隨著增稠劑濃度的增大，η50和K值逐漸增大，n值逐漸減少，說明增加濃度會增加增稠飲料的表觀黏度和剪切稀化程度。同一增稠劑濃度，不同食品基質(zhì)中，高脂牛奶的η50最大，因為脂肪使其水相中的增稠劑濃度更高[29]。同一增稠劑濃度，高脂牛奶的n最小，說明增稠高脂牛奶的剪切稀化程度最高。另外，在質(zhì)量濃度10和20 g/L下，增稠脫脂牛奶和增稠豆?jié){的K值和η50無顯著差異。不同食品基質(zhì)中增稠劑S表現(xiàn)出不同的穩(wěn)態(tài)流變性質(zhì)是由于增稠劑S與不同的大分子(如大豆蛋白、酪蛋白、脂肪等)發(fā)生相互作用導(dǎo)致的。

圖4 增稠劑S增稠豆?jié){、脫脂牛奶和高脂 牛奶的穩(wěn)態(tài)流變特性Fig.4 Steady state rheology, iscoelasticity and elastic stress of thickened soybean milk, skimmed milk and high-fat milk with thickener S

表2 不同濃度的增稠劑在蛋白飲料中的穩(wěn)態(tài)流變參數(shù)(25 ℃)Table 2 Steady-state rheological parameters of different concentrations of thickeners in protein beerages (25 ℃)

圖5-a展示動態(tài)應(yīng)變對不同蛋白增稠飲料的黏彈性的影響。結(jié)果顯示，3種增稠蛋白飲料都具有較寬的線性黏彈區(qū)(0.1%～20.0%)，表明系統(tǒng)中存在較強(qiáng)的物理糾纏網(wǎng)絡(luò)，在一定應(yīng)變范圍內(nèi)(0.1%～20.0%)能抵抗變形，當(dāng)應(yīng)變繼續(xù)增大，物理糾纏網(wǎng)絡(luò)被破壞，彈性模量降低；在線性黏彈區(qū)內(nèi)，3種增稠蛋白飲料的G′大于G″，即tanδ<1，表現(xiàn)出類固體特征；彈性模量的大?。焊咧Ｄ?脫脂牛奶>豆?jié){，說明增稠高脂牛奶具有強(qiáng)的物理糾纏網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增稠的效果最好。

屈服應(yīng)力是與材料內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的重要流變學(xué)表征參數(shù)，已經(jīng)被認(rèn)為是吞咽困難食物的“流變學(xué)準(zhǔn)則”[17]。屈服應(yīng)力表示流體開始流動時所需要的最小剪切力，如果施加的力在屈服應(yīng)力之下，則舌頭不能移動食團(tuán)[1,30]。圖5-b顯示質(zhì)量濃度為20 g/L增稠劑增稠不同蛋白飲料的彈性應(yīng)力(彈性模量/動態(tài)應(yīng)變)與動態(tài)應(yīng)變的關(guān)系，曲線最大值為樣品的屈服應(yīng)力。增稠豆?jié){、增稠脫脂牛奶和增稠高脂牛奶的屈服應(yīng)力分別為920.67、1 073.49、1 567.16 Pa，說明增稠高脂牛奶內(nèi)部具有最強(qiáng)的物理糾纏網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需要較大的剪切力才能克服其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

a-黏彈性；b-屈服應(yīng)力圖5 增稠劑S增稠豆?jié){、脫脂牛奶和高脂牛奶的 黏彈性和屈服應(yīng)力Fig.5 iscoelasticity and elastic stress of thickened soybean milk, skimmed milk and high-fat milk with thickener S

綜上，說明食品增稠劑在不同的食品基質(zhì)中表現(xiàn)出不同的流變特性，吞咽障礙患者使用食品增稠劑輔助吞咽時，應(yīng)該考慮到食品基質(zhì)的種類對食品增稠劑增稠效果的影響。

