食品胶体Colloid In Food 第一章绪论 1.1 胶体体系的概念 1.1.1 分散体系（Dispersed System，Dispersion） 分散体系：一种或几种物质分散在另一种物质中形成的体系。 分散相（Dispersed Phase）：分散体系中不连续的部分，即被分散的物质。 连续相(Continuous Phase)：分散体系中连续的部分, 又称分散介质。 A．根据分散相粒子的大小可将分散体系分为三个大类： B．根据分散相的情况： 多分散体系（Polydispersed system）：体系中粒子的大小不是单一的，或者它们的形状或电荷等也不是相同的。实际胶体体系大多数属这种情况。 单分散体系(monodispersed system)：体系中粒子完全或基本上相同，胶体科学中的许多理论推导是源于这种理想体系。 C.根据分散相及分散介质的状态可将分散体系分为： D.根据胶粒表面是否容易被分散介质所润湿: 分为亲液胶体（Lyophilic）和疏液胶体（Lyophobic）。对水溶胶，英语表达为hydrophilic or hydrophobic。E．以其它指标分类胶体： 1. 多重胶体（Multiple Colloids）：存在有两种以上的分散相 2. 网状胶体（Network Colloids）：两种以上的组分相相互交联成网状的体系。
3. 凝胶（Gel）：分散介质为液态，但整个体系的性质却如同固态的体系。 1.2 胶体的基本性质： 1.2.1胶体的定义 连续相（or分散介质）中分散着胶粒的体系。胶粒的尺寸远大于分散相的分子又不致于因为其重力而影响它们的分子热运动。具体来说，粒子的尺寸大约在1nm-1μm之间。 1.2.2 胶体的基本性质 a．非均相（heterogeneous）：分散相与连续相之间存在界面。 b. 热力学不稳定（thermodynamically unstable）：表面能大，体系能量高，热力学不稳定。粒子趋于聚集以降低比表面积。 C. 动力学稳定：胶体稳定与否是胶体体系研究和应用的核心。 1.3 胶体稳定性概念 稳定性是胶体的一个基本性质。在特定的时间里，胶体的稳定性可用其是否存在可观察到的粒子聚集和上浮（或下沉）进行定性。 憎液胶体的稳定性：一种动力学意义上的稳定，即热力学不稳定。这样的胶体不会自发的形成，即使形成亦是热力学不稳定的。 亲液胶体的稳定性：可以是稳定的，如大分子溶液和含有表面活性剂的体系如微乳状液和胶束。它们的不稳定表现不是粒子的聚集而是分成两相。 1.3.1 胶体不稳定的主要表现： 聚集（Aggregation）：两个或多个胶体粒子粘附在一起的过程。 絮凝（Floculation）：松散的聚集，粒子间的距离较大，过程是热力学可逆的； 凝结（Coagulation）：刚性的聚集，粒子间的距离在原子尺寸的范围，过程是热力学不可逆的 分层（上浮或下沉，Creaming or Sedimentation）：最常见的胶体不稳定现象，是由于重力导致的粒子的迁移和聚集。其动力学速度取决于迁移单元的尺寸和两相的密度差。 Cream：稀O/W乳状液经分层后所形成的高浓度的乳状液。它可能是聚集的亦可以是胶体稳定的。但液珠的凝结决不能超过一定的限度，否则乳状液被“破乳”，转变为热力学稳定的均匀的油和水两相溶液。Sediment：低浓度的悬浮体经沉降后所形成的高密度的悬浮体。 1.3.2稳定胶体的两种主要方式： a：静电稳定：在静电稳定的胶体中，粒子与粒子的表面间存在着所谓的库仑力（即一种源于永久性电子电荷的作用力，可以是排斥的也可以是吸引的）排斥，这种作用的结果使得一个粒子会对另外的粒子产生排斥而使它们不能相互接近。 聚合物稳定：在这样的体系中，粒子与粒子不能相互接近是由于大分子物质在连续相中的存在。这种存在可
