和网络弹性形变时的偏摩尔自由能
谢建华 1,2，谢丙清 3，庞 杰 3,4,*，张 民 5,*，林常青 1，张桂云 1
(1.漳州职业技术学院食品与生物工程系，福建 漳州 363000；2. 农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心，福建 漳州 363000；3.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002；4.哈佛大学物理系，美国 马萨诸塞州 剑桥 02138；5.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）
摘 要：以魔芋葡甘聚糖和乳清蛋白为研究对象，通过溶胀平衡的数学分析方法，计算偏摩尔自由能的变化，预测溶胀平衡参数。利用流变学实验分析魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白的流体行为和黏弹特性。结果表明：魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白比例7∶3（m/m）以上时，其混合凝胶的动态模量基本不随应力变化，且温度对其模量影响不明显，这说明体系达到溶胀平衡；魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白比例低于7∶3时，体系稳定性随乳清蛋白比例增加而降低。频率扫描和溶胀行为分析进一步表明，魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白比例在7∶3以上时，其混合体系具有协同增效作用。
关键词：魔芋葡甘聚糖；乳清蛋白；溶胀平衡；流变性质
食品体系多数是复杂的混合体系，多糖和蛋白质是构成食品的两大重要组分，其相互作用形式和程度决定了食品材料体系的最终结构，并进而主导各种食品功能的体现 [1-4]。因此研究蛋白-多糖的相互作用已成为目前食品科学相关领域科技工作者关注焦点之一 [5-6]。近年来国内外不少研究者对多糖与蛋白质相互作用进行探索，但由于其存在着热力学不相容特征 [7-8]，因此如何有效地改善体系组分之间的相容性，控制分散相的形态及其相互凝聚已经成为构建优质凝胶食品的关键问题 [9-10]。
魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM）是由D-葡萄糖和D-甘露糖按1∶1.6的比例以β-1,4-糖苷键聚合的大分子多糖，具有优良的胶凝特性 [11-15]，已被广泛应用于食品、医药等领域 [16-21]。乳清分离蛋白（whey protein，WP）作为一种优质的动物性蛋白资源，可以作为一种可食用性的膜，用于改善产品的口感和保护其风味，具有良好的香味隔绝性和释放性能 [22-23]，已应用于焙烤食品、冷冻甜点、发酵乳制品、营养型饮料、干酪和肉制品等食品的加工中 [24-25]。
目前，对于蛋白质-多糖之间的复合作用以及相行为的研究较多，但将资源丰富的魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白相互作用机理的研究较少。溶胀平衡、动态黏弹性已成为衡量大分子体系相互作用的手段，在多糖、蛋白质及多糖与蛋白质之间的作用机理研究方面发挥重要作用。基于此，本研究以魔芋葡甘聚糖和乳清分离蛋白为研究对象，通过溶胀平衡的分析方法预测乳清分离蛋白与魔芋葡甘聚糖的溶胀平衡参数，通过流变学实验分析乳清分离蛋白与魔芋葡甘聚糖体系的流体行为和黏弹特性，探讨乳清分离蛋白-魔芋葡甘聚糖混合体系相互作用机理，以期为今后的蛋白与多糖的研究及实际生产提供一定的理论依据。
1.1 材料与试剂
魔芋葡甘聚糖（食品级） 昭通市三艾有机魔芋发展有限公司；乳清蛋白（S3107，蛋白含量大于80%）源叶生物科技有限公司；其他试剂皆为分析纯。
1.2 仪器与设备
Rheoplus MCR301流变仪 奥地利安东帕有限公司；JB200-S数显电动搅拌机 上海标本模型厂；HH-2数显恒温水浴锅 江阴市保利科研器械有限公司；PL402-C电子天平 梅特勒-托利多仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白相互作用原理
在一定的条件下，魔芋葡甘聚糖脱去乙酰基，分子链变成裸状，双螺旋结构开环交叉，在氢键和疏水相互作用下发生相互缠绕，形成具有网状结构的凝胶
[26-27]。魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白的溶胀过程可看成是乳清分离蛋白分子与魔芋葡甘聚糖分子网链的混合叠加网络形变过程，溶胀平衡时乳清分离蛋白的偏摩尔自由能与魔芋葡甘聚糖的偏摩尔自由能为零
[28]。乳清分离蛋白的偏摩尔自由能由两部分组成，即混合偏摩尔自由能
和网络弹性形变时的偏摩尔自由能
式中：λ为魔芋葡甘聚糖网链的拉伸比，是各向同性的。若体系中乳清分离蛋白的物质的量为n 1，其摩尔体积为V 1。
式中：φ 2为魔芋葡甘聚糖在溶胀体中所占的体积分数；ρ 2为魔芋葡甘聚糖的密度/（g/mL）；V 1为乳清分离蛋白的摩尔体积；M C为有效链的平均相对分子质量；χ为Huggins参数。
