壹、前言 乳化液（emulsion）是由原来互不相溶的液体（例如油和水）， 互相混合成的均质状态 ，其中一种液体成微滴状（即分散相）分散於 另一种液体（即连续相）。由於从热力学 （thermodynamics）的角度 来看，任何乳化液皆是不安定的，换言之，如果时间够久， 原互不相 溶的两个相迟早会分离，因此如何延长乳化液的动力安定性（kinetic stability ），即 为维持乳 化食品品 质的一 重要课题 （ McClements 1999）。一般言之，食品乳化液可能经由不同的物理机制（physical mechanism），包括 乳析（creaming）、沉降（sedimentation）、聚集（flocculation）、凝集 （coalescence）及相转变（phase inversion） 等而产生不 安定 的现象 （ McClements 1999 ）。藉 由乳化剂（emulsifier）的使用及安定剂 （stabilizer）的添加，或可有效的延 长乳化食品之动力安定性 （Friberg and Larsson 1997; McClements1999）。 水合胶（hydrocolloid）为常用之乳化安定剂。一般认为，水合胶体可能经由提高连续相 的黏度、提高界面层（interfacial film）的黏 弹性或是於界面层形成立体障碍，而有 效地阻碍分散小滴之聚集或凝 集，因而延长食品乳化液之动力安定性 （McClements 1999）。而仙 草植物体中含有大量多醣胶质。有关仙草多醣胶质之研究虽 有一些（Lai and Chao 2000a, 2000b; Lai and others 2000），然多着重於 萃取、分 离、脱色、乾燥等条件之探讨。仙草胶与其它多醣胶质之交 互作用或是将其应用於非凝 胶性食品之研究则十分少。因此本研究拟 探讨含脱色仙草叶胶之混合胶应用於水中油滴 型（oil in water）乳化 模式系统，对乳化模式系统物性及功能性质之影响，包括含脱 色仙草叶胶之混合胶，其乳化能力及界面张力之分析，以及混合胶种类、混合比例、浓度 以及蛋黄、食盐之浓度等对乳化模式系统功能性质及流 变性质之影响；以期能为仙草多 醣胶质之应用，提供更多的启示。 贰、文献回顾 一、乳化（emulsification）形成之机制 不能互溶的两种液体，例如油和水，同置於一容器内，通常分成 两层，此时两液之间的 界面最小，整体之自由能最小，是热力学上最 稳定的状态。若将该两种互不相溶的液体 用力摇动，则两者交界面首 先变形。终致将其中一种液体以液滴型态分散於另一液体中 ，此过程 称为乳化，所形成的物质叫做乳化液。经乳化後两液之间的接触面积 增加，整 体之自由能也增加（蔡 1979；吴 1979）。 从热力学的观点来看，乳化物原本即处於一种不安定的状态，在 乳化形成的过程中，乳 化物需要吸收相当的能量才能造成分散相以小 液滴状物存在的状态。所需的能量之多寡 视油水介面总面积之增加量 （?A）及油水介面张力（interfacial tension，γ）而定，如下式所示： ?G = γ?A-T?S 式中?G 为乳化前後 Gibbs 自由能之变化量，T 为绝对温度，?S 为 油滴（或水滴）热熵 （entropy）之变化量。由於经乳化後油水介面 之总面积会较原来增加 100 倍以上，因此上式之?A 通常都很大。使 得γ?A>>T?S。意即 经乳化後，乳化体系中有多余的能量（?G 为正 值）存在而使乳化物处於不定性的状态， 自然的倾向於油水分离以减 缩油水接触面积而便於释出多余的能量。从上述热力学的解 析虽然可藉着降低γ（如使用乳化剂）及/或?A（控制滴状物之粒径）来降低 ?G，从而使乳化物在先天上较安定，然乳化安定性（凝聚或并合或 浮油之速率）主要系由动力学主导，因此不能光是从?G 大小来判定 乳化安定性（张 2001）。 乳化液要能达到食品上实用价值，其各种物化性质必须达到某一相当时间的稳定 度，可 藉助於添 加适量的乳化剂 （ emulsifying agents）而达成。乳化剂是一种具有极性及 非极性团之分子，能吸附 於不相溶两相的界面并生成一道障碍，阻止粒子凝集的物质。 乳化剂 分子之非极性部分伸展至油相中，同时其极性部分则伸展至水相中， 因而降低界 面张力，使乳化作用易於进行。 乳化作用进行时，有三个过程发生，即粒子的形成，界面障碍的 生成，粒子的凝集。这 三个过程几乎是同时在进行。生成安定之乳化 液所需之条件包括需有被分散相之界面吸 着之界面剂存在，而且此界 面活性剂之量需充分，且容易被供给而被界面吸着；分散相 与连续相 之密度差须小；吸着层安定而耐物理性与化学性之作用；以及需有广 布於分散 粒子界面之二重层电荷存在。当外来机械力搅拌时，油相和 水相就开始各自形成粒子， 维持粒状愈久的一相，就可能成为分散 相，这些微细液滴之直径大约为 0.1-10 μ m（ 陈 1996），而粒子合 并较快的一相，就可能包围在外，而成为连续相。当乳化剂被一相 吸 着之力较另一相大时，将使液体之表面张力变小而成为更可溶，因 此，此液体即形成 乳化之连续相。 两相的体积比（phase volume ratio），也就是油相和水相的相对 份量，可决定其粒子 开始形成的数量及碰撞的机会的多少，因此含量 较多的一相也较可能成为连续相。