dispersion system in foods -...
TRANSCRIPT
Dispersion System in Foods
Food Chemistry I
KAFT 321
อาจารยเปรมศร โรจนสจจะกล
Contents
1. Dispersion System in Food
2. Colloid
3. Sol
4. surfactant
5. Gel
Dispersion System of Food
สารอยางนอย 2 ชนดกระจายตวอยในระบบเดยวกน อนภาคแพรกระจายหรอแขวนลอยอยในตวกลาง
Discontinuous dispersed phase
Internal phase
micelles
Dispersed phase (เพสกระจาย)
ของแขง ของเหลว และ แกส
ตวกลางใหอนภาคกระจายตว หรอแขวนลอยอยได
Continuous dispersion medium
External phase
Intermicellar liquid
Dispersion medium (เฟสตอเนอง หรอ ตวกลาง)
Dispersed Systems
Dispersed phase
Continuous phase
Interface
Dispersion System of Food
ขนาดอนภาคในสารละลาย
สารละลายแท (true solution or crystalloids)
ขนาดอนภาค < 0.001 m
อนภาคเคลอนยายผานเมมเบรนได
เกดการเปลยนแปลงแรงดนออสโมซส
คอลลอยด (colloid)
ขนาดอนภาค 0.001-0.1 m
อนภาคไมสามารถผานเมมเบรนได
ไมมแรงดนออสโมซส
สารแขวนลอย (suspension)
ขนาดอนภาค > 0.1 m
Colloid
แบงตามแรงดงดดระหวางอนภาคคอลลอยด
กบเฟสตอเนอง
Lyophobic colloid
อนภาคคอลลอยดมแรงดงดดตอตวกลางนอย
Solvent-hating
Hydrophobic colloid = ตวกลางเปนนา
ระบบเหมอนสารแขวนลอย ไมคอยมความคงตว
Lyophilic colloid
อนภาคคอลลอยดมแรงดงดดตอตวกลางสง
Solvent-loving
Hydrophilic colloid = ตวกลางเปนนา
Colloid
Lyophilic colloid
อนภาคคอลลอยดดดซบนา (hydrated) = hydrosol
มความคงตว
ระบบเหมอนสารละลาย แตมขนาดอนภาคของเฟสกระจายทใหญกวา
อนภาคคอลลอยดมประจ: โปรตน โพลแซคคาไรด
macromolecular colloids
Colloid
ตารางท 1 ระบบคอลลอยดทพบในธรรมชาต
อนภาคคอลลอยด เฟสตอเนอง ชอระบบคอลลอยด ตวอยาง
ของแขง ของแขง Solid sol ลกกวาด
ชอกโกแลต
ของแขง ของเหลว Sol นาผลไมของแขง แกส Solid aerosol ควน
ฝนละอองของเหลว ของแขง Solid emulsion เนย
ไอศกรม ของเหลว ของเหลว Liquid emulsion นานม
มายองเนส
Colloid
ตารางท 1 (ตอ)
อนภาคคอลลอยด เฟสตอเนอง ชอระบบคอลลอยด ตวอยาง
ของเหลว แกส Liquid aerosol หมอก
ละอองนาแกส ของแขง Solid aerosol เมอแรงจ
ขนมปงแกส ของเหลว foam วปครม
ฟองเบยร
Meringue
Colloid
การเคลอนทของอนภาคในระบบคอลลอยด
Brownian Movement
การเคลอนทแบบซกแซก จากการกระทบกบโมเลกล
ของนา ทาใหอนภาคเขาหากน รวมตวกนเปนอนภาคใหญขน มโอกาสตกตะกอนได
Colloid
Electrical double layer
ศกยไฟฟา (electrical potential) ทบรเวณผวของอนภาคคอลลอยดทมประจในตวกลาง
สารละลายอเลกโตรไลทละลายอยดวย: NaCl
ไอออนทมประจตรงขามกบประจบนผวอนภาคคอลลอยด
= hydrated ions
ประจบนผวอนภาคคอลลอยด = counter ions
ไอออนทมประจเดยวกนกบประจบนผวอนภาคคอลลอยด
