阿膠凝膠強度標準化檢測方法研究△

孫陽恩，李麗，史兆松，王春艷，趙婷婷，張路，李士棟，張淹

(東阿阿膠股份有限公司 國家膠類中藥工程技術研究中心 山東省膠類中藥研究與開發重點實驗室，山東 聊城 252201)

·中藥工業·

阿膠凝膠強度標準化檢測方法研究△

孫陽恩，李麗，史兆松，王春艷，趙婷婷，張路，李士棟，張淹*

(東阿阿膠股份有限公司 國家膠類中藥工程技術研究中心 山東省膠類中藥研究與開發重點實驗室，山東 聊城 252201)

目的探索不同凝膠條件及質構測試參數對阿膠凝膠強度的影響，建立適用于阿膠產品的凝膠強度檢測方法。方法采用物性測試儀分別對凝膠濃度、凝膠溫度、凝膠時間及產品測試參數進行考察，確定最佳阿膠凝膠制備和凝膠強度檢測條件。結果通過實驗研究確定最優凝膠制備條件為阿膠膠液濃度25%，凝膠溫度4 ℃，凝膠時間8 h；最優凝膠強度檢測條件為測前速率1 mm·s-1，壓縮速率1 mm·s-1，測后速率為10 mm·s-1，在2 min內完成樣品檢測。結論研究建立的方法對阿膠凝膠強度的檢測具有良好的適用性，可實現阿膠凝膠性的精確量化評價，為指導生產和產品品質均一性提升提供有效參考。

阿膠；物性測試儀；凝膠強度

阿膠為馬科動物驢的干燥皮或鮮皮經煎煮、濃縮制成的固體膠，具有滋陰潤燥、補血止血等功能[1]。阿膠的制備過程含有高溫、高壓等復雜的特殊工藝，不同生產工藝的產品質量差異較大。《中華人民共和國藥典》2015年版一部阿膠質量標準對產品性狀、真偽、含量等理化指標進行規定，但這些指標無法直接評定不同批次、不同廠家阿膠質構特性的穩定性、一致性。凝膠強度[2]是膠類產品凝膠性質的表征，是其固有特性，反映膠體分子鏈的長短和交聯特性，可以客觀反映阿膠原料差異、工藝穩定性及成品品質差異。

阿膠因其產品性質與其他膠體具有很大差別，通用凝膠強度測試方法無法適用于阿膠檢測，目前尚未有適用于阿膠凝膠強度的測定標準。其他具有凝膠性的產品，如仙草膠、果膠、魚靡、大豆蛋白、蛋清蛋白等的凝膠強度測試方法也各有差異[3-7]，對于凝膠強度測試方法中凝膠濃度、凝膠溫度、凝膠時間及測試參數的優選方法和過程也少有研究。質構儀在食品中的應用較為廣泛，在中藥領域應用較少。本研究從阿膠性質出發，首次引入物性分析儀用于阿膠凝膠強度表征，研究建立適用于阿膠的凝膠強度的檢測方法，為阿膠質量標準提升控制研究提供精確的量化檢測方法。

1 儀器與材料

東阿阿膠(東阿阿膠股份有限公司)；純化水。

物性測試儀(TA.XT-plus 英國Stable Micro System公司)；凍力瓶(英國Stable Micro System公司,內徑：59 mm，高度：85 mm)；電子天平(CPA 224S 賽多利斯)；恒溫水浴箱(HH-6科析儀器)；冰箱(BCD-539WT海爾)；中藥粉碎機(BJ-400拜杰)。

2 方法與結果

2.1 凝膠制備

取成品阿膠塊，用打粉機粉碎后，稱取一定質量的阿膠置于200 mL燒杯內，加水約65 mL，于65 ℃水浴中加熱約15 min，使樣品完全溶解。放冷，轉移至100 mL容量瓶中，加水分次洗滌，洗液并入容量瓶，加水定容至刻度。搖勻后轉移至凍力瓶(內徑：59 mm，高度：85 mm)內，置于低溫環境中，水平放置，保存一定時間后，取出，立即采用物性測試儀測定。

2.2 凝膠強度檢測

將待測樣品置于測試臺正中，采用配有SMS P/0.5探頭的TA.XT-plus物性儀進行凝膠強度測定，方法模式：compression；觸發力5 g；下壓距離4 mm。凝膠強度值為壓縮測試過程中的最大力值。凝膠強度單位用g表示。

注：凝膠強度為探頭下壓過程中的最大力值。圖1 物性測試儀凝膠強度測試示意圖

2.3 凝膠制備條件考察

不同的膠類產品因凝膠性質不同，其凝膠濃度、凝膠溫度、凝膠時間各不相同，為探索阿膠的適宜凝膠條件，設計實驗進行凝膠參數考察。

為使實驗結果具有可比性，在進行凝膠制備條件考察過程中，凝膠強度檢測參數在2.2項條件基礎上設置測前速率0.5 mm·s-1，壓縮速率0.5 mm·s-1，測后速率0.5 mm·s-1。