当混合自由能与网链熵弹性取得平衡时，网络就停止溶胀，达到溶胀平衡状态。魔芋葡甘聚糖在溶胀平衡时的体积与溶胀前体积之比为溶胀度Q；魔芋葡甘聚糖的体积分数为φ 2；则溶胀度为：溶胀度Q值可以根据高聚物溶胀前后的体积或质量求得：
式中：V 1、V 2分别为乳清分离蛋白和魔芋葡甘聚糖体积/mL；w 1、w 1分别为乳清分离蛋白和魔芋葡甘聚糖质量/g；ρ 1、ρ 1为分别为乳清分离蛋白和魔芋葡甘聚糖密度/（g/mL）。由上式可以得到：
式中：χ表示魔芋葡甘聚糖分子链段与乳清分离蛋白分子间的相互作用，其值大于零，表示魔芋葡甘聚糖链段成松懈的团状，溶胀度低。故，Q与χ呈负相关，χ越大，则Q越小。
式中：A 2为魔芋葡甘聚糖分子在流动相中的第二维里系数，与Flory-Huggins参数χ一样都能表示魔芋葡甘聚糖分子链段与乳清分离蛋白分子间的相互作用；
V2
0为魔芋葡甘聚糖的比容；V 1为乳清分离蛋白的摩尔体积分数。
1.3.2 乳清分离蛋白与魔芋葡甘聚糖的溶胀平衡分析
1.3.2.1 魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白溶胶制备
复配胶根据其流变学特性 [29]，确定总质量浓度（15 g/L），按照一定的质量比例复配而成。将称量好的魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白倒入处于一定温度搅拌状态蒸馏水（200 mL）中，持续搅拌一定时间后冷却至室温，备用。
1.3.2.2 魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白混合体系流变特性研究
采用MCR301型流变仪测定不同配比的魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白混合体系的黏度、应力随剪切速率及储能模量G’和损耗模量G”随应力、温度、频率的变化。
具体实验仪器参数为：Φ50 mm平行板测量系统，平板间距为1 mm。实验时样品都用油封，以免水分蒸发。具体实验方法如下：1）静态剪切流变实验：在（30±1） ℃条件下观察样品的黏度、剪切应力与剪切速率的相关性（剪切速率扫描范围0.01～10 s －1）；2）应变扫描：在（25±0.2） ℃、频率1.0 Hz条件下分别观察不同样品的储能模量G’、损耗模量G”与应变的相关性（应变扫描范围0.01%～100%）；3）温度扫描：应变1%、频率1.0 Hz，观察不同样品的储能模量G’、损耗模量G”与温度的相关性（温度扫描范围：20～90 ℃，速率5 ℃/min）；4）频率扫描：在（25±0.2） ℃、应变1%条件下分别观察不同样品的储能模量G’、损耗模量G”与频率的相关性（频率扫描范围0.1～10 Hz）。
1.3.2.3 魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白体系的溶胀行为分析
采用平衡溶胀质量法进行测定 [30]：将魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白凝胶浸泡于一定体积的水溶液中，测定不同时间凝胶的质量。
1.4 数据统计分析
实验过程中测定所得的数据利用SAS V8软件进行统计学分析，使用Origin Lab软件进行图片的绘制。
2.1 魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白的溶胀平衡分析
魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白溶胀至凝胶的过程中，乳清分离蛋白分子力图进入魔芋葡甘聚糖分子网链中，由于魔芋葡甘聚糖分子体积膨胀导致网状分子链向三维空间伸展，使分子网受到应力而产生弹性收缩能，力图使分子链收缩。
基于Flory-Huggins模型，得到了乳清分离蛋白对魔芋葡甘聚糖溶胶及凝胶的溶胀平衡参数（χ），
到乳清分离蛋白的摩尔体积分数（V
1）的影响。χ表示乳清分离蛋白分子与魔芋葡甘聚糖分子网链的混合叠加网络形变程度过程，其值大于零，表示魔芋葡甘聚糖链段成松懈的团状，溶胀度低。由χ预测，魔芋葡甘聚糖的溶胀度与乳清分离蛋白的摩尔体积分数成反比，即乳清分离蛋白的摩尔体积分数越大，魔芋葡甘聚糖的Q值越小。这也说明了乳清分离蛋白摩尔体积分数较低的条件下，达到溶胀平衡。
2.2 魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白混合体系剪切性质分析
图 1 KGM-WP溶胶中剪切速率与剪切应力的关系
Fig. 1 Relationship between shear rate and shear stress of KGM-WP gels
图1为30 ℃条件下不同配比的魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白共混复合溶胶的剪切速率与剪切应力相关性。由图1可知，魔芋葡甘聚糖和乳清分离蛋白复合溶胶体系具有假塑性流体的特征，随着乳清分离蛋白组分比例的增加，呈现明显的剪切变稀现象，这说明，在特定的条件下，乳清分离蛋白能够促进魔芋葡甘聚糖的溶胀及凝胶，几乎达到溶胀平衡，提高魔芋葡甘聚糖的凝胶稳定性。