食品凝胶的成胶机理 摘要：由于蛋白质形成的凝胶会影响食品的质构和品质，所以研究蛋白质凝胶对于食品科学有极其重要的意义。然而，蛋白质形成凝胶的机理过于复杂，需要更先进的技术来研究。凝胶特性是食品蛋白质最重要的功能特性之一，人类在很久以前就利用蛋白质的凝胶特性来制作凝胶类食品，其中最典型的就是中国的豆腐和西方的奶酪。但是，蛋白质的凝胶机理及其过程动力学还没有被完全了解。随着现代研究分析技术与方法的发展，有关蛋白质凝胶的机理与过程的研究已经取得大量的成果，下面将有关蛋白质凝胶机理的研究进展作一综述。关键词：蛋白质凝胶凝胶机理 凝聚和凝胶过程对食品加工起着重要的作用，它们能形成食品所需要的质构，也会带来不需要的沉淀或是分层现象。因此，研究胶体形成的特性对于稳定和形成食品所需结构十分重要，并且通过控制凝胶反应优化食品加工过程，提高食品品质。本文就蛋白质凝胶的定义及类型、影响蛋白质凝胶的因素以及蛋白质凝胶的机理等方面作以下综述。 1.蛋白质凝胶的定义及类型 蛋白质凝胶的形成可以定义为蛋白质分子的聚集现象，在这种聚集过程中，吸引力和排斥力处于平衡，以至于形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体（matrix）。如果吸引力占主导，则形成凝结物，水分从凝胶基体排除出来。如果排斥力占主导，便难以形成网络结构。
蛋白质凝胶的类型主要决定于蛋白质分子的形状。由于凝胶过程是一个动态过程，也受外界环境的PH、离子强度以及加热的温度和时间的影响。纤维状蛋白质分子，如明胶和肌浆球蛋白凝胶的网络结构由随机的或螺旋结构的多肽链组成。Ledward报道，明胶的凝胶网络为线性分子通过形成连接区而形成凝胶网络。Hermanssan 和Langlon; 观测到肌浆球蛋白凝胶是由线性分子间形成连接点而构建成三维网络。 2.影响蛋白质凝胶的因素 能形成凝胶的生物材料，除多糖就是蛋白，而蛋白凝胶与多糖凝胶最明显差别就是多糖凝胶为热可逆凝胶，这是因为多糖没有变性问题，所以可以反复加热一融化一冷却一凝胶这个过程。而蛋白凝胶(除明胶外)为热不可逆凝胶，一经成型就不能再加热变成流体，这也是蛋白质本身性质所决定的。蛋白质要形成凝胶，需要蛋白质部分变性，这样蛋白质分子伸展，以利于分子间形成更多相互作用，从而形成一定网络结构，锁住水分，形成凝胶。当然，影响蛋白凝胶因素有很多，如蛋白质组成、蛋白质浓度、pH、离子强度、成胶温度、剪切速率等，因此研究这些因素与凝胶结构关系就显得非常必要。 2.1蛋白质组成 大豆分离蛋白主要包括7 S和11 S两种球蛋白成分，其中按不同物化性质，7 S又包括B一大豆伴球蛋白，Y一大豆伴球蛋白和碱性7 s球蛋白，其中以p一大豆伴球蛋白为主要成分，而11 S球蛋白就一种。所以，大豆分离蛋白又常常被描述成由大豆球蛋白和p--大豆
胶体和乳状液 教学要求掌握溶胶的制备和性质掌握溶胶相对稳定性因素、胶团结构、电动电位和聚沉熟悉高分子溶液和凝胶熟悉表面活性剂和胶束了解乳状液和微乳液及其应用胶体化学是研究广义的胶体分散系的物理化学性质的一门科学。 从胶体观点而言整个人体就是一个典型的胶体系统人的皮肤、肌肉、血液和毛发等都是胶体系统。 药物制备、使用和保管过程中应用到大量胶体方面的知识。 第一节胶体高度分散系统分散系:把一种或几种物质分散在另一种物质中所形成分散相(dispersedphase):被分散的物质分散介质(dispersingmedium):容纳分散相的连续介质胶体和晶体不是不同的两类物质而是物质的两种不同的存在状态。 胶体是一种高度分散的系统根据分散相粒子大小分类分散相粒子大小分散系类型分散相粒子性质实例＜nm溶液小分子或离子均相、稳定系统、分散相粒子扩散快NaCl水溶液等～nm胶体分散系溶胶胶粒多相、热力学不稳定系统、有相对稳定性、分散相粒子扩散较慢Fe(OH)溶胶等高分子溶液高分子均相、稳定系统、分散相粒子扩散慢蛋白质溶液等＞nm粗分散系粗分散粒子非均相、不稳定系统、易聚沉或分层泥浆、乳汁等第二节溶胶分散相粒子：一定量原子、离子或分子组成的集合体特点：多相系统高度分散热力学不稳定系统根据分散介质分类：液溶胶、气溶胶和固溶胶一、溶胶的制备用物理破碎的方法使大颗粒物质分散成胶粒的分散法用化学反应使分子或离子聚