2.3.1 凝膠溫度考察 稱取適量阿膠，分別制成濃度(w·v-1)分別為10%、15%、20%、25%、30%的阿膠溶液，每組實驗5個重復，分置于10 ℃冷水浴和4 ℃條件下，放置24 h后肉眼觀察凝膠情況。結果顯示，在10 ℃冷水浴條件下，當阿膠膠液濃度低于20%時不能形成凝膠，25%、30%濃度凝膠效果也較差；在4 ℃較低溫度條件下，除10%濃度膠液凝膠較差外，其他濃度均具有良好的凝膠效果。因此選擇4 ℃作為凝膠溫度參數。

2.3.2 阿膠膠液濃度考察 稱取適量阿膠，分別制成濃度為10%、15%、20%、25%、30%、40%的阿膠溶液，每組實驗5個重復，置4 ℃冰箱中水平放置，凝凍24 h后進行凝膠強度檢測。結果見表1。

表1 不同濃度阿膠凝膠強度測試結果

注：每組進行5次重復實驗，結果表示為平均值±標準差。

與其他膠體類產品相似[8-9]，阿膠凝膠的形成與膠液濃度密切相關，隨濃度升高，同體積膠液中的分子數量增加，分子間的結合鍵數量也相應增多，最后形成的凝膠網狀結構也更加完整，凝膠強度隨之增加。

由表1可以看出，阿膠液濃度較低的情況下，阿膠凝膠強度值較小，測定過程中融化速率快，RSD較大，穩定性差；當膠液濃度在25%、30%濃度下，凝膠強度測定值大小適中，結果穩定性好。綜合樣品檢測成本，選擇25%濃度進行凝膠制備。

2.3.3 凝膠時間考察 稱取適量阿膠，制成濃度為25%的阿膠溶液，置4 ℃冰箱中，分別于2、4、6、8、10、12 h檢測膠液凝膠強度，每組實驗5個重復，結果見圖2。

圖2 凝膠時間對阿膠凝膠強度的影響

由圖2可以看出，在2～6 min內，阿膠凝膠強度隨時間的增加迅速上升，在6 min之后基本達到最大值并維持穩定。考慮不同批次樣品凝膠穩定時間略有差異，凝膠時間統一為8 min后測定。

2.4 凝膠強度測定參數考察

采用2.3項優選確定的凝膠制備方法進行阿膠凝膠樣品制備。測試條件：方法模式compression；觸發力5 g；下壓距離4 mm。

2.4.1 壓縮速率考察 壓縮速率指探頭接觸樣品達到觸發力限值后，探頭的下壓速率，對于不同類型的食品、不同探頭，壓縮速率對測定結果的影響各有不同。Bourne使用穿孔探頭進行蘋果硬度測定的研究中，探頭壓縮速率(0.5～50 cm·min-1)對結果無顯著影響[10]。而在干酪等食品的測定中，不同的壓縮速率對測定結果則存在顯著影響[11]。

將探頭壓縮速率分別設定為0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mm·s-1。待測樣品按操作處理后，將樣品置于測試臺中心，每組實驗5個重復。結果見圖3。結果顯示，探頭壓縮速率越大，凝膠強度值越大，當壓縮速率<1 mm·s-1時，RSD較小，綜合樣品測試效率考慮，選擇1 mm·s-1作為探頭壓縮速率。

注：標注相同字母者表示差異不顯著(P>0.05)，下同。圖3 探頭壓縮速率對阿膠凝膠強度的影響

2.4.2 測前速率考察 因探頭下壓過程中，速度存在慣性，對不同樣品，過高的測前速率可能會影響觸發點的判斷，從而影響測定結果的穩定性，因此合適的測前速率選擇也十分必要。探頭測前速率分別設置為0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mm·s-1，每組實驗5個重復。實驗結果見圖4。結果顯示，不同測前速率無顯著性差異(P>0.05)，但測試速率為2.0 mm·s-1和5.0 mm·s-1時RSD相對較大，因此綜合測試穩定性和測試效率兩個因素，選擇1 mm·s-1作為阿膠凝膠強度測定的測前速率。

圖4 測前速率對阿膠凝膠強度的影響

2.4.3 測后速率考察 凝膠強度測試中的有效數值點為壓縮4 mm后的最大力值，探頭返回過程中的粘附力對凝膠強度測試無參考意義，不同的探頭返回速度對凝膠強度值無影響，因此為縮短樣品測試時間，測后速率選擇10 mm·s-1，在大量樣品連續測定時可有效提高樣品測試效率。

2.4.4 測試時間限制考察 膠液的凝膠強度大小受溫度的直接影響，樣品從4 ℃冷藏條件下取出后，在室溫下會逐漸軟化，樣品取出后需及時測定。阿膠樣品按操作處理后，從4 ℃冷藏環境取出，放置于25 ℃室溫環境下，分別在1、2、5、10、15、20 min檢測凝膠強度，每組實驗5個重復，結果見圖5。結果顯示，阿膠凝凍取出后，隨放置時間延長，阿膠的凝膠強度迅速下降，5 min時下降30%以上，15 min后幾近融化為濃稠液體狀態。因此檢測時應逐一取樣，現取現測，并在2 min內完成樣品檢測，以減小檢測結果誤差。