= co ions
Colloid
Electrical double layer
Hydrated ions
ทอยตดกบผวอนภาค = ประจชนใน, ประจทไมเคลอนท (immobile layer or Stern layer)
หนาแนนมากบรเวณผว
หนาแนนนอยลงเมอหางจากผวออกไป
Co ions
หนาแนนนอยบรเวณผว
หนาแนนมากขนเมอหางออกไปจากบรเวณผว
ประจชนนอก, ประจเคลอนทได
Gouy layer or diffuse layer or mobile layer
ประจชนนอก + ประจชนใน = Electrical double layer
Colloid
Surface Tension -molecular scale-
Colloid
Electrical double layer
Gouy diffuse layer
Stern layer
Counter ions
hydrated ions
Co-ions
Colloid
Electrical double layer
ศกยไฟฟาบรเวณผว
Electrical potential
Electrochemical potential
o-potential
Stern plane
เสนแบงในแนวจดศนยกลางของไอออนทเกาะตดกบประจทผว
Stern potential (d)
ศกยไฟฟาท Stern plane
มคาตากวา o-potential
Colloid
Electrical double layer
ผวของการเสยดส
Surface of shear
บรเวณทสมผสกนระหวางประจชนในกบประจชนนอก
อยหางจาก stern plane เลกนอย
Zeta potential,
Gouy potential
ศกยไฟฟาบรเวณ surface of shear
Colloid
Electrical double layer
Stern potential (d) < o-potential
ไอออนทเกาะตดผวอนภาคทาลายศกยไฟฟาไปบางสวน
o-potential ทเหลอ ผลก co-ions ใหหางออกไป
Debye length (K-1)
ความหนาของ electrical double layer โดยวดจาก Stern layer ออกมา
Protective colloid
Hydrophilic colloid มความคงตวมากกวา hydrophobic colloid
เพมความคงตวของ hydrophobic colloid = เตม hydrophilic colloid เลกนอย ใหกระจายตวเปนฟลมบางๆ ลอมรอบอนภาคของ hydrophobic colloid เดม
Colloid
Protective colloid
เกดอนภาคคอลลอยดใหม เปน hydrophilic colloid
สารละลาย hydrophilic colloid ทเตมลงไป = Stabilizer
ปองกนคอลลอยดจาก ความรอน ความเยน สารอเลกโทรไลท
Protective colloid สาหรบ hydrophobic colloid
สารประกอบโปรตน เชน เจลาตน แอลบมน
กม เชน gum acacia
โปรตนในนานม = protective colloid ใหกบอนภาคไขมน ในนานม
Colloid
Protective colloid Amphiphilic molecules เชน โปรตน
Hydrophilic region : กระจายตวไดดในนา
charged side chain
Polar side chain
Tail หมทกระจายตว หรอ ละลายไดดในนา
N-terminus ปลายโมเลกลดานหมอะมโน
C-terminus ปลายโมเลกลดานหมคารบอกซล
Loop สวนทกระจายตวในนา
Hydrophobic or lipophilic region : กระจายตวได ดในไขมน
Non-polar side chain
Train สวนทกระจายหรอละลายในไขมน
Colloid
Protective colloid : โปรตน
Colloid
ระบบคอลลอยดในอาหาร
Sol (solid in liquid)
Gel (solid in liquid)
Emulsion (liquid in liquid)
Foam (gas in liquid)
Sol
อนภาคคอลลอยด = ของแขง
เฟสตอเนอง = ของเหลว
โซลแบงเปน 2 ชนด