图 2 KGM-WP溶胶中剪切速率与黏度的关系
Fig. 2 Relationship between shear rate and viscosity of KGM-WP gels
由图2可知，魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白共混复合溶胶在低剪切速率的表观黏度随剪切速率的增加而下降的速率远远高于高剪切速率时黏度下降速率，这可能是因为在低剪切速率时共混复合溶胶中高分子间的无规线团结构受到破坏，其分子开始形成一定的有序排列，分子间作用力减小；在剪切速率进一步增大时，共混复合溶胶内部形成了相对稳定有序的结构，从而使黏度下降速率逐步降低。这与图1共同验证了溶胀平衡的数学分析方法。
2.3 魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白混合体系动态力学分析2.3.1 应变扫描
黏弹性是评价凝胶力学性能的重要参数，储能模量（弹性模量）G’是用来度量剪切应力存在时，弹性贮存在体系中的剪切能量的尺度，因此也是衡量弹性的尺度；损耗模量G”是由于黏性流动而导致转化为热的能量的大小，因此也就是不可逆的衰减的剪切能部分，是衡量黏度的尺度。应变扫描的基本原理是给样品施加拉力，并且“拉力”可调，在施加压力过程中，最终达到样品被破坏的目的，以分析样品抗破坏能力的强弱。图3为不同配比的魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白混合溶胶的应变扫描图，可以看出，魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白比例4∶1和7∶3时G’和G”值很接近，且随着剪切应力变化趋势不明显；当乳清分离蛋白比例增加时，G’和G”相差值随着剪切应力增加而下降，损耗模量下降速度大于储能模量，其G”与G’相差值随着剪切应力增加而增加，这说明乳清分离蛋白比例增加其体系抗破坏能力下降，当魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白比例小于7∶3时，此时体系不能形成凝胶，表现为液体的特性。
图 3 应变对KGM-WP混合溶胶黏弹性的影响
Fig. 3 Effect of strain on viscoelastic properties of KGM-WP gels
2.3.2 温度扫描
图 4 温度对KGM-WP混合溶胶黏弹性的影响
Fig. 4 Effect of temperature on viscoelastic properties of KGM-WP gels
由图4可知，加热过程中不同配比的魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白混合溶胶的G’和G”随着温度的升高均逐渐降低。随着乳清分离蛋白组分比例的增加，当魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白比例1∶1时G’和G”不再有交点，且耗损模量始终大于储能模量，这说明体系呈现液体特性，魔芋葡甘聚糖和乳清分离蛋白混合溶胶没完全形成凝胶，可能有部分乳清分离蛋白未与魔芋葡甘聚糖结合。随着温度的升高耗损模量与储能模量之差也随着增大。这可能是因为随着温度的升高，未完全结合的乳清分离蛋白的性质会发生变化，尤其是高温时容易发生蛋白质变性，分子链的高级结构被破坏，导致了链和链间的作用减弱。当魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白的比例为4∶1和7∶3时，G’和G”很接近，比差较小，并且不会随着温度的变化出现较大的差距，这说明在此比例下，魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白的混合溶胶性能很稳定，这也验证了溶胀平衡的数学分析方法。
2.3.3 频率扫描
图 5 频率对KGM-WP混合溶胶黏弹性的影响
Fig. 5 Effect of frequency on viscoelastic properties of KGM-WP gels
为了进一步从微观结构运动的角度了解魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白混合溶胶体系性能，测试了样品不同振动频率时的黏弹性。由图5可知，在低频率时各比例的混合溶胶的储能模量G’均低于其损耗模量G”，当频率进步提高时，所有样品的模量均升高，储能模量G’增加的速度比损耗模量G”大，且达到一定频率时储能模量G’大于损耗模量G”，这可能是由于共混体系中分子链间发生交互作用、使大分子聚集从而形成聚集体，在分子链间产生新的缠结，从而使体系形成稳定网络结构，表现出弹性体性质。但从图5可看出，魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白比例7∶3和3∶2模量变化曲线基本一致，其交叉点的频率与比例4∶1相差不明显，这说明魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白比例3∶2也可形成较稳定体系。乳清分离蛋白比例增加其储能模量和损耗模量的交叉点的频率也增加，这说明当乳清蛋白与魔芋葡甘聚糖超过一定比例时，体系稳定性随乳清分离蛋白比例增加而降低。
