CN112143044B

CN112143044B - 一种用于起泡的组合物及应用

Info

Publication number: CN112143044B
Application number: CN202010865707.4A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 朱景松; 李晶; 占福朝; 梁宏闪; 刘石林; 李艳; 陈义杰
Original assignee: Huazhong Agricultural University
Current assignee: Huazhong Agricultural University
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: CN112143044A

Abstract

本发明提供一种用于起泡的组合物及应用，包括：羟丙基甲基纤维素及生物胶，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(0.125～8)；所述生物胶为黄原胶和/或文莱胶。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)本发明组合物可制备出具有优良可塑性、起泡性、泡沫稳定性的复合发泡体；(2)原料简单，安全性高；(3)可在无蛋白质情况下使用。

Description

一种用于起泡的组合物及应用

技术领域

本发明涉及胶体与界面化学技术领域，具体涉及一种用于起泡的组合物及应用。

背景技术

泡沫是气体分散于液体中的多相分散体系，泡沫稳定性是维持充气食品和功能材料的结构和储存期的保证，而乳脂、排水、歧化和聚结是气泡破裂的主要因素。开发出可产生稳定泡沫物或促进泡沫稳定的发泡物质是拓宽泡沫应用领域的关键。

常规可形成泡沫的物质包括具有表面活性的蛋白质、多糖以或小分子表面活性剂。在食品领域中，发泡原料通常含有蛋白质，例如，在申请号201180050241.1的专利中，报道了采用蛋白质为发泡剂胶凝剂制备稳定粘性泡沫的相关内容。然而，采用蛋白质稳定的泡沫对环境因素敏感，容易受到例如低分子量的肽、磷脂、糖、pH和离子强度等因素的影响，导致稳定性较差。

而常规小分子表面活性剂因毒性问题而在食品工业中的应用受到限制。因此，研制出稳定且安全性高的起泡物质可以进一步拓宽起泡物质的应用领域。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于起泡的组合物及应用。

具体技术方案如下：

一种用于起泡的组合物，其不同之处在于，所述起泡性组合物包括：

羟丙基甲基纤维素及生物胶，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(0.125～8)；所述生物胶为黄原胶和/或文莱胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)本发明组合物可制备出具有优良可塑性、起泡性、泡沫稳定性的复合发泡体；(2)原料简单，安全性高；(3)可在无蛋白质情况下使用。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(4～8)。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：利用上述组合物可制备出起泡性与稳定性均优良的复合发泡体。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(0.25～0.5)。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：利用上述组合物可制备出稳定性均优良的发泡体。

进一步，所述羟丙基甲基纤维素甲氧基含量在28.0％～30.0％，羟丙基含量在7.0％～12.0％；在20℃，2％羟丙基甲基纤维素水溶液粘度为50mPa.s～400mPa.s。

进一步，所述用于起泡的组合物还包括溶剂。

进一步，所述溶剂为水。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：加入溶剂之后，形成分散相，利用机械搅拌之后即可起泡，使用方便。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素质量之和占所述组合物0.25％～3％。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：在此比例分散相中，组合物制备的泡沫性能优良。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素质量之和占所述组合物0.5％～2％。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：在此比例分散相中，组合物制备的泡沫综合性能更为优良。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素质量之和占所述组合物1％。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：在此比例分散相中，组合物制备的泡沫综合性能最为优良。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(4～8)时，分散相固体浓度为0.75％～0.9％时，起泡性更为优良。

进一步，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(0.25～0.5)时，分散相的固体浓度为1％～2％时，稳定性更为优良。

上述用于起泡的组合物的制备方法，其不同之处在于，所述制备方法为：若无溶剂，将所述羟丙基甲基纤维素和生物胶按比例混合。

进一步，若所述组合物包括溶剂，将所述羟丙基甲基纤维素和生物胶混合步骤如下：

制备羟丙基甲基纤维素溶液与生物胶溶液，然后将所述羟丙基甲基纤维素溶液与生物胶溶液按比例混合；

或将羟丙基甲基纤维素固体与生物胶固体混合后，再加所述溶剂制备成所述用于起泡的组合物。

制备羟丙基甲基纤维素溶液与生物胶溶液，然后将所述羟丙基甲基纤维素溶液与生物胶溶液按比例混合。

采取上述进一步技术方案的有益效果在于：可进一步提高泡沫的稳定性。

在产生泡沫或促进产生泡沫的分散体系中的应用。

具体地，第一种应用方式为：若组合物为干性颗粒或其余不含溶剂物理性状，使用时，加溶剂分散，形成产生泡沫的分散体系后，用机械搅拌，得到稳定泡沫；

第二种应用方式为：若组合物包含少量溶剂与羟丙基甲基纤维素及生物胶形成浓缩液，使用时再加溶剂稀释使其达到起泡标准浓度，并用机械搅拌，得到稳定泡沫；

第三种应用方式为：若组合物包含溶剂且羟丙基甲基纤维素和生物胶浓度达到起泡标准浓度，机械搅拌，即可得到稳定泡沫。

采取第二种或第三种应用方式产生的泡沫稳定性和起泡性更强。

附图说明

图1为S1-11组合物形成的泡沫体及泡沫体裱花效果；

图2为S1-1与S1-2搅打后生成泡沫的情况；

图3为S1-3与S1-4搅打后生成泡沫的情况；

图4为S1-5～S1-19搅打后生成泡沫的情况；

图5为D3-2搅打后生成泡沫的情况；

图6为D3-4搅打后生成泡沫的情况；

图7为S1-2、S1-4、D3-2、D3-4搅打后的气泡显微照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例及对比例使用的材料来源如下表：