圖5 樣品測試時間對阿膠凝膠強度的影響

2.5 方法重復性試驗

取阿膠樣品，按上述研究優化得到的凝膠制備方法和檢測條件進行方法重復性試驗，共制備5份，分別測定。結果見圖6。重復性試驗結果顯示，凝膠強度的絕對誤差在5 g以內，RSD=2.20%，表明該阿膠凝膠強度測定方法具有良好的重復性。

3 討論

不同原料和工藝條件下生產的阿膠凝膠性各有不同，阿膠凝膠強度值可以反應出阿膠的內在質量穩定性。同時阿膠的凝膠強度大小還會影響到阿膠生產過程中凝膠、切膠、晾膠等工藝環節，并影響熬制成糕后的產品口感。不同類別膠體的溶解性和凝膠性能差別較大，本研究通過對凝膠濃度、凝膠溫度、凝膠時間的研究有效提高了制備樣品的均一性，并對凝膠制備條件和測試參數進行研究和限定，規范阿膠凝膠強度測試方法，有效提高了測試結果穩定性。

4 結論

經實驗綜合評定，得出最佳阿膠凝膠制備條件：阿膠膠液濃度25%，4 ℃條件下凝凍8 h后測定，阿膠的最佳凝膠強度測試參數：測前速率1 mm·s-1，壓縮速率1 mm·s-1，測后速率為10 mm·s-1，并在2 min內完成樣品檢測。檢測方法合理、準確、穩定，具有良好的可操作性。

研究建立的阿膠凝膠強度量化檢測方法既可用于成品質量檢測，評價阿膠內在質量穩定性，又可用于半成品質量控制，為阿膠生產工藝過程的精確控制及產品品質的穩定性提升提供可量化的評價指標。

[1] 張貴鋒，劉濤，王前，等.阿膠生產工藝中膠原蛋白降解過程研究[J].中國中藥雜志，2009,34(10)：1211-1215.

[2] 傅曉敏，陳麗娟.明膠分子量分布測定和表征的研究進展[J].明膠科學與技術，1994，14(3)：113-118.

[3] 吳小林，戴敏，關衛兵，等.仙草中提取仙草膠及其膠性能測定[J].中藥材，2008，31(9)：1421-1423.

[4] 汪海波.低酯果膠的凝膠質構性能研究[J].食品科學，2006，27(12)：123-129.

[5] 劉海梅.鰱魚糜凝膠及形成機理的研究[D].武漢：華中農業大學，2007.

[6] 張海瑞.提高大豆蛋白凝膠性的研究[D].無錫：江南大學，2012.

[7] 李俐鑫，遲玉杰，孫波.蛋清蛋白質凝膠質構特性的研究[J].食品工業科技，2007,28(08)：57-60.

[8] 熊丹丹，易敏之，熊恩智，等.明膠的凝膠化及凝膠強度的影響因素研究[J].江西中醫學院學報，2015,27(2)：94-96.

[9] 李巧巧，雷激，稅永紅，等.酰胺化低酯果膠凝膠破碎強度的影響因素[J].中國食品添加劑，2009,20(1)：146-151.

[10] C B M.Studies on punch testing of apples[J].Food Technology，1965，19(3)：413-415.

[11] Conde-Petit B.Food texture and viscosity—concept and measurement，：2nd Edition M.Bourne；Academic Press，San Diego，2002，ISBN：0-12-119062-5[J].LWT-Food Science and Technology，2003，36(2)：281.

StudyonStandardmethodforDetectingGelStrengthofEjiao

SUNYangen，LILi，SHIZhaosong，WANGChunyan，ZHAOTingting，ZHANGLu，LIShidong，ZHANGYan*

(Dong-EE-JiaoCo.，Ltd.，NationalEngineeringTechnologyResearchCenterofGelatinMedicine，ShandongProvinceKeyLaboratoryofR&DoftheChinesegelatinMedicine，Liaocheng252201，China)

Objective：The effects of different gel conditions and texture parameters on the gel strength detecting of Ejiao were studied to establish a standard method.MethodsThe gel concentration，temperature，time and the texture parameters were investigated by the texture analyser to get the optimum parameters.ResultsThe optimal gel preparation conditions were determined by experimental study：gel concentration 25%，4 ℃，gelation time of 8 h.The optimal conditions for the detection were as follows：pretest rate 1 mm·s-1，compression rate 1 mm·s-1，after test rate 10 mm·s-1and complete the sample detection in 2 min.ConclusionThe established method in this study can be used for the quantitative evaluation of the gel strength of Ejiao，which provide effective reference for the improvement of production and product quality uniformity.

Ejiao；texture analyser；gel strength

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.12.019

國家中藥標準化專項(ZYBZH-Y-SD-31)；山東省科技重大專項(2015ZDZX07001)；山東省重點研發計劃項目(2016GGH4514)

*

張淹，副主任中藥師，研究方向：中藥產品開發；Te：(0635)3261967，E-mail：DCP_DEEJ@163.com

2017-02-21)