2.4 魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白溶胶的溶胀行为分析
由图6可知，魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白凝胶的溶胀过程服从零级动力学模型。体系随着乳清分离蛋白组分比例的增加，凝胶溶胀的速率常数发生复杂变化。当魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白的比例为2∶3时，其溶胀速率常数高（|k|≥0），当魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白的比例为4∶1～3∶2时，溶胀的速率急剧减少（|k|≤5），并随着乳清分离蛋白组分比例的增加，出现一定的波动。这是因为乳清分离蛋白在体系中的作用不仅作为交联剂参与形成凝胶，而且过量的乳清分离蛋白使得体系的溶胀速度更加强烈，导致体系不稳定。
根据溶胀平衡的数学方法，预测魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白混合溶胶的溶胀平衡参数，量化乳清分离蛋白与魔芋葡甘聚糖的比例。通过流变学实验分析，确定魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白混合体系具有假塑性特性。同时，对魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白混合体系黏弹特性研究表明，当魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白的比例大于7∶3时，在相当宽的应变范围内，魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白凝胶的动态模量基本不随应力变化，说明其线性黏弹性范围很宽，在此比例下其混合体系形成稳定凝胶。在此比例条件下温度对该体系模量影响很小，弹性模量G’和损耗模量G”变化趋势很接近，且弹性模量G’与损耗模量G”相差很小，这说明该体系达到溶胀平衡。从频率扫描看，魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白的比例为7∶3和3∶2时，其模量变化曲线基本一致，这说明魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白的比例为3∶2时，共混体系也形成较稳定体系，从溶胶的溶胀行为分析也得到确认，但该比例可能易受外界因素的影响，所以从实际应用考虑应将魔芋葡甘聚糖-乳清分离蛋白比例确定7∶3以上为宜。
参考文献：
[1] HEMAR Y, HALL C E, MIMRO P A, et al. Small and large deformation rheology and microstructure of κ-carrageenan gels containing commercial milk protein products[J]. International Dairy Journal, 2002, 12(4): 371-381. DOI:10.1016/S0958-6946(02)00032-8.
[2] PONOMAREVA S A, GOLOVCHENKO V V, PATOVA O A, et al. Comparative analysis of the spectrophotometric methods of the protein amount determination in the pectic polysaccharide samples[J]. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2015, 41(2): 133-139. DOI:10.1134/ S1068162015020119.
[3] 宋秋梅, 蔡丹, 张予心, 等. 乳清蛋白-茁霉多糖交联凝胶特性的表征[J].食品科技, 2015, 40(8): 268-277.
[4] CHEN G, MA Y, LI X S H, et al. Effects of milk proteinpolysaccharide interactions on the stability of ice cream mix model systems[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 45: 327-336. DOI:10.1016/ j.foodhyd.2014.11.027.
[5] 樊巧, 陈厚荣, 徐晓萍, 等. 响应面试验优化酪蛋白-魔芋葡甘聚糖共混溶胶制备工艺及其稳定性[J]. 食品科学, 2015, 36(24): 10-15. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201524002.