使用的仪器列表

实施例1

本实施例提供用于起泡的组合物的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：制备一定质量浓度的羟丙基甲基纤维溶液和生物胶溶液，溶剂为水。

步骤S2：取羟丙基甲基纤维(HPMC)溶液和生物胶溶液按照下表中的配比分别混合，即得不同配比的用于起泡的组合物。

本实施例中制作配料方法如表1所示。

表1组合物制备过程中的配料参数

上表中，S1-1～S1-4的零剪切粘度为S1-1:2.1174Pa.s；S1-2:95.40077Pa.s；S1-3:1.9995Pa.s；S1-4:96.9105Pa.s。

按表1方法配制所得到的组合物如表2所示。

表2实施例1各型号组合物的配比及浓度

实施例2

本实施例提供用于起泡的组合物的制备方法，包括如下步骤：将羟丙基甲基纤维素和生物胶按比例混合后，再加水作为溶剂形成不同型号组合物，各型号组合物如表3所示。

表3实施例2各型号组合物的配比及浓度

组合物除实施例1与实施例2制备方法之外，在完成组合物中物质的配比且化学性质不发生变化的情况下，其它混合方法均可用来制备本发明组合物。

实施例3

本实施例提供用于起泡的组合物的制备方法，包括如下步骤：将羟丙基甲基纤维素和生物胶按比例混合即得组合物，各型号组合物如表4所示。

表4实施例3各型号组合物的配比及浓度

对比例1

本对比例制备质量分数为0.5％的文莱胶溶液，型号记为D1-1；制备质量分数为0.6％的黄原胶溶液，型号记为D1-2；制备质量分数为1.4％的魔芋胶溶液，型号记为D1-3；制备质量分数为1.55％的瓜尔豆胶溶液，型号记为D1-4。

对比例2

本对比例制备质量分数为1％的羟丙基甲基纤维素溶液，型号为D2。

对比例3

本对比例制备不同配比的用于起泡的组合物，制备方法如下：

步骤S2：取羟丙基甲基纤维(HPMC)溶液和生物胶溶液进行配比，即得不同配比的用于起泡的组合物。

本对比例涉及的制作配料方法如表5所示。

表5组合物制备过程中的配料参数

按表3方法配制所得到的组合物如表6所示。

表6对比例3各型号组合物的配比及浓度

上表中，D3-1:1.97645Pa.s；D3-2:98.49217Pa.s；D3-3:2.12841Pa.s；D3-4:98.0155Pa.s。

对比例4

(1)选取新鲜鸡蛋，破壳，分离蛋清、蛋黄，小心去除蛋清中的系带，调节蛋清的pH至7.5，于4℃下保存，备用；

(2)将保存后的蛋清液进行微波-超声联合处理，微波频率为2500MHz，微波功率为200W；超声频率为25KHz，超声功率300W，联合处理的时间为5min；

(3)向重量浓度为0.6％的黄原胶溶液中按重量加入2％的多聚酸磷钠，在85℃下加热4h，得磷酸化的黄原胶溶液，然后加入到微波-超声联合处理后的蛋清液中，蛋清液的体积是磷酸化黄原胶溶液的10倍，混合均匀。按上述方法制备成D4型号产品。

实施例4

将实施例1、实施例2各型号及对比例1～4中各型号的组合物分别取10ml于100ml定制玻璃杯(3.8*10)中，高速分散器10000rpm搅打5min。4.1观察部分实施例型号组合物及对比例组合物制备的泡沫情况。

结果如下：

实施例1中型号S1-11组合物制造的泡沫如图1所示，该组合物搅打形成的泡沫体在静止状态下，因为具有很高的粘度，所以具有很好的维持形状的能力，在剪切力作用下，迅速稀化，具有很好的可塑性。

实施例1中型号S1-1与S1-2组合物制造的泡沫如图2所示，2A为发泡前体积，2B为发泡后体积，制造泡沫后再将容器倒置，从图中可以看出，S1-1与S1-2均具有良好起泡性，在将容器倒置后，泡沫仍呈稳定状态。

实施例1中型号S1-3与S1-4组合物制造的泡沫如图3所示，3A为发泡前体积，3B为发泡后体积，制造泡沫后再将容器倒置，从图中可以看出，S1-3与S1-4均具有良好起泡性，在将容器倒置后，泡沫仍呈稳定状态。