另一 重要的过程是界面障碍的生 成，由於乳化剂能吸附於油滴与水滴间的界面，生成一层薄 膜，而构 成一物理与化学的障碍，大大地改变了粒子合并的速率。影响油滴合 并速率的 界面障碍有电荷障碍及形体障碍。由於电荷的关系，使互相接近的油滴间产生排斥力，电 荷愈大，愈减低油滴合并的可能性。所谓形体障碍也称物理障碍，例如：非离子乳化剂本 身不带电荷，但其 分子具有极性，当与水结合产生形体障碍，则可减低油滴合并的可能 性。因此电荷愈大，或其分子数愈多，愈能减低油滴的合并，也就是 增加形成 o/w（oil in water）乳化体的可能。 另外，影响水滴合并的界面障碍，主要是由非极性的碳氢基所形 成。非极性部分的键愈 长，界面薄膜上单位面积的分子数愈多，愈能 阻止水滴的合并，也就增加 w/o（water in oil）乳化体形成的可能性。 两相的黏度（viscosity）也会影响乳化作用的进行，粒 子的大小数量 及界面膜的形成速率等。乳化剂扩散入界面的快慢，会影响乳化初期 界面 膜的性质，及油滴及水滴合并的速率。乳化初期外在介质的黏度 也影响粒子的运动速率 ，黏度愈大粒子运动速率愈慢，某一粒子运动 速率减慢使得某一型式的乳化液易於形成 （王 1979）。 二、乳化剂之介绍 乳化剂又称界面活性剂，其极性亲水基和非极性疏水基所构成的 特殊分子构造，能减低 分散相与连续相的界面张力，便於乳化，并在 乳化油滴表面形成一层保护膜，防止合一 ，使乳化液滴稳定（赵等1983）。 乳化剂之亲水或亲油能力可由 HLB 值（hydrophilic lipophilic balance）评 定，HLB 值愈大表示亲水能力愈好，反之 HLB 值愈小则 表示亲油能力较佳。乳化剂的作 用机制为，当乳化剂投入水中时，分 子会有所排列，亲水性部分会向水端，亲油性部分 向着空气，进而使 水的表面张力降低。当表面张力一直降低，浓度继续增高时，过量的 乳化剂分子会在水中互相聚集形成微胶粒状态。刚开始形成微胶粒的 浓度称为临界微胶 粒浓度（critical micella concentration, CMC）（如图一）。乳化剂的浓度在 CMC 以上是球状微胶粒在水中分散，最後形成高次元构造的层状微胶粒 （Riisom and others 1984） 一个良好的乳化剂，包括应具有界面活性，至少能将界面 张力减少至 10 dyne/cm 以下；能很快地吸附在分散的液滴上，形成一层可 防止液滴并 合的薄膜；能使液滴表面带有电荷，以保持液滴能相互排 斥作用；能增加乳化系统黏稠 度，以增加乳化液安定性。且最好在相 当低浓度（约 2%）下就能发挥乳化及稳定的作 用（赵等 1983）。 目 前食品乳化剂可分为合成与天然乳化剂。合成之乳化剂有：单及双甘 油酯 （mono and diglycerides），是用途最广泛的食用乳化剂，其可 能是高融点之固态乳化 剂，也可能是低融点之液态乳化剂，或为可塑 性酯类； 丙二醇 单酯类中 之丙二 醇（ propylene glycol ）或1,2-propanediol、dihydroxylpolyol 都允许食用，可用 来产制食用级 乳化剂，而 1,3-propanediol 则不允许用来制备食用级乳化剂。乳酸 基 酯类之乳酸又称2-hydroxypropanoic acid ，是种双功能性酸 （bifunctional acid），可以经由氢氧基或脂肪酸基团之反应作用而得 到脂肪酸酯类； 聚甘油酯类（polyglycerol esters）通常比单甘油脂 较具亲水性，但其在水中的分散性 则与聚合度和酯化度有关；山梨糖 醇酯类（ sorbitan esters）目前仅有山梨糖醇单硬 脂酸（ sorbitan monostearate）是 FDA 所许可的食品添加物；而蔗糖酯类（sucrose esters）则是由脂肪酸、蔗糖、及其他糖类或由部分的甘油和蔗糖酯 所合成的乳化产品 ，是 FDA 所许可的食用乳化剂（Friberg and Larsson 1997; 陈 2000）。 天然乳化剂可分为植物性和动物性，属於植物性有如阿拉伯胶 （gum arabic）、西黄耆胶（tragacanth）、琼脂（agar）等，属於动 物性有如明胶（ gelatin）、蛋黄、胆固醇等。 三、蛋黄之乳化性质 蛋黄本身即为一种乳化液，其在液态之连续相中有油滴散布。而 蛋黄中的成分如低密度 脂蛋白及高密度脂蛋白等，因其具有在油滴表 面形成保护层的作用，而在乳化上扮演重 要角色（Chang and others1972）。 例如卵磷脂有利於水中油滴（o/w）型乳化液之形成，而胆 固醇则有利於油中水滴 （w/o）型乳化液之形成。 蛋 黄之所 以是一良好 的乳化 剂，系因含 有蛋白 质和卵磷脂（ Kilgore 1935; Sell and others 1935 ）。脂蛋 白和 卵 黄球蛋 白 （livetin）被认为具有高的界面活性，而成为主要影响蛋黄乳化物形 成 的物质 ，但在 乳化 安定性 上则影 响不 大（ Vincent and others1966）。 周等（2001）以动态流变仪观察蛋黄在-20℃下，冷冻贮存0-60 天後解冻之动态黏弹性质 ，发现蛋黄经过-20℃冷冻贮存 1 天期 间，其流变特性由原来的稀释溶液转变为典型的 胶体，显示冷冻初期 对蛋黄之物性即有显着影响，此乃因为蛋黄中之低密度脂蛋白 （LDL） 受冷冻而变性聚集所导致。