Hydrophilic sol
Hydrophobic sol
Hydrophilic sol
Macromolecular sol เชน โปรตน โพลแซคคาไรด
แทนนน ในสารละลาย
อนภาคแพรกระจายในนาและดดซบโมเลกลของนา
อนภาคคอลลอยดแขวนลอยอยในระบบได
Sol
แรงตงผว (surface tension)
แรงทยดเกยวระหวางอนภาคคอลลอยด
แรงตงผวมากเมออนภาคมขนาดเลก มพนทผวมาก
แรงตงผวลดลงเมออนภาคมพนทผวลดลง (อนภาคมขนาดใหญ)
แรงตงผวมาก: อนภาคเกดการรวมตวกนเพอลดพลงงานทเกดขนจากการผลกกนของอนภาค
การรกษาความคงตวของคอลลอยด
(Colloid stability)
ทาใหบรเวณผวของอนภาคคอลลอยดมประจทเหมอนกน
เกดแรงผลกกนระหวางประจทเหมอนกน
อนภาคแขวนลอยอยในระบบได
Sol
การรกษาความคงตวของคอลลอยด
(Colloid stability)
เพมความหนดของเฟสตอเนอง
เตม Biopolymer : แปง ไฮโดรคอลลอยด
ทาใหการเคลอนทของอนภาคคอลลอยชาลง
Ionization
การทาใหอนภาคคอลลอยยมประจ
ปองกนการจบตวกนของอนภาคคอลลอยด
ใชกบสารอนทรยทมมวลโมเลกลใหญ: โปรตน
Sol
Ionization
Ionization of protein
เตมกรดลงในโซลของโปรตน
-R-NH2 -R-NH3+
-R-COO- -R-COOH
pH ของโซล < pI ของโปรตน
อนภาคโปรตนมศกยไฟฟาเปนบวก
เตมดางลงในโซลของโปรตน
-R-COOH -R-COO-
-R-NH3+ -R-NH2
pH ของโซล > pI ของโปรตน
อนภาคโปรตนมประจไฟฟาเปนลบ
Sol
Ionization
Ionization of protein
pH ของโซล = pI ของโปรตน
โปรตนมประจบวก = ประจลบ
Net charge = 0
Zwitterion
Hydrophobic sol
อนภาคคอลลอยดไมเกดแรงดงดดตอนา
อนภาคตกตะกอนไดงาย
อนภาคแขวนลอยไดจากแรงผลกกนของประจไฟฟาบนผวของอนภาค
เพมความคงตวโดยใช surfactant
Sol
Tyndall effect
โซลทมความใส
ผานลาแสงเขาไปในโซล
ขนาดอนภาคของโซลใหญกวาความยาวของคลนแสง
แสงตกกระทบอนภาคสะทอนออกมา
แสงสะทอนกลบในลกษณะกระจาย
แสงสะทอนกลบทางเดยวกน
แสงบางสวนถกดดซบ
เกดลาแสงในคอลลอยด
Sol
Tyndall Effect
Sol
Charge Stabilization
การรกษาความคงตวโดยประจบนพนผวของอนภาคคอลลอยด
DLVO Theory
Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek
อนภาคคอลลอยดเคลอนทเขาหากน
แรงผลก (electrostatic (repulsive) forces)
แรงดงดด (attractive-Van der Waals forces)
แรงดดกนมากกวาแรงผลก = โซลตกตะกอน
แรงผลกกนมากกวาแรงดด = โซลจะอยตว
Sol
DLVO Theory
แรงดด + พลงงานทเกดจากการเคลอนทของอนภาค > แรงผลก (ตลอดระยะเวลาทอนภาคเคลอนทเขาหากน)
โซลตกตะกอน
แรงผลก > แรงดด + แรงทเคลอนทของอนภาคโซล
โซลมความคงตว
Sol
DLVO Theory
อนภาคในโซลทมประจเหมอนกน เคลอนทเขาหากน
เมอระยะหางถงชวงหนง
อนภาคทงสองเกดแรงดงดดกน
อนภาคเกดการเกาะกนแบบ van der Walls force
เมอเคลอนทเขาไปอกชวงหนง
อนภาคทงสองเกดการผลกกนของอนภาคทมประจเหมอนกน
เมอเคลอนทเขาไปอกกจะเกดแรงดงดดกน
เมออนภาคเคลอนทเขาหากนมาก
อนภาคเกดแรงผลกกน
Sol
