水溶性可食酸堿指示膜的初步研究

高澤宇，杜無鹽，李倩倩，詹 瑤

（1. 天津市第四中學(xué)，天津 300222；2. 天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457；3. 圣馬特奧社區(qū)學(xué)院，美國 加州 94402）

0 引言

食物的酸堿性是表征其品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，目前廣泛采用的是以百里酚藍(lán)、甲基橙、中性紅、苯酚紅等對pH 值敏感的染料制備的化學(xué)指示劑，然而這些化學(xué)指示劑在與食物接觸顯色的同時(shí)，對食物本身造成了一定程度的污染[1]。

試驗(yàn)以可食性食品原料作為載體，采用紫桑葚粉為原料，利用其自身天然呈色成分在不同酸堿環(huán)境中的顏色變化，直接將其作為可食性食物酸堿變化標(biāo)志物，利用天然食物在不同pH 值范圍下的變色效果，將其作為酸堿指示劑，與明膠、普魯蘭多糖等水溶性食品膠共同混合制備出易溶于水的可食性變色膜，當(dāng)其與食品接觸時(shí)會根據(jù)其酸堿程度而發(fā)生相應(yīng)的顏色變化，在不改變食物及變色膜可食性的前提下，實(shí)現(xiàn)對食品酸堿程度的表征[2]。

1 材料與方法

1.1 材料

紫桑葚粉、明膠、海藻糖、普魯蘭多糖、甘油，均為市售、食品級。

1.2 儀器及設(shè)備

HH-S4 型恒溫水浴鍋，鄭州長城科工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；GZX-9240MBE 型鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品；FE20K 型梅特勒pH 計(jì)，瑞士梅特勒-托利多集團(tuán)產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)過程和評價(jià)方法

1.3.1 普魯蘭多糖-海藻糖-甘油-明膠可食膜的制備

將明膠按照一定的濃度溶解在60 ℃的蒸餾水中，進(jìn)行5 min 的磁力攪拌后備用。將一定量的普魯蘭多糖和海藻糖分別在25 ℃的熱水中進(jìn)行充分溶解后，與明膠溶液混合均勻后，冷卻至25 ℃，再向其中添加甘油，進(jìn)行為期5 min 的磁力攪拌。取50 mL 樣品溶液，將其于聚丙乙烯培養(yǎng)皿中均勻傾倒，于60 ℃烘箱中放置8～10 h 成膜。

1.3.2 呈色原料的選擇和評價(jià)[3]

稱取適量紫桑葚粉配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的水溶液，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)整pH 值，采用色差儀測定樣品的L*值，a*值，b*值，對其在自然光下進(jìn)行拍照并比對顏色變化，選擇在不同pH 值范圍下顏色變化最為明顯的原料，用以表征食品的酸堿程度。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)的評價(jià)

對可食膜質(zhì)構(gòu)進(jìn)行感官評價(jià)，通過計(jì)算得出可食膜性質(zhì)的綜合指標(biāo)。

感官評價(jià)指標(biāo)計(jì)算規(guī)則見表1。

表1 感官評價(jià)指標(biāo)計(jì)算規(guī)則

結(jié)合試驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)的計(jì)算公式，公式（1） 所示：

1.3.4 溶解性的評價(jià)

取剪裁成1.5 cm×1.5 cm 規(guī)格的可食膜樣品，置于盛滿70 ℃水的燒杯中，可以發(fā)現(xiàn)可食膜先收縮然后呈很多細(xì)小的顆粒狀分散于水中，一段時(shí)間后陽光下觀察水中顆粒狀消失為試驗(yàn)溶水時(shí)間的終點(diǎn)，記錄樣品的溶解時(shí)間。

溶解性綜合評分換算規(guī)則見表2。

表2 溶解性綜合評分換算規(guī)則

1.3.5 綜合性質(zhì)的計(jì)算

根據(jù)質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)和溶解時(shí)間的測定結(jié)果，按照公式（2） 的方法，計(jì)算出可食膜性質(zhì)的綜合指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 普魯蘭多糖添加量對水溶性可食膜品質(zhì)的影響

配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的可食膜樣品，其中基礎(chǔ)配方中明膠添加量5%，甘油添加量0.5%，海藻糖添加量0.5%，對不同普魯蘭多糖添加量的樣品可食膜的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