Danmat and others（2000）提出，提供 乳化力的 主要部分来自於蛋黄中的原生质（plasma），因为原生质中 的复 合低密度脂蛋白（apo-LDL）可吸附在胶体及油滴间，防止乳析， 并提供相斥力（ steric repulsion），避免油滴聚集。Sell and others（1935）发现蛋黄油 （egg yolk oil）具有微弱之 乳化力，当其与卵磷脂蛋白质（lecithoprotein）混合时 会显现出优良 的乳化力。目前已知卵磷脂、胆固醇、脂蛋白质与蛋白质等均为蛋黄 中 具有乳化力之成分。卵磷脂之 HLB 值约为 3，而蛋黄之 HLB 约为 12，故使用蛋黄乳化时易形成水中油滴型乳化液。蛋黄之乳化容量较 其低密度脂蛋白质 稍小，但较其高密度脂蛋白质为大。 所谓的乳化容量是指当含有一定量的水溶性乳化剂於连续相中，其所能包覆油滴的 最大量，而不会有破坏乳化态或相转变的现象发生。Cunningham （1975）指出添加过量之乳化剂於蛋黄中会产生反效果，如蛋黄添 加 2-4%卵磷脂，会降 低蛋黄之乳化力，然添加 2%以下的卵磷脂则 有助於 w/o 乳化液的形成；而在乳化之操 作过程，如在制造蛋黄酱（mayonnaise）时，蛋黄量自 5%增加至 12%除可增加产品之浓 稠 性外，亦可增加乳化系统之乳化能力，然蛋黄超过 12%时，蛋黄酱 之浓稠性及乳化 能力，则因油滴表面已覆满足够的乳化剂而不再改变。 Kiosseoglou and Shearman（1983a, b）以蠕动回复试验观察以蛋黄制成之模式乳化液 黏弹特性时，认为乳化物（如蛋黄酱）中之 蛋黄因添加物的存在（如醋或盐）造成电荷 的分布改变，具乳化力之 复合低密度脂蛋白或脂蛋白等结构暴露，进而影响其起始平均 油滴大 小。当盐不存在时，由於界电层障碍（potentialenergy barrier）导 致蛋黄中 低密度脂蛋白及卵黄球蛋白所能吸附於油滴表面的量减 少，无法形成良好的网状结构 （如图二），但添加食盐後可中和电荷， 使具表面活性物质暴露，吸附於油滴表面形成 纤维状薄膜（fibrous membrane），进而促进分子间的网状结构形成。另外，Xiong and others（2000）指出，当蛋与醋的比例小於 2.5 时，乳化系统之 pH 值明显受上述两 因子所影响，然在 o/w 乳化物中，蛋黄酱由於含油量 高，因此具较高之黏弹参数 （viscoelastic modulus）及较佳之安定性， 当乳化液中 pH 值降低时 （由 pH 6.5 至 3.5），其油滴大小随之变小。 由於蛋黄在 pH 约 6 - 6.5 以及低离 子强度下，高密度脂蛋白（HDL） 及卵黄磷醣蛋白（phosvitin）中的钙离子会与 phosphorine 残基形成 架桥，微粒（granules）中的蛋白质会聚集成直径 0.3 – 2 mm 大小，当盐浓度增加至 0.15 M 後，足够的钠离子可以与钙离子竞争键结位 置，使微粒溶解度增加，官能基暴露数目与接触面积增加，或可有效 吸附於油滴周围， 另外，藉由调整 pH 改变电荷分布，产生 steric repulsion 可防止油滴聚集并合，然 Danmat and others（2000）以 雷射粒径分布仪观察油滴大小与模式液之 pH 值及添加 物的相关性， 认为当以蛋黄作为乳化剂所制成之乳化液中，油滴大小与 pH 值及盐 浓度相关性较低，但就乳化系统来说，油滴愈小，表面积（?A）大， 活化能（?G）愈大 ，乳化系统愈不稳定，因此，油滴的大小与乳化 安定性之相关性较高。 添加物（additives）会影响蛋黄之乳化力，如蛋黄添加 10%食 盐，可增加蛋黄脂蛋白质 之溶解，使其乳化容量稍微增大（Yang and Coterill 1989；杨 1988），而糖类虽会限 制非离子性多醣胶质（如关 华豆胶或刺槐豆胶）水合，然增加连续相黏度可阻碍油滴聚 集，增加 乳化容量。Maskan and Go?u?（2000）及 Kokini and Fischbach （1989）指出，添加糖类会因脱水作用使分子运动减少，乳化系统 黏度上升，并有界面 障碍的产生。 四、乳化安定剂之介绍 所谓乳化安定剂是指具微弱之介面活性，能与油滴（或水滴）表 面之保护膜（通常为乳 化剂）结合在一起或是提高连续相之黏度，而 阻碍油滴（或水滴）的相互作用之物质。 乳化安定剂通常为大分子化 合物，如蛋白质、糖类或胶质等。而多醣胶质常被用来充当 食品之乳 化安定剂或界面活性剂。乳化安定剂若吸附在界面上，则其於界面之 构形（ comformation）亦对乳化安定性有显着影响。一般而言，乳化 安定剂吸附在油/水介面之 构形有下列形式（如图三）（McClements 1999）：小分子界面活性剂将碳氢化合物的尾端（hydrocarbon tails） 伸入油中，亲水端（hydrophilic head）伸入水中；卷曲富弹性聚合 物（flexible biopolymers）如酪蛋白或修饰淀粉，将亲水端（loops） 或疏水端（tails）分别伸入水 相或油相，trans 则依附在界面间；吸 附於油水间之乳化安定剂（如球蛋白）则会受环 境因素（如盐的存在 与否，或 pH 值）而改变构形，使乳化液滴动能降至最低，进而达 到 乳化安定的作用。 