[6] 齐军茹, 杨晓泉, 彭志英. 蛋白-多糖复合物的制备及乳化性能的研究[J]. 食品科学, 2004, 25(11): 34-37. DOI:10.3321/ j.issn:1002-6630.2003.11.004.
[7] 刘波, 李丹丹, 李汴生, 等. 软糖用κ-卡拉胶与明胶溶液及其复配液的表观粘度研究[J]. 现代食品科技, 2012, 28(11): 1466-1470.
[8] 陈昀, 赵谋明, 孙哲浩. 蛋白质与多糖类交互作用研究进展[J]. 食品科学, 2001, 22(4): 90-93. DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2001.04.027.
[9] DU Xuezhu, LI Jing, CHEN Jian, et al. Effect of degree of deacetylation on physicochemical and gelation properties of konjac glucomannan[J]. Food Research International, 2012, 46(1): 270-278. DOI:10.1016/j.foodres.2011.12.015.
[10] 王丽霞, 庞杰. 魔芋葡甘聚糖不可逆凝胶研究进展及相关问题[J].食品安全质量检测学报, 2015, 3(5): 387-391.
[11] 温成荣, 傅丽群, 谢丙清, 等. 基于稳定体系的魔芋葡甘聚糖与卡拉胶作用位点的研究[J]. 食品与生物技术学报, 2014, 32(5): 21-26. DOI:10.3969/j.issn.2095-6002.2014.05.005.
[12] KATSURAYA K, OKUYAMA K, HATANAKA K, et al. Constitution of konjac glucomannan: chemical analysis and 13C NMR spectroscopy[J]. Carbohydrate Polymers, 2003, 53: 183-189. DOI:10.1016/S0144-8617(03)00039-0.
[13] TATIRAT O, SANGUANSRI C. Physicochemical properties of konjac glucomannan extracted from konjac flour by a simple centrifugation process[J]. LWT-Food Science and Technology, 2011, 44(10): 2059-2063. DOI:10.1016/j.lwt.2011.07.019.
[14] BRENNER T, WANG Z, ACHAYUTHAKAN P, et al. Rheology and synergy of κ-carrageenan/locust bean gum/konjac glucomannan gels[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 98(1): 754-760. DOI:10.1016/ j.carbpol.2013.04.020.
[15] MENG Fanbing, LIANG Yexing, SHUAI Tiangang, et al. Physicochemical properties of Amorphophallus paeoniifolius (Dennst.) Nicolson starch and its blend with konjac glucomannan[J]. Starch-Stärke, 2015, 67: 9-10. DOI:10.1002/star.201500019.
[16] 王元兰, 魏玉. κ-卡拉胶与魔芋胶复配胶体系的流变特性[J]. 食品科学, 2011, 32(5): 92-95.
[17] 龚加顺, 幸治梅, 彭春秀, 等. 大豆分离蛋白及其与魔芋葡苷聚糖凝胶化作用的动态粘弹性研究[J]. 食品科学, 2005, 26(10): 25-29. DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2005.10.001.
[18] DROZDOV A D. Equilibrium swelling of core-shell composite microgels[J]. Meccanica, 2015, 50(6): 1579-1592. DOI:10.1007/ s11012-015-0107-2.
[19] XU Zhenlin, SUN Yuanming, YANG Youhui, et al. Effect of γ-irradiation on some physiochemical properties of konjac glucomannan[J]. Carbohydrate Polymers, 2007, 70(4): 444-450. DOI:10.1016/j.carbpol.2007.05.011.
[20] CHEN Jian, LI Jing, LI Bin. Identif i cation of molecular driving forces involved in the gelation of konjac glucomannan: effect of degree of deacetylation on hydrophobic association[J]. Carbohydrate Polymers, 2011, 86(2): 865-871. DOI:10.1016/j.carbpol.2011.05.025.
[21] 王虹霞, 胡诗保, 张瑜, 等. 果胶/魔芋胶复合膜结构及应用性能研究[J]. 西南民族大学学报, 2015, 41(1): 60-65. DOI:10.11920/ xnmdzk.2015.01.011.