Total interaction = sum of the attractive
and repulsive interaction
Sol
attraction
repulsion Pote
ntial energ
y o
f in
tera
ctio
n (
V)
Distance between particles
แรงผลกและแรงดดกนระหวางอนภาคโซลทเคลอนทเขาหากน
Sol
Total interaction of particles
Sol
DLVO Theory
Attraction = - ; Repulsion = +
เมออนภาคเขาใกลกนถงจด secondary minimum
อนภาคหยดอยกบท or
อนภาคเคลอนทเขาใกลกนตอ
ถาอนภาคมขนาดเลก
เคลอนไหวรวดเรว มพลงงานมาก
แรงดงดดทจดแรกไมมากพอ และแรงผลกทกนอยไมสงมาก
» อนภาคเคลอนเขาหากน โดยพลงงานทมอย
ชนะแรงผลกทกนอยได
Sol
DLVO Theory
เมออนภาคเขาใกลกนถงจด Primary minimum
อนภาคมขนาดเลก
อนภาคเคลอนทเขาหากนจนตกตะกอนเปนกอนนมและอยตว
ไมสามารถกลบเปน sol ได
(irreversible flocculation)
เมออนภาคเขาใกลกนถงจด secondary minimum
อนภาคมขนาดใหญ
อนภาคเคลอนไหวชา มพลงงานนอย
แรงดงดดกนนอย
อาจหยดการเคลอนไหว
Sol
DLVO Theory
เมออนภาคเขาใกลกนถงจด secondary minimum
อนภาคเคลอนทเขาใกลกนตอ
ถาอนภาคมขนาดใหญ
ถาแรงผลกกนทกนอยสงมาก = อนภาคหยดเคลอนไหว
เกดการรวมตวกนท secondary minimum
เกดตะกอนขน ไมอยตว สามารถกลบเปน sol ไดงาย
(weak flocculation)
Sol
DLVO Theory
การเตมสารอเลกโทรไลท มผลตอ hydrophilic sol
แรงผลกกนระหวางอนภาคลดนอยลง
สารอเลกโทรไลททาลายประจบนผวอนภาค
สารละลายเกดการตกตะกอน
Critical electrokinetic potential = ศกยไฟฟาวกฤต
ศกยไฟฟาทโซลตกตะกอน
โซลอยตว = ศกยไฟฟาของโซล > ศกยไฟฟาวกฤต
โซลตกตะกอนอยางรวดเรว
ศกยไฟฟาของโซล < ศกยไฟฟาวกฤต
Sol
การตกตะกอนของ hydrophilic sol
ตะกอนเกดเมอ
Hydrophilic sol สมผสกบสารอเลกโทรไลต
Hydrophilic sol สมผสกบ hydrophilic sol ทมประจตรงขาม ทมความเขมขนสง
โซลของไขขาว
ตกตะกอนไดงายทสดกบ ซเตรต (C3H5O(COO)33-)
ตกตะกอนไดยากทสดกบ ไอโอไดดไอออน (I-)
ลาดบไอออนททาใหไขขาวตกตะกอนจากงายไปยาก
citrate > tartrate (C4H4O6-) >SO4
2- > acetrate (CH3COO-) > Cl- > NO3
- > ClO4- > Br- > I-
Sol
การตกตะกอนของ hydrophilic sol
โซลของไขขาว
ลาดบไอออนททาใหไขขาวตกตะกอนจากงายไปยาก
Li+ > K+ > Na+ > NH4+ > Mg+
โซลของเจลาตน
ลาดบการตกตะกอนของโซลดวยไอออนจากงายไปยาก
Sulfate > citrate > tartrate > chloride
ลาดบการตกตะกอนของโซลดวยไอออนบวกจากงายไปยาก
Na+ > K+ > Rb+ >Cs+ > NH4+ > Li+
ลาดบความสามารถในการตกตะกอนของไอออน = Hofmeister series หรอ lyotropic series
Surfactant
ชวยลดแรงตงระหวางผว
เกดเกราะรอบๆ อนภาคคอลลอยด
โมโนกลเซอไรด อนพนธของพอลเอทลน เลซทน เพกทน
เจลาตน กม และ แอลจเนต
Amphiphilic molecules
แทรกตวเขาไปอยทหนาสมผสโดยจดตวทชอบนา (-OH, -COOH) หนไปทางนา
หนสวนทไมชอบนา เชน hydrocarbon chain ไปทางอนภาคคอลลอยดแบบ hydrophobic colloid