水中油滴型食品乳化液之安定性要求依其最终使用目的的不同 而大不相同，例如高温和 循环结冻-解冻期间需要能够维持数个月的 安定性。有些水合胶，例如阿拉伯胶、西黄耆 胶，因同时具有亲水及 疏水基团，使其亦具有某些程度之界面活性（Friberg and Larsson 1997; McClements 1999）。例如，阿拉伯胶为目前唯一被证明具有 界面活性之多醣胶质 （Garti, 1999）。一般认为，阿拉伯胶之多醣结 构中有不可分离之蛋白物质（ proteinaceous material）担任疏水基 团，因而使其具有界面活性。然而，在一系列有 关聚半乳甘露醣 （galactomannan）界面活性之研究中，Garti（1999）发现，刺槐 豆胶（locust bean gum）、关华豆胶（guar gum）、tara gum 及 fenugreek gum 等皆具有界面活性，且其 界面活性受胶浓度、油的种 类及浓度等因子的影响。例如 0.7％刺槐豆胶即可将大豆油 和水之间 的界面张力由 30 mN/m 降至 16.5 mN/m。另外，当以偏光显微镜观 察含 0.5 ％关华豆胶之模式乳化液时发现，油滴的周围可清楚看到光 的 偏 折 性效应 ，显 示关 华豆胶 可吸 附在 油水界 面（ oil-water interface），形成一有次序之薄膜（ well-oriented gum film），而达乳 化之作用。将商用关华豆胶进一步纯化，使其粗蛋 白含量由原本之 5.95％降到 0.8％时发现，经纯化後关华豆胶，虽然蛋白质含量显着 降低，然上述的界面活性不减反而略增，与阿拉伯胶之情形截然不 同，显示聚半乳甘露醣结构中不可分离之蛋白质对其界面活性之贡献 并不显着，且若真 有一点贡献，也与蛋白质在阿拉伯胶界面中所扮演 之角色不一样。 由於每种水合胶的特性皆不同，为截长补短，将不同的胶混合并 应用於食 品上的 例子 相当 多。例 如一般市 售的沙 拉酱（ salad dressing）多以三仙胶（xanthan gum）/ 褐藻酸丙二醇酯（propylene glycol alginate）或是三仙胶/黄耆胶（tragacanth gum） 等混合胶作 为乳化安定剂（Coia and stauffer 1987; Carrillo and Kokini 1988； Yilmazer and others 1991; Yilmazer and Kokini 1992）。混合胶对乳 化系统安定性 的贡献，除与其本身之浓度、分子量、官能基团等息息 相关外，亦视其与乳化食品中其 它成分之交互作用程度有关，例如蛋 白质、盐类的存在与否等。其中盐类的存在，由於 可能影响离子性多 醣或蛋白质的分子构形，进而影响这些成分彼此的交互作用，以及所 成 乳化系统 之物性 及功能性 质（ Friberg and Larsson 1997; McClements 1999 ）。 Kokini and Fischbach（1989）曾指出三仙胶之添加可增加连续 相之黏度，并在盐类添 加後，由於静电效应而增加了系统的稳定度。 Yilmazer and Kokini（1992）以盐类之添 加与否观察褐藻酸丙二醇酯 /三仙胶/PS-60（polysorbate-60）之乳化系统安定性之影响，结果显 示，添加 1%盐类 至含单独三仙胶之乳化系统，油滴在第一天及第八 周时大小分别为 9.93 及 9.15 μm， 而添加盐类 2%则油滴变化分别为 10.23 及 9.28 μm，显示添加 1 或 2%盐类至含单独三仙胶之模式乳 化系统对其熟成时 间长短之油滴大并无影响，且对三仙胶/PS-60 系 统亦有相同结果，推测盐类具有稳定系 统分散性并具提高系统安定性 之功能。Coia and Stauffer（1987）认三仙胶对於乳化系统在流变行 为上的贡献较大，而褐藻酸丙二醇酯则无显着的影响，另外，黄耆胶 /三仙胶、黄耆胶/褐藻酸丙二醇酯的混合系统则具有扮演安定剂的功 能，并防止油水分 离，其达乳化安定之模式图，如图四。三仙胶由於 不具界面活性，因此主要提供黏度及 本体（body），但无法抑制浮油 现象产生；褐藻酸丙二醇酯所提供之黏度较低且无屈服 应力，但具极 高之表面活性，因此可抑制浮油；黄耆胶则虽极具表面活性，但由於 连续 相黏度太低，导致油滴有机会聚集，并因比重之差异而有上浮现 象，因此可发现少许乳 清层（serum layer）於底部；至於将三种多 醣以 1 比 1 比 1 之比例混合，所制成的 模式乳化液之乳化安定性最 高。Yilmazer and others（1991）利用三仙胶及褐藻酸丙二 醇酯探讨 乳化系统之安定性时发现，随着三仙胶浓度增加，乳化液黏度亦因凝 聚作用而 随之上升，而褐藻酸丙二醇酯除可降低空气/水间的表面张 力，亦减少乳化液之黏度。另 外，Hennock and others（1984）研究 发现，含 1%三仙胶及 70%大豆油之乳化液屈服应 力明显较单独含 70%大豆油高，推测为三仙胶微胶（microgel）中液晶（liquid crystal） 结构所贡献； 而在浓缩系统中，由於油滴间的交互作用增加，亦使系 统屈服应力有显着增加。