2.3.2 溫度對增稠蛋白飲料表觀黏度的影響

在中國，熱豆?jié){和熱牛奶深受人們喜愛，因此研究溫度對蛋白熱飲的流變性質(zhì)的影響是非常有現(xiàn)實意義的。由圖6-a可知，表觀黏度最大的是增稠高脂牛奶，其次是增稠脫脂牛奶，最低的是增稠豆?jié){。增稠豆?jié){表觀黏度隨著溫度的增加逐漸減少，這是因為溫度升高，分子運(yùn)動加劇，分子間的部分氫鍵被破壞，溶液更易流動。但在增稠牛奶時，脫脂和高脂的升溫曲線均會出現(xiàn)表觀黏度增加的明顯拐點(曲線一階導(dǎo)數(shù)的零點)，其中高脂牛奶在46 ℃附近出現(xiàn)拐點，脫脂牛奶在56 ℃附近出現(xiàn)拐點，這說明是否出現(xiàn)拐點與脂肪的含量無關(guān)，但猜測脂肪可能使拐點向低溫區(qū)移動。KHOURYIEH等[31]研究溫度對黃原膠和瓜爾豆膠的相互作用影響時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度升高至黃原膠的構(gòu)象轉(zhuǎn)變溫度時，黃原膠無序化程度增強(qiáng)，黃原膠和瓜爾豆膠會發(fā)生更多的相互作用，使表觀黏度增加，這可能是增稠牛奶出現(xiàn)拐點的原因。但是，從圖6-b中可看出，黃原膠和瓜爾豆膠增稠高脂牛奶均出現(xiàn)表觀黏度增加的拐點，拐點出現(xiàn)的位置在42～45 ℃。而圖6-c中不添加任何膠體的高脂牛奶升溫曲線并沒有出現(xiàn)拐點，這說明黃原膠和瓜爾豆膠兩種膠體都可能與牛奶中的一些大分子物質(zhì)(酪蛋白、乳清蛋白等)發(fā)生了相互作用，并不是簡單的黃原膠和瓜爾豆膠協(xié)同作用增強(qiáng)使得體系表觀黏度增加[32]。

a-增稠劑S增稠蛋白飲料；b-XG-GG增稠高脂牛奶；c-高脂牛奶圖6 10 g/L的增稠蛋白飲料及高脂牛奶的表觀黏度隨溫度變化的關(guān)系Fig.6 Apparent iscosity of thickened protein beerages with thickeners S, XG and GG and high-fat milk ersus temperature concentration of 10 g/L

當(dāng)溫度降低時，斷裂的氫鍵重新形成，增稠豆?jié){和增稠牛奶的表觀黏度開始增加，甚至超過了升溫時的表觀黏度，表現(xiàn)出滯后性，這是由于降溫有利于氫鍵的重新形成和分子結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使得流體在剪切過程中受到更多的阻力[33]。

3 結(jié)論與討論

本文研究了黃原膠和瓜爾豆膠復(fù)配體系的流變特性，發(fā)現(xiàn)黃原膠和瓜爾豆膠存在協(xié)同增效作用，最佳復(fù)配比為5∶5，并以此復(fù)配比開發(fā)出一種適用于吞咽障礙人群飲食膠基增稠劑S。在此基礎(chǔ)上，研究了溫度、pH和蛋白飲料基質(zhì)對吞咽障礙膠基增稠劑S流變性質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)：由于原料黃原膠和瓜爾豆膠的共同作用，膠基增稠劑S具有良好的溫度、pH穩(wěn)定性；增稠高脂牛奶的表觀黏度η50最高、n值最低；從20 ℃升溫到80 ℃過程中，質(zhì)量濃度為10 g/L的增稠劑S在蛋白熱飲中的表觀黏度均高于59.74 mPa·s。綜上所得，吞咽障礙膠基增稠劑具有良好的耐酸性和耐熱性，且在蛋白熱飲中也有良好的適用性。本文中的流變學(xué)性質(zhì)研究雖然無法解釋復(fù)雜吞咽過程中的所有現(xiàn)象，但對吞咽障礙增稠劑正確的臨床使用具有很大的參考價值，為增稠劑在不同溶液環(huán)境中的安全應(yīng)用提供理論數(shù)據(jù)支撐和應(yīng)用指導(dǎo)，也為開發(fā)相關(guān)的特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品提供參考。