普魯蘭多糖添加量對可食膜品質(zhì)影響見表3。

表3 普魯蘭多糖添加量對可食膜品質(zhì)影響

由表3 可知，綜合柔韌性、脆性、黏性得出感官評價(jià)綜合指標(biāo)可以得出結(jié)論：添加普魯蘭多糖，對其成膜的質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)有著顯著提升，特別是對于柔韌性和脆性更為明顯。由此可以證明，添加普魯蘭多糖可以有效改善可食膜的質(zhì)構(gòu)。通過觀察質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)，普魯蘭多糖在添加量為2.5%左右和7.5%左右時(shí)是最適宜的。綜合考慮質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)和產(chǎn)品總體成本的控制，2.5%左右的添加量較合適，柔韌性達(dá)到5 分，脆性達(dá)到5 分，黏性達(dá)到8 分，溶解評價(jià)為9 分。

2.2 呈色原料的選擇和評價(jià)

按照1.3.2 所述的方法，研究對比玫瑰花粉、綠茶粉及紫桑葚粉在不同pH 值下其色差變化。

玫瑰花粉、綠茶粉及紫桑葚粉在不同pH 值下色差及顏色變化見圖1。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果顯示，相比玫瑰花粉和綠茶粉，采用桑葚為原料能夠有效達(dá)到在不同pH 值下明顯變色的目的，故后期的試驗(yàn)，以桑葚粉作為可食pH 值酸堿指示劑。

2.3 水溶性可食酸堿指示膜的研究

根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，選取桑葚粉作為可食酸堿指示膜的顯色材質(zhì)，研究0.02%的桑葚粉加入普魯蘭多糖-海藻糖-甘油-明膠可食膜中，其溶膠不同pH 值范圍下的呈色效果。

添加0.02%桑葚粉的可溶性膠在不同pH 值范圍下的呈色效果見圖2。

試驗(yàn)表明，0.02%的桑葚粉在不同的pH 值范圍下具有較為明顯的顯色辨識效果，因此選擇以0.2%的桑葚粉作為可食顯色指示劑應(yīng)用于前期所確定的水溶膜中，制備水溶性可食酸堿指示膜。

圖1 玫瑰花粉、綠茶粉及紫桑葚粉在不同pH 值下色差及顏色變化

按照2.1 所確定的水溶性可食膜配方，即甘油添加量2.5%，普魯蘭多糖添加量0.5%，海藻糖添加量0.5%，添加以0.02%的桑葚粉作為可食顯色指示劑，制備出水溶性可食顯色膜。

不同pH 值的水溶性可食顯色膜實(shí)物見圖3。

將水溶性可食顯色膜放入不同pH 值的水溶液中，其融化后溶液的顯色情況如圖4 所示。

水溶性可食顯色膜在不同pH 值的水溶液顯色照片見圖4。

由圖4 可知，試驗(yàn)研究的水溶性可食顯色膜在不同pH 值的水溶液中溶化后能夠通過其顏色的變化達(dá)到表征其酸堿程度的效果，驗(yàn)證了試驗(yàn)的可行性。

3 結(jié)論

通過對比不同添加量普魯蘭多糖對可食膜柔韌性、脆性、黏性等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和溶解時(shí)間等指標(biāo)，得出添加2.5%普魯蘭多糖可以有效改善可食膜的質(zhì)構(gòu)，繼而確定水溶性可食膜的配方為明膠添加量5%，甘油添加量0.5%，海藻糖添加量0.5%，普魯蘭多糖添加量2.5%。通過對比分析紫桑葚粉在不同pH 值下色差及顏色變化，確定采用0.02%的桑葚粉加入普魯蘭多糖-海藻糖-甘油-明膠可食膜中，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，水溶性可食顯色膜在不同pH 值的水溶液中溶化后能夠通過其顏色的變化達(dá)到表征其酸堿程度的效果，驗(yàn)證了試驗(yàn)的可行性，為進(jìn)一步深入研究水溶性可食酸堿指示膜奠定了基礎(chǔ)。

圖2 添加0.02%桑葚粉的可溶性膠在不同pH 值范圍下的呈色效果

圖3 不同pH 值的水溶性可食顯色膜實(shí)物

圖4 水溶性可食顯色膜在不同pH 值的水溶液顯色照片