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7,、食品添加劑
前面對幾類食品的流變特性進(jìn)行了討論，除了食品物質(zhì)之外,，一些食品添加劑的流變特性對食品的流變特性的影響也很大,，特別是許多天然的（生物合成的）或化學(xué)合成的親水性高分子分散在水中形成的水溶膠，其被廣泛用做增稠劑,、膠凝劑,、乳化劑、穩(wěn)定劑,、膜材料等,。水溶膠即使在濃度低于1％的情況下,，也能對食品的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響,。水溶膠的應(yīng)用使人們能夠有效地控制水分，改善肉制品,、乳制品,、糖果、糕點(diǎn)的外觀,、形狀,、質(zhì)構(gòu)特征、口感和風(fēng)味等,。此外,，天然大分子多糖和蛋白質(zhì)具有的生物活性、生體相容性,、安全性和低熱量也使得它們被廣泛用于生產(chǎn)和開發(fā)各種功能性健康食品,。
水溶膠按其是否可以形成凝膠,，分為兩類：一類是本身即可形成凝膠如瓊脂、卡拉膠,、結(jié)冷膠,、可德膠、高甲氧基果膠,、明膠等,，這類多糖稱為凝膠多糖。另一類是非凝膠多糖,，如黃原膠,、刺槐豆膠、魔芋膠等,，它們本身不具備凝膠性,。食品水溶膠形成的凝膠為物理凝膠。這是因?yàn)閰⑴c形成凝膠網(wǎng)絡(luò)交鏈區(qū)的鍵通常是非共價鍵,，如氫鍵,、疏水作用、靜電作用和范德華力和離子鍵等,。小分子物質(zhì)能在凝膠網(wǎng)絡(luò)中滲透或擴(kuò)散,。
食品水溶膠具有增加食品的粘度，賦予食品柔滑舒適的口感,，穩(wěn)定乳化狀態(tài)和懸浮狀態(tài)的作用,。例如黃原膠（Xanthan Gum）是一種通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的，常用的大分子食品添加劑,。盡管相對價格較高,，但自從上世紀(jì)70年代以來，黃原膠己成為許多應(yīng)用領(lǐng)域的增稠劑,。這是因?yàn)辄S原膠具有*的流變學(xué)行為,。在濃度很低時，它能形成高粘度,、高剪切變稀的溶液,，且粘度不受PH 、鹽和溫度的影響,；在低剪切應(yīng)力下,，保持較高的粘度使得黃原膠能有效阻止顆粒沉淀，而剪切變稀的特點(diǎn)又使得產(chǎn)品在搖動后能很容易地容器中流出,。
食品水溶膠在食品工業(yè)上的應(yīng)用主要取決于它的粘度,。影響粘度的因素很多，如水溶膠的種類,、來源分子量大小,、分子量分布,、分子結(jié)構(gòu)、濃度,、溫度,、鹽以及剪切特性等。水溶膠溶液的粘度受分子量的影響很大,。隨著分子量的增加,，粘度對剪切速率的依賴性增強(qiáng)，對剪切速率的變化愈敏感,，剪切引起的粘度降低愈大,，從低剪切牛頓穩(wěn)定區(qū)進(jìn)入剪切變稀區(qū)（假塑性區(qū)）也愈早，即在更低的剪切速率下便發(fā)生粘度隨剪切速率的增加而降低,。除了分子量的影響外,，水溶膠溶液的粘度還受溶液中大分子的流體力學(xué)體積的影響，而流體力學(xué)體積明顯地受大分子結(jié)構(gòu)的影響,。相同分子量,，線形、剛性的分于比多分支,、柔性的分子具有較大的流體力學(xué)體積,，因而粘度更高。纖維素相對來說屬剛性分子,，所以在低剪切速率時粘度很高,，而柔性的短梗霉多糖則要低的多阿拉伯樹膠支化度較高，分子在結(jié)構(gòu)上更為緊湊,，因此在分子量相同的條件下,，相對線形纖維素來說均方旋轉(zhuǎn)半徑較小，其粘度－剪切速率關(guān)系表現(xiàn)出牛頓流體的特點(diǎn)分子鏈剛性對水溶膠溶液剪切變稀特性的影響也很大,。隨著分子持續(xù)長度的增加,，剪切變稀程度也會相應(yīng)增加。