由此可 推知，多醣胶质的存在会影响乳化系 统之物性，且其影响程度与多醣胶质之种类、比例 、浓度以及盐浓度 等因子有关。 另外，当温度改变时，乳化系统因物质溶解度改变，造成由 o/w 转变为 w/o，此温度称 为相转换温度（phase inversion temperature， PIT），亦可藉由此因温度造成系统改 变的特性，观察乳化系统之安定 性（McClements 1999，Hasenhuettl and Hartel 1997 ）。当温度约 於 20℃时，油滴之表面张力较大可使乳化系统呈现稳定的 o/w 状态， 随着温度改变，界面活性剂中之亲水性基团脱水，使得表面张力减小 而产生不稳定的并合现象，相位转变为不稳定的三相，若温度再升高 至大於 PIT 值，则 乳化系统继续转变为 w/o 状态。所以，PIT 亦可用 来观察乳化系统之乳化安定性。 五、仙草多醣胶质之介绍 仙草（hsian-tsao, Mesona procumbens Hemsl）是一种含多醣 胶质之台湾本土性草本植 物（邱与张 1986），其性味涩、甘寒，全 草具清热、解渴、凉血、降血压之效（甘 1980）。仙草植物体中的 多醣胶质，经适当硷量熬煮後所得之萃取液，可与淀粉形成凝 胶，即 俗称之仙草冻，可泡於糖水中饮用，具有特殊口感，为夏季颇受国人 欢迎的清凉 甜点之一。而近一两年来，本省冬季十分盛行的“烧仙草”， 则是将花生、红豆、大红 豆等配料泡在热融的仙草冻中所制成的（陈 等 1996）。 胡与林（1985，1986）曾指出，仙草栽培品种多达五至六种， 各品种间之植物性状及农 艺特性略有不同，但主成份含量则差异不 大。由於硷类有助於仙草组织之崩解，并释出 其中之多醣胶质，因此 仙草多醣胶质之萃取，一般以小苏打（NaHCO3）或碳酸钠（ Na2CO3） 溶液进行之（杨等 1982，1985，1987；杨与黄 1990；陈等 1996； Lai and others 2000；方 1998；刘 1999； 赵与赖 1999a，1999b， 1999c）。仙草多醣胶质之分离纯化，可利用沉淀试剂，例如乙醇、 醋酸铜或鲸蜡溴化三 甲基铵（Cetyltrimethylammonium bromide）将 其由仙草萃取液中沉淀分离，其中以乙 醇沉淀出之仙草胶质较佳，可 与非糯性、非离子化淀粉形成弹性较佳之凝胶（杨等 1982 ，1985， 1987；杨与黄 1990）。若直接将仙草萃取液脱水来制备仙草胶，则 以喷雾乾燥法所得粉状胶质最佳，40℃烘乾者次之，冷冻乾燥者较差 （杨等 1985）。由仙草萃取液中所分离之仙草多醣胶质带有深褐色 或黑色，使其於加工 上之应用受限。而仙草色素之脱色，可利用乙醇、 丙酮、二甲基亚?（DMSO）、异丙醇（ isopropanol）等有机溶剂或 是活性碳进行脱色，而得浅棕至乳白色粉末（杨等 1987； 陈等 1996），且其与 2％树薯淀粉所成凝胶之凝胶强度与未经脱色者相似 （杨等 1987）。 仙草植物体中所含之多醣胶质，主由半乳糖、葡萄糖、鼠李糖 （rhamnose）、阿拉伯糖（arabinose）、木糖（xylose）及糖醛酸（uronic acid）等所 组成（杨等 1982， 1985），且根、茎、叶及全草胶质与 脱色全草胶质之糖成分组成不 同（杨等 1982；杨与黄 1990）。杨等 （1987）以高效能液相层析仪（HPLC）分析仙草中之单糖组成，发 现赤藻糖（erythrose ）及葡萄糖占仙草叶胶之绝大部份，其含量分别 为 40.9 mmole/g 及 29.4 mmole/g，但 仙草叶胶经脱色後，则葡萄糖 含量骤降，甚至无法侦测到。另外，杨等（1982）以滤纸 层析法（PPC） 及气相层析法（GLC）分析仙草多醣胶质之醣成份，结果发现，滤纸 层析 法之结果显示无论乙醇浓度为何（30-70%），乙醇沉淀之仙草多 醣胶质皆含半乳糖、葡 萄糖、木糖及鼠李糖等单糖，GLC 之分析结 果则发现， 除上 述四种单糖 外， 尚有甘 露糖 ，阿 拉伯糖，肌 醇 （inositol），甘油醛（glyceraldehyde）及赤藻糖等单糖，而杨等（1982） 亦由 HPLC 测定未脱色仙草叶胶，结果除未发现甘露糖却多了果糖 外，其余与 GLC 结果相似 。 过去，使用 HPLC 及 GLC 分析醣类或蛋白质组成时，需对样品 进行衍生，然而，同一种 反应物其所衍生出之衍生物可能有一种或一 种以上，这种反应物与衍生物的不一致性， 可能会对样品在进行资料 分析上造成影响，导致判别误差。近来，使用高 pH 阴离子交换层析 （high-pH anion-exchange chromatography, HPAEC）搭配脉冲式 电化学侦测器（ pulsed amperometric detection, PAD）测定醣类（Lee 1990；Campbell and others 1997；Landberg and others 1998）或 蛋白质组成及含量 （Kerherve and others 1995）愈来愈普遍，亦有 使用 HPAEC-PAD 进行尿液（Gonth 2000）或水质（Panagiotopoulos 2001，Torto and others 2000）方面等工业上分析。