ในระบบคอลลอยดทมอนภาคไขมน
สาร surfactant ทาใหเกดประจทเมดไขมน อนภาคไมสามารถเขาใกลกนได
Surfactant
Hydrophilic head group (charged or polar)
Hydrophobic tail (non-polar)
Amphiphilic compound
Surfactant
แบงโดยอาศยการเกดประจเมอละลายนา
สารลดแรงตงผวทมประจลบ (Anionic surfactants) ทางานไดดท pH เปนกลางถงเปนดาง
สารลดแรงตงผวทมประจบวก (Cationic surfactants) ทางานไดทท pH เปนกลางถงเปนกรด
สารละแรงตงผวทมทงประจบวก และประจลบ(Ampholytic surfactants)
ทางานไดดทก pH แตทางานไมไดผลท pI
สารลดแรงตงผวทไมมประจ (Non-ionic surfactants) ทางานไดดทก pH
Surfactant
Hydrophilic-Lipophilic balance (HLB)
สารลดแรงตงผวแตละชนดมความสามารถในการละลายในนาและนามนไดแตกตางกน
สาร surfactant ทมคา HLB ตา = ละลายไดดในไขมน
เหมาะสาหรบอมลชนระบบนาในนามน
โมโนกลเซอรไรด กลเซอรอลแลคโตพลมเตตโพรฟลน ไกลคอลโมโนสเตยเรต ซอรบทนเอสเทอร และ ไตรกลเซอรรอลไดสเตยเรต
สาร surfactant ทมคา HLB ปานกลาง
ละลายไดดในนา
เหมาะสาหรบอมลชนระบบนามนในนา
ไดเอทลทารทารกเอสเทอร โพลออกซเอทลนซอรบแทนเอสเทอร (Tweens) ซโครสเอสเทอร
Surfactant
Hydrophilic-Lipophilic balance (HLB)
สาร surfactant ทมคา HLB สง
เหมาะสาหรบการละลายนามนในนา
เหมาะสาหรบเปนสารชวยชะลางหรอผงซกฟอก
สบ (sodium or potassium salts of organic acids เชน sodium stearate, potassium oleate)
Surfactant
oil
water
Surfactant
เตรยมอมลชนระบบนามนในนา
ใสสารลดแรงตงผว เกดการเรยงตวกนทผวสมผส
หนโมเลกลทชอบนาไปทางนา
หนสวนทชอบนามนไปทางนามน
แรงตงผวจะลดลงอยางรวดเรว
ปรมาณสารลดแรงตงผวทเหมาะสม
ผวของนาถกปกคลมดวยสารลดแรงตงผวโดยมความหนา 1 ชนโมเลกล
การใสสารลดแรงตงผวมากกวา 1 ชนโมเลกล จะไมมผลตอการลดแรงตงผวของนามากนก
Surfactant
เตรยมอมลชนระบบนามนในนา
ปรมาณ surfactant สวนเกนถกผลกใหเขาไปอยใตผวสมผสของสวนทเปนนา
โมเลกลของสารลดแรงตงผวไดรบความกดดนมาก
สวนทไมชอบนาจะรวมกลม หนสวนทไมชอบนารวมกนและหนสวนทชอบนาออกทางดานนอก เกด micelles ขน
Critical micelle concentration (CMC)
ความเขมขนของสารลดแรงตงผวทเกดไมเซล
Micelle ของ surfactant อยในรป liquid crystalline states
ขนกบความยาวของสวนทไมชอบนาใน surfactant
Hydrophobic สายยาว
CMC ตา
ใชความเขมขนของ surfactant ในการเปลยนเปน micelle ลดลง
เกดการเกาะกลมของ surfactant ทความเขมขนตา
Surfactant
critical micelle concentration (CMC)
Gel
เกดจากโซลทแขงตว
อยในสภาพของแขงหรอกงของแขง (semi-solid)
เพสตอเนองอยในสถานะของแขงและไหลไมได
คอลลอยดในสถานะโซลมปรมาตรมากกวาเปนเจล
การเกดเจลมการหดตว
อนภาคคอลลอยดเขามาอยใกลกน จบกนแนน