對剪切變稀特性的了解有利于食品加工中的分散泵送,、噴灑,、灌注等過程的操作和控制,，所以研究水溶膠的粘度與剪切速率關(guān)系對于食品加工具有重要意義,。Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)可以測定大多數(shù)水溶膠在不同的剪切速率下的粘度，可以更具體的研究水溶膠的流變特性,，以滿足食品生產(chǎn)的需要,。例如果凍/龜苓膏的主要成分即是水溶膠，水溶膠的流變特性關(guān)系到果凍/龜苓膏的產(chǎn)品配方,、凝膠特性,、口感等等,，所以測量水溶膠的流變特性對生產(chǎn)很有幫助。
8,、冰淇淋
在冰淇淋的生產(chǎn)中,，水溶膠作為增稠劑，所起的作用很大,，可以說是冰淇淋的zui關(guān)鍵物質(zhì),。冰淇淋的主要成分是水、奶油,、糖,、乳化劑、增稠劑等,，水既作為糖,、奶粉、食品增稠劑,、香精及其他水溶性溶質(zhì)的溶劑,；又作為乳化劑、可可粉,、咖啡粉,、奶油等分散質(zhì)的分散劑。經(jīng)過溶解,、分散和均質(zhì),，形成均勻的冰淇淋漿料。糖,、奶粉雖然可增加水的粘度和稠度,，但如用量較少則增加的程度不大。而食品增稠劑的用量雖少,，但增加粘度和增加稠度的程度較大,。當(dāng)冰淇淋漿料具有合適的粘度和稠度后，經(jīng)過攪拌,、溶解,、分散乳化、懸浮,、均質(zhì),、老化，可形成化學(xué)熱力學(xué),、化學(xué)動力學(xué)相對穩(wěn)定的微多相冰淇淋漿料,。水溶膠增稠劑溶液因存在結(jié)構(gòu)粘度而呈現(xiàn)一系列假塑性，使增稠劑溶液在化料、滅菌,、均質(zhì),、老化的全過程攪拌或泵送時變稀，發(fā)生剪切變稀現(xiàn)象,。剪切變稀現(xiàn)象使經(jīng)過老化變稠的冰淇淋漿料易于泵送,，生產(chǎn)出來的冰淇淋具有良好的口感。在冰淇淋的生產(chǎn)中,，控制冰淇淋漿料的粘度,，可以做成不同類型的冰淇淋。例如：在總固形物含量較低的前提下,，降低增稠劑和油脂用量,，降低冰淇淋漿料的粘度，能使水的活度達(dá)到有利于形成六方晶體,。當(dāng)凝凍速度較慢時,，可形成以六方晶體為主的砂冰型產(chǎn)品。而在冰淇淋總固形物含量較高的前提下,，降低油脂用量,，提高增稠劑用量和冰淇淋漿料的粘度，使水的活度達(dá)到更有利于立方晶體和玻璃態(tài)冰形成的優(yōu)勢,。當(dāng)凝凍速度較快時,，可形成以立方晶體和玻璃態(tài)冰占優(yōu)勢的粘糕型產(chǎn)品。
Brookfield粘度計(jì)可以應(yīng)用在研究冰淇淋配料粘度與配料加工性能,、冰淇淋成品質(zhì)量之間的關(guān)系,，確定*粘度范圍，可以為配方設(shè)計(jì),、工藝設(shè)計(jì),、增稠膠選擇、質(zhì)量控制等提供有關(guān)數(shù)據(jù),。在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時,，可以根據(jù)所用的增稠膠的粘度數(shù)據(jù)及相互之間的協(xié)同作用，根據(jù)冰淇淋其它成分的粘度貢獻(xiàn),，估算配料的粘度以及流變性質(zhì),，預(yù)測配料的加工特性，減少不必要的試驗(yàn),，同時Brookfield也可以為冰淇淋生產(chǎn)的質(zhì)量監(jiān)控提供一個方便和可靠的檢驗(yàn)手段－粘度檢驗(yàn),。
四、食品的質(zhì)構(gòu)與測量