此分析方法具有 分析时间短（例如 单醣分析可於 15 分钟内完成）、灵敏度高[可分析 变旋异构物及位置异构物（ positional isomers）]，灵敏度高达 10 pmol，不需事前对样品进行衍生等优点。Lee （1990）在分析醣蛋白 中单糖组成时发现，半乳糖和葡萄胺糖（glucosamine）的滞留时 间 会因流洗液浓度不同而改变，并且半乳糖和 L-海藻糖（L-fucose）因 羟基（OH 基） 数目不同导致偶极作用力不同也是影响滞留时间的因 子之一。然而，在寡醣及多醣的分 析上，醣?键（glycosidic linkage） 的键结位置及构形则是重要影响因子。Campbell and ohters（1997） 研究食物中所含果寡糖（fructooligosaccharide, FOS）含量时指 出， FOS 是相当有营养价值的糖类，具有促进 bifidobacteria 菌生长及降 低血胆固醇 的效用。同时，作者由结果认为 HPAEC 由於回收率可高 达 100±10%，且分离效果佳灵 敏度高达 3-6 ppm，因此是一极佳的 分析工具。Landberg and others（1998）在研究温 度对 HPAEC 分 析寡糖的影响时发现，分析环境之温度会影响牛奶中，及 N-link 寡糖 的滞留时间。在 低温（ 13 ℃）下， HPAEC 可将牛奶中 LNDI （ Fucα(1-2)Galβ(1-3)GlcN(Fucα(1-4))Acβ(1-3)Galβ(1-4)Glc ） 及 3FL（Galβ(1-4)Glc(Fucα(1-3))）有效分离，并随温度升高增长滞留 时 间 ， 然 至 25 及 30 ℃ 时 ， 3FL 则 会 与 LNFIII （ Galβ(1-4)GlcN(Fucα(1-3)Acβ(1-3)Galβ(1-4)Glc) ）在同一时间流 出。综而言之，HPAEC 之分析除了与分析环境之温度、流洗液浓度、 流速等有关外，糖 类或与氨基酸的键结方式、构形均是影响因子。在 糖类分析方面，使用 HPAEC 研究之文 献虽多，然多属寡糖、醣蛋白、 淀粉降解或蛋白质的分析，对於多醣胶质降解则较少见 。 仙草多醣胶质含有大量的糖醛酸（杨等 1982，1985，1987； Lii and Chen 1980；Lai and others 2000；Lai and Chao 2000a， 2000b），且仙草胶溶液之固有黏度会随溶剂中离子强度之增加而降 低（Lai and others 2000），显示离子遮蔽效应可导致其分子结构紧 缩，属离子性多醣（杨等 1982 ，1985；Lai and others 2000；赵与 赖 1999a，1999b，1999c；赵 2000），因此当添 加低浓度之单价或 双价盐类於仙草叶胶/淀粉混合系统中，可提高混合凝胶之黏度、贮 存模量，凝胶-熔胶温度移置高温，凝胶时间缩短，并增加混合系统 之热抗性；然若盐浓 度过高则反抑制胶体生成，混合凝胶之黏度、贮 存模量降低，凝胶强度变弱，甚或无法 凝胶。有关仙草胶应用於非凝 胶性食品之研究则未见过。 六、影响乳化安定性之因子以及乳化安定性之测定 乳化安定性系指随着时间之进行，乳化系统抵抗其性质改变的能 力，亦即乳化系 统越安 定，其性 质随时间而改变 的速度越慢 （McClements 1999）。系统之不安定性可能来自於物理及化学两方 面；物理上不安定包 括凝聚（flocculation）、乳析（creaming）、并合 （coalesence）、相转变（phase inversion）及 Ostwald ripening 等 （图五），而氧化及水解则是常见的化学不安定。其中凝聚现象是指 小液滴聚集在一起 ，形成较大的凝聚物。乳析现象是经凝聚後的凝聚 物之沈降或上浮。此两种现象具可逆性，表示液滴依然被乳化剂所包 围保护，利用简单的振摇，即可使它重新分散。并合现象则是小液滴 经合并成大液滴， 为不可逆的变化。使乳化液液滴产生凝聚或并合之 原动力是微细液滴彼此间藉着 Brownian 运动或者是机械搅拌力相互 碰撞所导致。若并合现象继续下去，终致分散相 和连续相分离，即所 谓破坏现象。Al-Mulla and Gupta（2000）提出，当分散相之相分 率 小於 0.5％以下时，并合现象最明显。至於减缓并合现象的方法有， 使分散相界面带 有稳定的电双层（electric double later）、降低界面张 力、增加连续相黏度以及强化 液滴界面的乳化剂薄膜等（蔡 1979）。 另外一个造成乳化液不安定的原因是油与水相之 间的比重差异性，当 液滴之比重小於连续相之比重时，由於地心引力之影响，液滴会呈 现 上浮的趋势，反之，当液滴之比重大於连续相之比重时，液滴会呈现 沈降（ sedimentation）之趋势。分散液滴的上浮或沈降之速率（v） 可利用 Stokes Law 方程式计算： ν = 2a2? ρ g / 9η 其中 a 是分散液滴之半径，?ρ是分散相与连续相之比重差，g 是重力 加速度，而η则是连续相之黏度。随着液滴直径增加，沈降速率亦随 之增加，反之则减 少。减小液滴之大小可有效减缓凝聚和乳析现象， 亦显示连续相之黏度是影响乳液液滴 上浮或沈降之速度，具有高黏度 之连续相可以减缓上浮或沈降之现象。