โซลเสยสภาพของเหลว
การเกดโครงสรางของเจล
สมดลระหวางแรงดงดดกบแรงผลกระหวางอนภาคดวยกนเอง และระหวางอนภาคคอลลอยดและสารทเปนของเหลว
Gel
พนธะทางเคมทเกยวของกบการเกดเจล
พนธะไฮโดรเจน
พนธะโควาเลนท
พนธะเชงไอออน (electrostatic interaction)
อนตรกรยาไฮโดรโฟบก (hydrophobic interaction)
เจลแบงไดเปน 2 ชนด
Macromolecular gel
Particle gel
Gel
Macromolecular gel
เจลจากคารโบไฮเดรต: คารราจแนน แอลจเนต
เจลจากโปรตนทสามารถคลเปนสายยาว: เจลาตน
การเกาะเกยวกนของเจลม 2 แบบ
เกาะกนทจดใดจดหนง
เกาะกนทบรเวณใดบรเวณหนง
เจลทไดมความใส สามารถอมนาไดด
เจลจาก lyophilic colloid: มาการน
มความหนดสง เปนกงของแขง
เมอแขงตวมรปรางคลายของแขง (rigidity)
Gel
Macromolecular gel
เจลจากโพลแซคคารไรด
พอลเมอรทมโมเลกลเปนสาย (thread-like molecule) เกด cross-link
โครงสรางของเจลเกดจากโมเลกลของอนภาคคอลลอยดมาเกาะกนเปนค
แตละคจบรวมกนเปน crystallite
Crystallite หนง จบกบอก crystallite หนงกลายเปนเจล
Brush heap fibrillar
โมเลกลของนาเปนตวกลางทเคลอนทไมไดแทรกอยระหวางโมเลกลของอนภาคคอลลอยดภายในตาขาย
Gel
Macromolecular gel
เจลจากโพลแซคคารไรด
Crystallite หนง จบกบอก crystallite หนงกลายเปนเจล
เจลแขงตวมรปรางแนนอน
Loci = point of attraction
จดเชอมโครงสรางของเจล
เพอใหโมเลกลเกาะตวจบกนเปนเจล
การเกาะตวยดจบกนระหวางโมเลกลไมมรปแบบแนนอน (random) > รปแบบทแนนอน (order)
Gel
การเกดเจลจากโพลแซคคาไรด
Polymer chain crystallite Brush heap fibrillar
Gel
เจลทเรมแขงตวครงแรกจะมเนอนม
เจลคอยๆ แขงตวขนจนมรปราง เนองจาก
อนภาคคอลลอยดภายในเจลเกาะตวกนแนนเปนตาขายเพมขน และปลอยนาออกมาจากโมเลกล
เจลแขงตว = degree of rigidity
เกบเจลไวนาน เจลจะแขงคลายยาง
การเตรยมเจลลหรอวน
Gel
Particle gel
เจลทเกดจากโปรตน: เคซนและเคซเนต โปรตนเวย โปรตนถวเหลอง โปรตนไข โปรตนเนอ
การเกาะเกยวกนม 2 แบบ
เจลทเกาะกนเปนสายยาว (string of beads)
เจลใส หรอโปรงแสง (translucent gel) มความสามารถในการอมนาด
เจลทมการเกาะกนเปนกลมกอน (random aggregation)
เจลขน ทบแสง (opaque gel) มความสามารถในการอมนาตา
Gel
ปจจยทมผลตอการแขงตวของเจล
ธรรมชาตของคอลลอยด
Hydrophilic colloid เกดเจลไดงายกวา hydrophobic colloid
เพกตน ใน แยม
ความเขมขนของอนภาคคอลลอยด ทสมพนธกบ temp. & time
ความเขมขนสงเกดเจลไดงายกวา
สารละลายเจลาตนทมความเขมขน 2% จะแขงตวภายในเวลา 30 นาทท temp. 15C
สารละลายเจลาตนทมความเขมขน 1% จะแขงตวภายในเวลา 30 นาท ท temp. 0 C
Gel
ปจจยทมผลตอการแขงตวของเจล
การลด temp. ของสารละลายทาใหความหนดเพมขน
อนภาคคอลลอยดเคลอนทชา โมเลกลเกาะกนไดเรวขน
เจลแขงตวไดเรว
คาพเอชมผลตอ degree of hydration ของเจล
