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368-β-环糊精对茶汤动力学性质的影响与在线粘度计(黏度-粘度-稳定性)

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同时,将不同质蹙浓度岱一CD加入茶汤浸提,发现超过一定量后,再添加B-CD也不会增加茶汤稳定性(图2).此结果符合具有高分子化合物对溶胶碜定性的规律‘7|.故在下列试验中均选用含O?05×10。∥nlLB—CD的茶汤(以不加B—CD的茶汤为对照)来做相关研究.

B_(=D质量浓度/(10一29/mr,)

图2不同质量浓度13一CD对茶汤混浊度的影响

Fig.2EffeclofIS—CDconcentratiomonturbidsofte8

irtfusi叩

2.2茶汤质点平均半径的分布

两个处理体系的质点形态起初没有明显的差异。其粒子的形态和大小具有一致性,都为类似扁圆形,半径均为0.1~0.25Ixm.但是随着保存时间的延长,两处理体系中沉淀粒子的形态发生了一定程度的变化,并且表现出规律性的差异,主要表现在粒子半径增长的速度有明显的不同.没有添加p—CD的茶汤中,沉淀粒子半径增加迅速,且其形态呈现出团状和线状混合的不规律形态;而添加p—CD的茶汤粒子多均匀分散在体系中,呈现出一个个的聚合中心,缓慢的增大。保存20d时两个处理粒子平均半径分布情况如图3所示.

图3不同处理茶汤中粒子半径分布图

Fig.3Particlesizedistributioninteainfusi。ns

Withdifferenttreatments

子半径多集中在10Ixm左右.其中半径在5~15pm的占了56.78%;而加B—CD的茶汤中,半径多分布在小于5灿m的范围内,占了总数的59?40%?从沉淀形成速度的角度来看,13一CD的加入增加了茶2.3布朗运动的平均位移足和扩散系数D

在含有D—CD的茶汤中,整个体系的粘度增大,

质点的起始半径一致.根据Fick第二定律和Einst.ei!

≥籀,半径为r的球形质点的布朗运动的平均位移x

和扩散系数D分别为

冒一f墨翌r:f旦r(1)

\N。3arrlr]\31T矿7

。=瓦RT而1=而kT(2)式中田为介质粘度;N。为Avogadro常数;R为气体

常数;T为热力学温度;c为位移时间;r为半径?从公式(1),(2)可知,在整个体系中,若不考虑

其他物理量(半径)的变化,由于粘度的增大,溶液

中粒子的布朗运动的位移、扩散运动系数等都受到

影响,表现出减小的趋势.根据溶胶动力学稳定性原理。粒子在溶液中的分散,需要不断克服互相间的布朗运动、扩散运动引起的碰撞、凝聚和范德华力的吸引,才能保持稳定.由于粘度的增大,溶液中粒子的布朗运动、扩散运动的幅度减小,质点间的距离减小,进而导致胶粒间存在的静电斥力增大,延缓或削弱了粒子之间的相互碰撞,使茶汤粒子之间的聚集大大减弱,稳定性得以提高i31.

同时,粒子表面也会吸附不同程度的水分子而形成水膜,对粒子间接近和凝聚起到所谓立体障碍作用.这层粘稠的高分子膜延缓或削弱了粒子之间的相互碰撞,还会增强粒子间的相互排斥力,而且克服这些运动碰撞产生聚沉所需排斥力也被这种粘稠的分子体系增强了.因而,体系粘度的增加,使得茶汤粒子在起始阶段不易聚集增大,对茶汤的稳定性起到了重要的作用.

2.4临界聚沉浓度的测定

由于分散在茶汤中的颗粒表面带负电∽1,故用电解质阳离子可明显降低分散系的稳定性,它通过压缩粒子表面从而减弱粒子间的静电引力而加速沉淀.一定时间内引起疏液胶体可觉察的变化(浑浊度,色泽等)所需加入的惰性电解质的最小浓度称为该溶胶的临界聚沉浓度(ccc)或聚沉值,单位为mm彤L,是溶液稳定性的相对判断依据m3.