Munoz and others（2001） 指出，均质机的功率会影响液滴之大小，功率愈大，其平均粒径愈小， 且亦些微影响动态黏弹性质。Langton and others（1999）以 CLSM （confocal laser scanning microscopy）及穿透式电子显微镜（TEM） 观察乳化系统均 质方法对油滴之影响时发现，均质机转速愈高，所形 成之乳化液滴愈趋球状（spherical），反之，则液滴愈易产生形变， 导致乳化安定性的降低。另外，分散相密度尽量等於连续相、使分散 相界面带有电双层 以及增加连续相的黏度等，亦可有效减缓凝聚和乳 析现象（Friberg and Larsson 1997 ；陈 1996）。 七、乳化系统之物性 乳化食品的许多官能性质都与其流变性质有直接的相关性，例 如乳脂状（creaminess） 、稠度（thickness）、平滑度（smoothness）、 涂布性（spreadability）、倾倒性（ pourability）、流动性（flowability） 或硬度（hardness）等。而乳化系统的贮存寿 命（shelf life）亦与组 成相的电性质及流变特性有关，例如油滴的乳析与水相的黏度 有关。 所以，利用分析物质的物性可了解系统内部结构组成及各组成间的交 互作用关系 ，例 如测量黏度对剪 切速率的关系则 可了解微滴 （ droplets ）间胶 质交互 作用（ colloidal interaction ）的强 度 （McClements 1999）。 （一）、电性质（zeta potentials） 当乳化液产品的连续相为水相时，其导电度（或介电常数）比连 续相为油之乳化液的导 电度大。由於乳化液的导电度几乎与连续相的 导电度相同，因此利用上述现象可判断乳 化液是属於 o/w 或 w/o 乳化 液。 当乳化液之液滴-水界面附着阴离子性界面活性剂时，分散液滴之 表面呈现负电荷。而随 着界面活性剂加入系统之正离子（称为对离 子，counter ions）则以指数函数之关系分 布在液滴表面，形成电双 层（electric double layer）。离液滴表面愈近之位置，所含 对离子之 浓度则愈高。若将带电荷之乳液液滴置於一电场内，分散液滴将向带 着相反电荷的极性移动，此现象称为电泳（electrophoresis），而所 对应的移动电位则 称为 Zeta 电位。Zeta 电位（ζ）可以 Henry 方程 式表示如下: V μ = = E εζ 6πη f (κ r) 其中μ是电泳动性（electrophoretic mobility），v 是液滴移动之速度， E 是加於系统之电场电压，ε是乳液连续相之介电常数，ζ为电性质， η是连续相黏度 ，而 r 则是液滴半径，f(κr)为 Huckel approximation。 对於一般的乳化系统来说， r 约为 1 μ，电解质之浓度约为 10-4 M 或 更小，因此 f(κr)等於 1.5，因此 f(κr) 值代入方程式可得: εζ μ = 4πη 藉着测量乳化液之μ与η等参数，即可算出乳化液滴之ζ。一般而言，ζ 控制在-40 至-20 mV 之间才算安定，但仍须考虑许多外界因素（如离 子浓度或电荷种类 及分布情形），小於-40 mV 最安定而大於-15 mV 则有聚集现象产生 。（ Friberg and Larsson 1997 ，陈 1996 ）。 Genovese and Lozano（2001）将带阴电性之多 醣添加至混浊苹果 之中，观察阴性多醣浓度与ζ之关系，发现随着多醣胶质浓度由 0.1 ％增加至 0.5％，ζ会由-20 mV 降至-40 mV，混浊稳定度上升，显示 ζ愈低，多醣混合溶液之安定性愈高。 （二）、流变性质 Ma and Barbosa-Canovas（1995a，1995b）以不同含量蔬菜油 及三仙胶浓度，探讨其对乳化系统中物性之影响，结果显示，随着蔬 菜油含量不同，油滴间的交互作用力大小不同；蔬菜油含量愈高，油 滴分子愈靠近，交 互作用愈显着，但蔬菜油含量减少，则油滴分子与 分子距离愈远，交互作用力愈小。三 仙胶浓度的不同则导致生成之网 状结构不同（小於等於 0.5％靠氢键引力，大於 0.5％ 则有聚集现象 产生），滑动现象（slippage）亦有所不同。整体而言，蔬菜油含量 或 三 仙 胶 浓 度 愈 高 ， 剪 切 应 力 有 增 加 的 趋 势 。 Ma and Barbosa-Canovas（1995b）亦以频率扫描观察蔬菜油及三仙胶浓度 不同之蛋黄酱的黏弹 性质，发现随着含油量及三仙胶浓度的增加，蛋 黄酱之弹性模数会随之增加，推测油含 量的增加导致复杂的液晶结构 生成是造成上述现象的主要因素，而三仙胶所形成之微胶 （microgel） 则因与乳化液滴产生交互作用，使弹性模数增加。Peressini and others （1998）也指出，油量增加，会增加乳化系统之贮存模量，且 降低相角（tan δ），显 示乳化系统较趋向固体特性，当油量减少（由 76.2％降至 48％）而以碳水化合物取代（由 0.5％提高至 8.7％）时， 乳化系统之贮存 模量并不如原来 76.2％油时高，显示加入碳水化合 物无法完全取代由油所贡献之黏弹特 性；蠕动回复试验亦发现，代表 虎克弹性体的弹性依顺值（Hooken body compliance, J0）随油量增 加而上升，显示油滴与脂蛋白形成之网状结构为乳化系统主要黏弹性 质之 贡献者，并使其具较高的抵抗形变的能力。