การทาแยมและเจลล คา pH ทเหมาะสม คอ 3.0-3.8
เกลอบางชนดเปนตวแรงใหเจลแขงตวเรวขน
คารราจแนน ตองการเกลอ K- เปนตวเรงการเกดเจล
การเตมเกลอแลวทาใหอนภาคมประจนอยลงทาใหเกดเจลไดเรวขน
การเตมเกลอบางชนดลงไปแลวทาใหอนภาคมประจเพมมากขน เกดแรงผลกมากขนทาใหเกดเจลไดชา
Gel
ปจจยทมผลตอการแขงตวของเจล
Temp. ททาใหเจลเปนของเหลว มกสงกวา temp. ททาใหเจลแขงตว ชวงหางของอณหภมดงกลาวทแตกตางกนเรยกวา hysteresis
การกวน = ทาลายการเกาะตวกนของโมเลกล
กวนหลงจากเกดเจล
เจลแตกตว มของเหลวไหลออกมา และถา
ตงทงไวกสามารถกลบเปนเจลไดอก เกดขนกบเจลทมความเขมขนตา และเปนเจลทเพงเตรยมขนมาใหมๆ
Thixotropy = การทาใหระบบคอลลอยดของเจลเปลยนภาวะเนองจากการกวนหรอการเขยา
Gel
ปจจยทมผลตอการแขงตวของเจล
Degree of hydration ของอนภาคคอลลอยด เกดการเปลยนแปลงจาก
คาพเอช
การเตมกรด หรอดาง ทความเขมขน > 0.05 N
การเกดเจลชาลง
ความเขมขนของเกลอ
มทงทาใหเกดเจลไดเรวและชา ขนกบ
ไอออนทเปนองคประกอบในเกลอ
ชนดของไอออนทถกเลอกดดซบไวทผวของอนภาคคอลลอยด
Gel
ปจจยทมผลตอการแขงตวของเจล
Degree of hydration ของอนภาคคอลลอยด
ความเขมขนของสารทไมใชอเลกโทรไลต
นาตาลซโครสทความเขมขนเหมาะสม ชวยใหเกดเจลไดเรวขน
การเตมเกลอ หรอกรด
อนภาคคอลลอยดมประจเกดขน อนภาคผลกกน
เกดเจลชาลง
อนภาคคอลลอยดมประจลดลง
เกดเจลไดเรวขน
Gel
เจลแบงออกเปน 2 พวก
Heat reversible gel
เจลของสารโพลแซคคารไรด เชน วน agar
เมอไดรบความรอนจะเปลยนจากเจลเปนโซล และจะเปลยนกลบไปเปนเจลใหมเมอทาใหเยนลง
Non-heat reversible gel
โซลเมอไดรบความรอนจะเกดเปนเจล แตไมสามารถเปลยนกลบเปนโซลไดอก = coagulation
ไขขาวตม เตาห
Gel
Syneresis
การไหลซมออกมาของของเหลวทเปนสวนประกอบของเจล
ของเหลวทไหลออกมา = โซลทเจอจาง
เกดกบ เจลทเตรยมใหมๆ และ ของเหลวยงไหลออกมาไดอกเมอตงเจลทงไว (aging)
ขนมหวานจากเจลาตน โยเกรต (curd) เนย
ผลตภณฑเกดการหดตวเมอเกบรกษาในตเยน ของเหลวจงไหลออกมา
ปจจยทมอทธพลตอการเกดซนเนอรซส
pH : เกด syneresis มากทสด เมอ pH ของเจล = pI
ความดน เพมขนจะเกด syneresis มากขน
Gel
Syneresis
ปจจยทมอทธพลตอการเกดซนเนอรซส
สารทมผลตอการเกด syneresis เชน
Silicic acid ทาใหเกด syneresis เพมมากขน เมอความเขมขนเพมขน
Starch ทาใหเกด syneresis ลดนอยลง เมอ ความเขมขนเพมขน
โซลทเปลยนเปนเจลอยางชาๆ จะไมเกด syneresis
Imbibition
การทสารสามารถดดซมนาเขาไวในตวมนได ทาใหเกดการพองตว (swelling) มปรมาตรเพมขน
Gel
Imbibition
สารประกอบโปรตน: เจลาตน แอลบมน
โพลแซคคารไรด: เพคตน สตารช
อตราการเกด imbibition จะเรวในชวงแรก และจะคอยๆ ชาลงในชวงหลง
ปจจยทมผลตอ imbibition
pH: นาทเปนกรดออน ทาใหโปรตนมความสามารถในการดดนาไดมากขน
Temp.