集成胶粒的凝聚法。 例如：将FeCl溶液缓慢滴加到沸水中反应为FeClHO→Fe(OH)HCl 生成的许多Fe(OH)分子凝聚在一起形成透明的红褐色溶胶二、溶胶的性质（一）溶胶的光学性质在暗室或黑暗背景下用一束强光照射在溶胶上从光束的垂直方向观察可以清晰地看到一条光带称为丁铎尔现象(Tyndalleffect)左边是溶胶右边不是溶胶Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。 （二）溶胶的动力学性质溶胶粒子时刻处于无规则的运动状态因而表现出扩散、渗透、沉降等与溶胶粒子大小及形状等属性相关的运动特性称为动力学性质布朗运动因为介质分子不断碰撞这些粒子碰撞的合力不断改变其运动方向和位置成为无规则的运动扩散与沉降在重力场中胶粒受重力的作用而要下沉这一现象称为沉降(sedimentation)胶粒从分散密度大的区域向分散密度小的区域迁移这种现象称为扩散(diffusion)沉降速率等于扩散速率溶胶系统处于沉降平衡（三）溶胶的电学性质电泳和电渗用惰性电极在溶胶两端施加直流电场可观察到胶粒向某一电极方向运动。 这种在电场作用下带电粒子在介质中的定向运动称为电泳(electrophoresis)电泳实验说明溶胶粒子是带电的由电泳的方向可以判断胶粒所带电荷的性质应用：蛋白质、氨基酸和核酸等物质的分离和鉴定方面有重要的应用。 例如在临床检验中应用电泳法分离血清中各种蛋白质为疾病的诊断提供依据。
第一节胶体——高度分散系统 胶体一词是英国化学家格莱谟(T.Graham) 于1861年首次提出的，格莱谟在研究溶液中溶质分子的扩散时发现，一些物质如无机盐可以通过半透膜，且扩散速率很快，当蒸发溶剂时，这些物质易形成晶体析出，另一类物质如明胶、蛋白质、氢氧化铝等，扩散速率很慢，且很难甚至不能透过半透膜，蒸发溶剂时，这些物质不能形成晶体，而是成粘稠的胶态。椐此，他把前一类物质称为晶体(Crystalloid)，后一类称为胶体。 俄国化学家韦曼(Веймарн)40多年后对200多种物质进行了实验，实验结果表明，任何物质既可制成晶体也可制成胶体。许多晶体物质在适当的介质中，也能制成具有胶体特征的体系。例如，把晶体物质NaOH分散在酒精中形成的分散系就具有缓慢扩散、不能通过半透膜等性质。他认为，晶体和胶体并不是不同的两类物质，而是物质的两种不同的存在状态。 现代科学则认为，胶体是粒子大小在1nm~100nm之间高度分散于另一连续相中，形成的分散系(colloidal system)。 一种或数种物质分散在另一种物质中所形成系统称为分散系，其中被分散的物质称为分散相（dispersed phase），而容纳分散相的连续介质称为分散介质（dispersed medium）。消毒用的碘酒就是碘分散在酒精中形成的分散系，其中碘是分散相，酒精是分散介质。医药用的各种注射液、合剂、乳剂、气雾剂等都是分散系。各种分散系统的分类见表5-1。 表5-1 分散系统的分类 分散相粒子 大小 分散系类型分散相粒子性质举例 ＜1n m 小分子、 离子分真溶液 散系 小分子或离子 均相、稳定系统；分散相 粒子扩散快 NaCl水溶液、C6H12O6 水溶液等 1nm ~100nm 胶 体 分 散 系 溶胶 胶粒（分子、离 子、原子聚集 体） 多相、热力学不稳定系统， 有相对稳定性；分散相粒 子扩散较慢 Fe(OH)3、As2S3溶胶及 Au、S等单质溶胶等高分子 溶液 高分子 均相、稳定系统；分散相 粒子扩散慢 蛋白质、核酸水溶液， 橡胶的苯溶液等