Gladwell and others （1985）以不同油含量之模式乳化系统进行流变行为之探讨，指出 依顺值反应（ compliance response）主要有三个机制：瞬间弹性体 （instantaneous elastic）、黏弹性体（retarded elastic）及黏性体 （viscous flow）。随着由浓度增加，乳化系统较偏向弹性体；在非线 性区域，乳化系 统弹性则随剪切应力增加而减少，以黏性体为主。 Evageliou and others（1997）针对市面上减脂抹酱（reduced fat spreads）以蠕动回复试验分析其黏弹性，当应力与蠕动依顺值随时 间增加而成线性关系 成长时，其乳化系统之黏弹性质可以用数个 Maxwell element 和 Voigt element 以串联 或并联的方式来模拟，其 中含明胶组别之 J0 高於其他 margarine 组别许多倍，显示明胶网状 结构之构成主要与 Voigt element 有关。Chrinakis and Kaspi（s 1995） 亦指出奶油（butter）所需之起始应变值（initial strain）较商业上减 脂抹酱小，显示减脂抹酱呈胶体结构且弹性部分较多。Yilmazer and others（1991）以 不同比例的褐藻酸丙二醇酯/三仙胶添加於乳化系 统中，观察蠕动依顺值之变化，显示随 着三仙胶比例的增加，蠕动依 顺值（creep compliance，J(t)）会随之下降，表示乳化 系统之结构 因三仙胶存在的比例愈高而愈完整，但随贮存时间增加而减少；E1 （retarded elastic = 1/ E1 = J1）及η1（retardation time = J1η1 = λ1） 均会 随贮存时间增加而下降，但以褐藻酸丙二醇酯/三仙胶等於 1/3 组别最安定。Yilmazer and Kokini（1992）由蠕动依顺值的下降，证 明添加盐类会使乳化系统形成立体空间障 碍及电荷相斥的作用，油滴 因形成规则的网状结构而聚集不易，进而乳化安定性增加。 Munoz and others（2001）以频率扫描观察喷雾乾燥蛋黄粉/三 仙胶乳化混合系统黏弹性 质之差异，发现添加蛋黄 2.32％与否，对 於含 1.26％三仙胶之混合系统贮存模量（G’ ）与耗损模量（G’’）趋 势一致，於扫描频率过程中，贮存模量皆大於耗损模量，在低 扫描频 率下，贮存模量明显较耗损模量易受频率影响，而在高剪切频率下， 贮存模量正 比於ω0.14 且耗损模量正比於ω0.06，其中，指数函数代表乳 化混合系统在物性测量过 程中对频率的依赖性，指数函数愈大表示对 频率的依赖性愈大，亦愈易受频率影响，综 合所述，表示混和系统除 了具有弱胶结构外，尚有似流体（fluid-like）的特性。Coia and Stauffer （1987）以稳剪切试验观察不同多醣胶质之模式乳化液剪切速率对 视黏度之关系时发现 ，含褐藻酸丙二醇酯之组别於贮存 90 天後最不 具剪切致稀性，其流动行为指标从第一 天的 0.59 上升至 0.87，其次 依序为黄耆胶>三仙胶（Rhodigel 23）>三仙胶（ Keltrol-F），推测流 动行为指标除了与连续相水合胶分子量有关外，和平均油滴大小， 油 滴分布情况等因子有关。Pettitt and others（1995）以稳剪切试验观 察模式乳化系 统剪切速率对黏度之关系时提出，其黏度之变化有三个 区域（Darby 1976），分别为低 剪切速率下之牛顿流体区（Newtonian region），中剪切速率之非线性区（nonlinear region）及高剪切速率 下之另一牛顿流体区（Newtonian region）。在低剪切速率下， 由於 水合动态作用力（hydrodynamic force）不足以破坏粒子间作用力， 分子仍持续进 行布朗运动（Brownian motion），因此呈现牛顿流体。 至中剪切速率时，水合动态作用 力增加并足以使聚集油滴产生形变， 破坏分子间键结（通常为疏水键或氢键），有效水 合体积减少且黏度 下降，因此为 power law 流体。高剪切速率下，粒子形变速率与被破 坏速率达到一定时，则粒子完全分散於溶液中且黏度不变，为牛顿流 体（如图六）。另 外，油滴内的电位大小、粒子之聚集与否均影响其 剪切致稀性。有些乳化系统虽有足够 的界电层可防止油滴聚集，然一 旦对其施予一外力，油滴间产生摩擦或交互作用力增加 ，当其吸收足 够能量时，将让乳化系统迅速越过（jump）界电层之能量障碍并产生 聚集 ，因此也会有剪切致稀性的现象发生。综而言之，液滴的大小、 形状（油脂含量愈高， 油滴数目愈多而呈不规则形；油脂含量愈低， 呈球形），分子结构之纠缠程度，连续相 之分子量大小或链长及其分 支度，均是影响乳化系统物性之重要因子。 -- 满纸荒唐言 一把辛酸泪 都云作者痴 谁解其中味 说到心酸处 荒唐越可悲 由来同一梦 休笑世人痴 --

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