实施例1中型号S1-5至S1-19号组合物制造的泡沫如图4所示，4A为发泡前体积，4B为发泡后体积，从图中可以看出，S1-5至S1-19号组合物制造的泡沫具有良好的起泡性。

对比例3中型号D3-2组合物制造的泡沫如图5所示，5A为发泡前体积，5B为发泡后体积，制造泡沫后再将容器倒置，从图中可以看出，D3-2几乎无起泡性，在将容器倒置后，呈流动状态。

对比例3中型号D3-4组合物制造的泡沫如图6所示，6A为发泡前体积，6B为发泡后体积，制造泡沫后再将容器倒置，从图中可以看出，D3-4几乎无起泡性，在将容器倒置后，呈流动状态。

型号S1-2，S1-4，D3-2，D3-4组合物制造的泡沫显微镜图如图7所示，S1-2和S1-4组合物制造的气泡体积小且均一，而D3-2，D3-4组合物制造的泡沫稀疏、大小不均一。

4.2测试部分实施例及对比例起泡性和泡沫稳定性

起泡性(FC)和泡沫稳定性(FS)用以下公式计算而得：

FC(％)＝(泡沫与液体总体积V1-起始液体体积V0)/起始液体体积V0×100％；

FS(％)＝放置60分钟后泡沫体积V3/起始泡沫体积V2×100％；

结果如表7所示。

表7实施例及对比例起泡性、稳定性测试结果

从实施例1、实施例2与对比例1比较可知，加入羟丙基甲基纤维素可使组合物具备起泡性。

从实施例1、实施例2与对比例2比较可知，加入生物胶可提高泡沫稳定性。

从实施例1、实施例2与对比例3比较可知，在粘度基本一致的情况下选用文莱胶与黄原胶与羟丙基甲基纤维素混合，制备的泡沫可同时具备起泡性及稳定性，而选用魔芋胶与瓜尔豆胶与羟丙基甲基纤维素混合，无起泡性；从图7看出，从当以生物胶为主体，少量羟丙基甲基纤维素组成组合物时，实施例泡沫质量优于对比例3。

从实施例1、实施例2与对比例4可以看出，本发明在较低或相同浓度下可获得更高的起泡性和泡沫稳定性，不需要复杂的样品前处理。

同时，发明人研究团队发现，生物胶与羟丙基甲基纤维素不同质量配比，会影响泡沫的性质，在微生物胞外多糖生物胶含量大于羟丙基甲基纤维素含量时，泡沫在保证一定起泡性的前提下，且稳定性接近100％；在生物胶含量小于羟丙基甲基纤维素含量时，不影响起泡性，稳定性大幅提高。

其次，不同浓度的生物胶与羟丙基甲基纤维素的不同浓度的组合物也会影响组合物制造泡沫的性能，组合物以生物胶占主体时，低浓度时，起泡性与浓度呈正相关，随着浓度的进一步增大，起泡性不变；组合物以HPMC占主体时，起泡性随浓度先增大后减小，说明调节浓度也可调节组合物的起泡性。

不仅如此，不同制备方法制备出的含溶剂组合物，其性能也会有不同影响，采用先溶解后配比的方法制备的组合物相较于先混合后溶解的组合物，其综合性能前者更优。

就应用方法而言，若组合物如实施例1及实施例2记载，则在使用时，直接机械搅拌产生泡沫即可；若组合物如实施例3中记载，使用时，加溶剂先形成产生泡沫的分散相，再机械搅拌产生泡沫；除上述实施例记载，也可以利用现有技术按本发明记载生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的配比后加入少量溶液形成浓缩液，在使用时加水形成可产生泡沫分散液，后续机械搅拌后，产生泡沫。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种组合物用于起泡的应用，其特征在于，所述组合物利用机械搅拌即可起泡；

所述组合物由羟丙基甲基纤维素、生物胶和水组成；

所述生物胶为黄原胶或文莱胶；

所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(4～8)；

或

所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素的质量比为1：(0.25～0.5)。

2.根据权利要求1所述的组合物用于起泡的应用，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素甲氧基含量为28 .0％～30 .0％，羟丙基含量为7.0％～12.0％；在20℃时，2％羟丙基甲基纤维素水溶液粘度为50mPa .s～400mPa .s。

3.根据权利要求1所述的组合物用于起泡的应用，其特征在于，所述生物胶与所述羟丙基甲基纤维素质量之和占所述组合物总质量的0.25％～3％，余量为水，共计100％。

4.根据权利要求1所述的组合物用于起泡的应用，其特征在于，所述组合物制备方法包括：

制备羟丙基甲基纤维素溶液与生物胶溶液，然后将所述羟丙基甲基纤维素溶液与生物胶溶液按比例混合得到所述用于起泡的组合物；

或

将羟丙基甲基纤维素固体与生物胶固体混合后，再加水制备成所述用于起泡的组合物。