乳状液 乳状液是我们生活中常见的胶体。无论是在农业、工业、食品行业等等，都有着不可或缺的关键作用。 一、乳状液的概念 乳状液是一种多相分散体系，由一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液体而构成的。乳状液一般不透明，液滴直径大多在100纳米～10微米之间,可用一般光学显微镜观察。此外，不同大小的液滴表现出的外观也是不同的： 二、乳状液的类型 在乳状液中，一切不溶于水的有机液体（如苯、四氯化碳、原油等）统称为“油”。乳状液可分为三大类： （1）油/水型（O/W）即水包油型。其分散相（即内相）为油，分散介质（即外相）为水；（2）水/油型（W/O）即油包水型。其外相为水，内相为油。 （3）多重乳状液（即W/O/W或O/W/O等），用途较为特殊。 三、乳状液类型的鉴别及影响类型的因素 乳状液鉴别方法很简单，主要有三种。一种是稀释法，用水去冲稀乳状液，如能混溶则其连续相必定是水相，因而是O/W型,如不能，则是W/O型。另一种是染色法,乳化前在油相中加入少量染料，乳化后在显微镜下观察,液珠带色是O/W型，连续相带色则是 w/o型。也可把染料溶于水相进行观察。还有一种是导电法。O/W的导电性比W/O的要好。但使用离子型乳化剂是，即使是W/O型乳状液，或水相体积分数很大的W/O型乳状液，其导电性也颇为可观。 影响乳状液类型的理论大多是定性的或半定量的看法。这些理论主要有：箱体积与乳状液类型、几何因素与乳状液类型、液滴聚结速度与乳状液类型和乳化剂的溶解度与乳状液类型。 四、乳状液的应用 乳状液在工农业生产、日常生活以及生理现象中有着广泛应用。 1.控制反应 许多化学反应是放热的，这会使温度急剧升高，促进副反应的发生。如果将反应物制作
第四章胶体的制备与机理 §4.1 溶胶的制备方法 一、分散法 1、机械粉碎法利用机械设备，将大块的物料粉碎成细小颗粒的方法。 该法制得的颗粒直径>1μm，效率较差。 原因：①颗粒越小，互相之间得吸引力越强; ②颗粒自发变大可以减小体系的表面能。 提高研磨效率的方法 ①加溶剂冲稀;②加入稳定剂工业上-表面活性剂作稳定剂， 例如：油漆工业中研磨色料时，常加入金属皂盐， 在岩石粉碎中，加入极少量的表面活性剂。 2、电分散法将金属制成电极，正负两极的 端部靠得很近，通电后，在电极板间产生电弧， 在电弧作用下，电极表面的金属气化，气体金 属遇水冷却后成为胶体颗粒，分散在水中形成 金属溶胶。（见图3-23）
一、分散法3、超声分散法（见图3-22） 实验室内利用超声波对分散物质产生巨大 的撕碎力，使物质分散成溶胶的方法.4、胶溶法将生成的沉淀，加一些胶溶剂， 使沉淀转化为溶胶的方法。 例如：新生的Fe(OH)3沉淀，加入少量 的稀FeCl 3溶液经搅拌，沉淀即可转化为红 棕色的Fe(OH)3溶胶，这种作用称为胶溶作用，FeCl 3称为胶溶剂。
二、凝聚法二、凝聚法 使分子或离子凝聚成一定尺寸的分子凝聚体的方法。 1、改换溶剂法利用物质在不同的溶剂中的溶解度差异制备溶胶的方法。 例如：松香的酒精溶液滴入水中，溶质(松香)就会从溶液中析出，形成松香水溶胶。 2、化学制备法 通过控制适当条件，使反应产物 的浓度超过其在溶液中的溶解度来 制溶胶的方法。 例如：金溶胶的制备: 2HAuCl 4＋3HCHO+11KOH =2Au(溶胶)＋3HCOOK+8KCl +8H 2O （纳米金溶胶颗粒电子显微镜图见图3-41） 硫溶胶:H 2S + O 2 ＝2S(溶胶) + 2H 2O