[22] CHU B S, ICHIKAWA S, KANAFUSA S, et al. Stability of proteinstabilized β-carotene nanodispersions against heating,salts and pH[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2008, 88(10): 1764-1769. DOI:10.1002/jsfa.3278.
[23] 孙炜炜. 乳清分离蛋白-葡聚糖接枝改性及功能性质研究[D]. 广州:华南理工大学, 2012: 1-2.
[24] BANERIEE R, CHEN H. Functional properties of edible fi lms using whey protein concentrate[J]. Journal of Dairy Science, 1995, 78: 1673-1683. DOI:10.3168/jds.S0022-0302(95)76792-3.
[25] 任雁, 赵丹, 张烨. 乳清蛋白的功能成分及其主要应用[J]. 中国食品添加剂, 2007(15): 142-146. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2007.01.032.
[26] 寇丹丹, 兰润, 叶伟建, 等. 魔芋葡甘聚糖/普鲁兰多糖半互穿网络水凝胶弹性及其微观形貌研究[J]. 西南大学学报, 2014, 36(4): 205-212.
[27] 孙玉敬. 葡甘聚糖微结构的分子动力学模拟[D]. 福州: 福建农林大学, 2006: 2-12. DOI:10.7666/d.y949429.
[28] 罗学刚. 高纯魔芋葡甘聚糖制备与热塑改性[M]. 北京: 科学出版社, 2012: 124-126.
[29] 汪超, 李斌, 徐潇, 等. 魔芋葡甘聚糖的流变特性研究[J]. 农业工程学报, 2005, 21(8): 157-160. DOI:10.3321/j.issn:1002-6819.2005.08.034.
[30] 杨树颜, 刘岚, 贾志欣, 等. 平衡溶胀法研究谷氨酸二硫代氨基甲酸镧对SBR/SiO 2复合材料界面作用的影响[J]. 高分子学报, 2011(7): 709-717. DOI:10.3724/SP.J.1105.2011.10184.
Interactions between Konjac Gum and Whey Protein
XIE Jianhua
1,2, XIE Bingqing
3, PANG Jie
3,4,*, ZHANG Min
5,*, LIN Changqing
1, ZHANG Guiyun
1
(1. Department of Food and Biology Engineering, Zhangzhou Profession and Technology Institute, Zhangzhou 363000, China; 2. The Applied Technical Engineering Center of Further Processing and Safety of Agricultural Products, Higher Education Institutions in Fujian Province, Zhangzhou 363000, China; 3. College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 4. Department of Physics, Harvard University, Cambridge 02138, USA; 5. College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)
Abstract：In this study, a composite gel was prepared with konjac glucomannan (KGM) and whey protein (WP). The change in partial molar free energy was calculated through mathematical analysis of equilibrium swelling to predict swelling equilibrium parameters. Rheological experiments were applied to evaluate fluid behavior and viscoelastic properties of KGM-WP gels. The results revealed that the composite system achieved swelling equilibrium when the ratio between KGM and WP was greater than 7:3 (m/m). In this situation, the dynamic modulus remained constant with stress changes, and it was not signif i cantly affected by temperature. At a KGM-WP ratio lower than 7:3 the stability of the composite gel decreased with increasing WP proportion. Frequency scanning and swelling behavior analysis indicated that a synergistic effect existed between KGM and WP at a ratio above 70%.
Key words：konjac glucomannan (KGM); whey protein (WP); swelling equilibrium; rheological property
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201705016
中图分类号：TS219
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）05-0098-06
引文格式：
谢建华, 谢丙清, 庞杰, 等. 魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白的相互作用[J]. 食品科学, 2017, 38(5): 98-103. DOI:10.750/ spkx1002-6630-201705016. http://www.spkx.net.cn
XIE Jianhua, XIE Bingqing, PANG Jie, et al. Interactions between konjac gum and whey protein[J]. Food Science, 2017, 38(5): 98-103. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201705016. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-04-04
基金项目：国家自然科学基金面上项目（31471704；31271837；31301599）；福建省自然科学基金项目（2014J01378）；福建省中青年教师教育科研项目（JA15697）
作者简介：谢建华（1976—），男，副教授，硕士，研究方向为天然产物化学与应用。E-mail：xiejh2001@163.com
*通信作者：庞杰（1965—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与营养。E-mail：pang3721941@163.com
张民（1972—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与营养。E-mail：zm0102@tust.edu.cn