本试验用氯化钠(NaCl)为电解质代表进行沉淀试验,根据沉淀量(浑浊度)受电解质影响的程度,加入p—CD前后体系临界聚沉浓度的变化j竺此来判断各处理所得茶汤中静电作用的强弱,判断

该作用力对茶汤稳定性的影响,结果如图4所不’ 万方数据

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图4不同质茸浓度的电解质NaCl对茶汤浑浊度的影响

Fig.4EffectsofdifferentconcentrationsNaCIon

turbidsofteainfusion

随着NaCI的加入,两个处理的茶汤的浑浊度均呈上升趋势,当NaCI的质量浓度达到1.25×10。2g/mL时,未加p—CD的茶汤出现了一个突变点;而加了0.05×10≈g/mLp—CD的茶汤,其突变点大约在2.30×10~s/mL.经换算得临界聚沉浓度CCC值分别为213.675mmol/L,384.615mmol/L.加了0.05x10‘2g/mLB—CD的茶汤的CCC值显著大于茶汤原液,是茶汤原液的1.84倍.也就是说,在含0.05×10。2g/mLB—CD的茶汤中,加入过多的电解质阳离子才能中和质点表面的负电,这说明该质点间的静电斥力比较大,体系的稳定性提高,不易产生沉淀.B—CD具有高分子化合物对抗电解质引发的聚沉,该溶液的抗离子的特性提高了1.84倍.

同时,试验还发现在NaCI电解质的作用下,未经B—CD处理的茶汤明亮度和绿度呈现急剧下降的趋势,并且,保存一段时间后,几乎失去了透明度,呈现红褐色,L,o,b值分别为48.4026,10.237,42.1499,褐变现象严重.而加了B—CD的茶汤却能长久地保持茶汤原色(即黄绿色).在保存相同的时间后,茶汤的£,a,b值分别为81.4026,一0.0568,27.2153.由此看出,加13一CD不仅提高了茶汤的抗离子聚沉能力,还可以起到了保护色泽的作用.同时也提示,茶汤颜色的褐变与电解质离子强度有很大关系.加入0.05×10~g/mL13一CD的茶汤恰好能够大大减弱这种由于金属离子带来的褐变.

2.5重力场中质点的沉降速度

沉降与扩散是两个相对抗的过程,前者是质点在介质中聚集,后者使介点在介质中趋于均匀分布.在重力场中的质点做等速运动时,所受的重力和浮力应相等,形成沉降一扩散平衡状态,根据Stokes公式知浮力为

F=61rrlru沉

考虑到浮力的校正,沉降速度可表述为

。一j!!≤L旦二旦!

‰26—7rrlr■■

又因为半径为r的球形质点的质量为

m2vp

2了4钟p

式中秽为质点体积.

现将m的表述式代入u沉,得

…4

1rr么旦.二塑一一2rZg(p-p。)“沉一36'rr'r/rP一9田

式中P和P。分别为分散相质点和分散介质的密度;'7为介质粘度;r为质点半径;g为重力加速度.由此可知,溶液中微粒的沉降速度与粒子直径的平方、液体和粒子的密度差成正比,与液体粘度成反比.为了制造稳定的溶液,必须减小粒子的大小,控制粒子的密度,同时提高介质的密度…].在加了0.05×10。2g/mlB—CD的茶汤中,其粘度增加了2。05%,而且在储存的过程中,其沉淀颗粒的生成较慢,粒径较小,这两个物理量决定了在加了13一CD的茶汤中,质点沉降速度较慢.

所以说在茶汤储存前期,茶汤粘度的上升决定了溶液中粒子的布朗运动、扩散运动的幅度减小,质点间的距离减小,进而导致胶粒间存在的静电斥力增大,延缓或削弱了粒子之间的相互碰撞,大大减弱了茶汤粒子之间的聚集.在茶汤储存后期,其半径的减小又决定了在重力场中的沉降速度比未加B—CD的小得多.所以,从溶液动力学角度出发,13一CD自始至终都起到了稳定茶汤的作用.

3结论

文中主要考察了添加0.05×10。2g/mLB—CD的茶汤体系的动力学稳定性.结果表明B—CD的加入提高了茶汤粘度,干扰了沉淀粒子的布朗运动,减少了粒子间的碰撞聚集;进而延缓了粒子聚集壮大的速度,从而减缓了在重力场中沉降速度.而且,B—CD的大分子化合物的保护作用在本试验中亦得到了体现,表现为茶汤的临界聚沉离子浓度提高和茶汤中粒子间聚沉作用的减弱.从溶胶的动力学稳定性角度来看,B—CD的加入确实提高了茶汤的稳定性.

参考文献(References)

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β-环糊精对茶汤动力学性质的影响

作者:戴前颖, 夏涛, 高俊, 朱博, Dai Qianying, Xia Tao, Gao Jun, Zhu Bo

作者单位:安徽农业大学,教育部茶叶生物化学与生物技术重点实验室,安徽,合肥,230036

刊名:

江苏大学学报(自然科学版)

英文刊名:JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)

年,卷(期):2009,30(1)

被引用次数:1次

参考文献(11条)

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引用本文格式:戴前颖.夏涛.高俊.朱博.Dai Qianying.Xia Tao.Gao Jun.Zhu Boβ-环糊精对茶汤动力学性质的影响[期刊论文]-江苏大学学报(自然科学版) 2009(1)

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