ใส เจลาตนหรอวน ในนา temp. < 30C ไมเกดการดดซมนา หรอเกดขนอยางชาๆ
Temp. เพมขนความสามารถในการดดนา ของเจลาตน หรอวน เพมขนเรอยๆ จนกระทงกลายเปนของเหลว
Gel
Zerogel
อาหารทมลกษณะเหมอนเจล แตสวนทเปนของเหลวไดระเหยออกไป เหลอแตของแขง ทมเนอแนนมาก สามารถดดนา พองตว และเปลยนเปนเจลได
เจลาตนแผน เสนใยเซลลโลส แปง หนงสตวแหง
Gelation of Protein
การเกดเจลของโปรตนม 2 กระบวนการ การสญเสยสภาพของโปรตน (denaturation)
การรวมตวกนอยางมระเบยบของโปรตน (ordered aggregation) เกดเปนโครงสรางรางแห 3 มต ทมนาอยในชองวางระหวางรางแหของโปรตน
เจลเกดความคงตวจากสมดลระหวางแรงกระทาระหวาง โปรตน-โปรตน และ แรงกระทาระหวาง โปรตน-ตวทาละลาย
ไขขาวตมสก ลกชน เตาห เจลาตน
Coagulation โปรตนสญเสยโครงสรางดงเดมโดยไมมการจดเรยงตวอยางม
ระเบยบ
แรงกระทาระหวางโปรตน-โปรตน > แรงกระทาระหวางโปรตน-ตวทาละลาย
โครงสรางไมอมนา เกดการสญเสยของเหลวภายในโครงสรางไดงาย
Gelation of Protein
เมอสารละลายโปรตนไดรบความรอน
ความรอนทาลายพนธะเคมทเสถยรในโครงสรางโปรตน
โปรตนแผตวออก
หมทไมมขวและไมมประจแผตวออกจากโครงสรางเดมและหนเขาหากนจบเปนโครงรางแห ของแรง hydrophobic interaction
หม –SH แผออกมาดานนอกเกดการเชอมโยงดวยพนธะไดซลไฟด
โปรตนเกดการจดเรยงตวเปนรางแหทมระเบยบ
เมอทาใหสารละลายโปรตนเยนตวลง
เจลจะมความเสถยรเพมมากขนจากการเกดการยดเหนยวกนดวยพนธะไฮโดรเจน
Gelation of Protein
เกลอเปนสงจาเปนตอการเกดเจล
การเตมเกลอ NaCl ในโปรตนกลามเนอ เปนการทาลาย myofibrillar proteins
เกลอของ Ca2+
จาเปนตอการเกดเจลของโปรตนถวเหลอง ทาใหเกด เตาห
การเตม Ca2+ ในโปรตนเวย ทาใหไดเนอสมผสทแขงขน
แรงระหวาง โปรตน-โปรตน, โปรตน-ตวทาละลาย
Hydrophobic interaction
Hydrogen bond
แรงกระทาระหวางประจไฟฟา
Disulfide interaction
Gelation of Protein
การผลกกนของสายโปรตน
คา pH และ ความเขมขนของสารละลายไอออน ไมเหมาะสม
เกดแรงผลกทางประจไฟฟา
แรงกระทาระหวางโปรตน-นา > แรงกระทาระหวาง
โปรตน-โปรตน
โปรตนไมเกดเจล
ความเขมขนของโปรตนตองมากพอ
ทาใหเกดการเรยงตวของโปรตนในขนตอน aggregation
โปรตนเจลแบงไดเปน 2 ประเภท
Heat reversible gel
Heat irreversible gel
Gelation of Protein
Heat reversible gel
เปลยนจากเจลเปนของเหลวไดเมอไดรบความรอน
เจลาตน (โปรตนทไดจาก collagen)
ความคงตวของเจลขนอยกบพนธะไฮโดรเจน
พนธะไฮโดรเจนถกทาลายดวยความรอนทาใหโครงสรางของเจลแตกกลายเปนของเหลว
เมอนาสารละลายโปรตนมาใหความเยนอกครง เกดการจบตวกนเปนรางแห 3 มต ดวยพนธะโฮโดรเจน
เจลทไดมลกษณะใส แสงผานไดบางสวน (translucent) คลาย วน (agar) ทเปนเจลจากคารโบไฮเดรต
Gelation of Protein
Heat-irreversible gel
เจลทไมสามารถกลบคนสสภาพของเหลวได แมวาจะไดรบความรอนอกครง
พนธะททาใหเจลมความคงตวอยไดไมถกทาลายดวยความรอน
พนธะไดซลไฟด (พนธะโควาเลนท) มความแขงแรงมาก
แรงดงดดไฮโดรโฟบก ทมความคงตวทอณหภมสง
ไขขาวตมสก ลกชน
ไดรบความรอนอกครง เจลกยงคงรปลกษณะเดม ไมมการเปลยนแปลงสถานะ
โปรตนไขขาวมหม –SH อยมาก พนธะททาใหไขขาวคงตวคอพนธะไดซลไฟด
เจลมลกษณะขน แสงสองผานไมได (opaque)