食品的質(zhì)構(gòu)是食品除色,、香,、味之外另一種重要的性質(zhì),，它不僅是食品加工中很難控制的因素,，而且是決定食品檔次的zui重要的關(guān)鍵指標(biāo)之一,。例如：目前在食品種廣泛使用食品膠，改性淀粉等作為添加劑,，以取代羧甲基纖維素等,，這些型食品新改性添加劑的使用，改善了食品在口感,、外觀,、形狀、貯存性等方面的某種特性,。使用食品膠時,，我們必須對使用的目的（應(yīng)用食用膠的哪一種特性）有清楚的了解，才能根據(jù)不同食品膠的特性進(jìn)行選擇,。在這個探索的過程中,，試吃，專家評估作為比較傳統(tǒng)的非定量判斷手段,，而在今天,，質(zhì)構(gòu)儀就成為了必須使用的工具，前面敘述過,，由于所有的食品膠都不只一種功能,，因而在為食品任何一類特別的應(yīng)用選擇*的食品膠時，都還應(yīng)該考慮,、候選,。食品膠在該食品中發(fā)揮的其他的功能，所以食品工藝師在選擇食品膠時需要考慮諸多因素,，必須考慮產(chǎn)品形態(tài)（如凝膠,、流動性、硬度,、透明度及混濁度等）,；產(chǎn)品體系（懸浮顆粒能力，稠度,、風(fēng)味,、原料類型等）；產(chǎn)品儲存（時間,、風(fēng)味穩(wěn)定,、水分、曲分遷移）,、產(chǎn)品加工方式和經(jīng)濟(jì)性等,。否則，不考慮其他因素，直接選擇使用在該項(xiàng)應(yīng)用中表現(xiàn)得的食品膠,，可能并不是*的選擇,。
質(zhì)構(gòu)儀可對樣品的物性概念做出準(zhǔn)確的定量的表述，它使用統(tǒng)一的測試方法,，是的量化測量儀器,，消除個人感官的主觀性影響，Brookfield所設(shè)計(jì),、生產(chǎn)的物性測試儀分LFRA和QTS兩個系列,，根據(jù)類別不同，測試范圍的不同,，有5種型號可供選擇,。可對廣泛的產(chǎn)品進(jìn)行多種特性的測試,，比如：硬度,、嫩度，脆性,、膠粘性,、粘牙性、回復(fù)性,、彈性,、凝膠強(qiáng)度等。
Brookfield的Lefa組織分析儀應(yīng)用是明膠行業(yè)Bloom試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)儀器,，該實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)通過了許多和國家標(biāo)準(zhǔn)：AOAC（分析化學(xué)家協(xié)會）,、ISO、BS（英國國家標(biāo)準(zhǔn)）等,。Lefa組織分析儀在測量明膠洞凍力時可以準(zhǔn)確的讀出凍力讀數(shù),，控溫水浴箱的精度很高，穩(wěn)定的溫度可以保證測量的準(zhǔn)確性,。Lefa組織分析儀除了測量明膠的凍力之外,，還可以測量一些膠體的破裂強(qiáng)度、刺入強(qiáng)度,、瓊脂的Kobe試驗(yàn),，供食品工業(yè)測量面包的彈性和硬度、巧克力,、果凍之類的食品,，也可測量其他一些工業(yè)彈性體。
Brookfield的QTS質(zhì)構(gòu)儀主要包括主機(jī),、軟件,、備用探頭及附件,。其基本結(jié)構(gòu)一般是由一個能對樣品產(chǎn)生變形作用的機(jī)械裝置，一個用于盛裝樣品的容器和一個對力,、時間和變形率進(jìn)行記錄的記錄系統(tǒng)組成,。其測試圍繞著距離、時間,、作用力三者進(jìn)行測試和結(jié)果分析,，也就是說,，質(zhì)構(gòu)儀所反映的主要是與力學(xué)特性有關(guān)的食品質(zhì)地特性,，其結(jié)果具有較高的靈敏性與客觀性，并可對結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)量化處理,，以量化的指標(biāo)來客觀全面地評價成品,，從而避免了人為因素對食品品質(zhì)評價結(jié)果的主觀影響。在用質(zhì)構(gòu)儀評價食品品質(zhì)時,，首先要根據(jù)測試樣品選擇探頭的形狀,、規(guī)格，然后再根據(jù)探頭來選擇操作模式如壓縮模式或拉伸模式,。通過不同種類的壓縮,、切割、擠壓和拉伸模具進(jìn)行測試,，得出能夠表示一些質(zhì)構(gòu)特性及相關(guān)關(guān)系的一個曲線圖,。
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