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可得然胶（Curdlan）是一种由微生物发酵产生的线性β-(1,3)-葡聚糖，具有独特的热不可逆凝胶特性。与明胶等热可逆凝胶不同，可得然胶在加热至80℃以上形成凝胶后，重新加热凝胶结构不会破坏，这一特性使其在果冻、肉制品、乳制品及仿生食品中具有广泛的应用价值。
在可得然胶的质量控制体系中，凝胶强度是最核心的物理性能指标之一。凝胶强度的高低直接决定了产品的质构稳定性、口感及加工适配性——强度不足可能导致产品析水、塌陷或口感劣化；强度过高则可能引发质地过硬、咀嚼性差等问题。GB 28304-2012《食品安全国家标准 食品添加剂 可得然胶》 作为可得然胶的专项产品标准，明确规定了凝胶强度的测定方法。该标准于2012年4月25日发布，2012年6月25日正式实施，由中华人民共和国卫生部发布。本文将从标准定位、测试原理、仪器要求、操作流程到结果计算，系统解读这一标准的核心内容。
GB 28304-2012是可得然胶的食品安全国家标准，适用于以土壤杆菌属细菌粪产碱杆菌或放射性土壤杆菌为产生菌，以蔗糖或葡萄糖等为主要原料，经特定的生物发酵并经提纯、干燥、粉碎而成的食品添加剂可得然胶。标准系统规定了可得然胶的感官要求、理化指标和微生物指标，其中凝胶强度是理化指标中的核心项目。
可得然胶的凝胶强度与其独特的热不可逆凝胶特性直接相关。标准中明确规定，可得然胶的凝胶强度应≥450 g/cm²。这一指标的确立，是基于可得然胶在食品工业中作为凝胶剂、增稠剂、持水剂等功能性应用的实际需求。凝胶强度不达标的可得然胶，在食品加工中可能无法形成稳定的凝胶网络结构，导致产品品质劣变。
凝胶强度的准确测定，不仅是生产企业出厂检验的法定要求，也是下游食品企业在原料验收时的关键质量依据。通过标准化、可量化的检测手段，确保每一批可得然胶的凝胶强度稳定在合格范围内，是保障食品安全与品质的核心环节。
可得然胶凝胶强度测定的核心原理是抗穿透力测定：将规定条件下制备的可得然胶凝胶样品，置于凝胶强度测定仪或质构仪上，用标准规格的探头以恒定速度垂直下压，记录凝胶破裂瞬间的峰值力值，再根据探头截面积换算为以单位面积受力表示的凝胶强度值。
可得然胶凝胶的制备需经过悬浮、分散、真空脱气、沸水浴加热、冷水冷却五个关键步骤。其凝胶网络的形成依赖于β-(1,3)-葡聚糖分子在加热过程中的有序聚集和氢键交联——加热温度、冷却速度、气泡脱除程度等因素都会显著影响凝胶网络结构的致密程度，进而影响凝胶强度的测定结果。
测试过程中，探头以恒定速度（标准规定250 mm/min）向下移动，刺入凝胶样品。仪器实时记录负荷-时间（F-t）曲线，当凝胶破裂时，曲线出现急剧下降的拐点，该拐点的读数即为凝胶破裂时的峰值力值。
根据GB 28304-2012标准的规定，凝胶强度测定需要以下仪器和设备：
1. 凝胶强度测定仪（或质构仪）
标准要求使用凝胶仪或质构仪进行测定。一台符合标准要求的检测设备应满足以下核心性能：力量感应元量程覆盖0-50kg（或0-500N），分辨率0.01g，确保微小力值的精确捕捉；探头移动速度精确可调（标准推荐250mm/min）；力量感应元精度应可通过第三方国际标准砝码进行验证和校正。
2. 探头规格
标准规定使用直径0.5 cm（5mm）不锈钢活塞式圆柱体探头。也有资料提到使用直径0.5 cm（12.7mm） 的圆柱形探头。探头尺寸的精确性直接影响截面积的计算，从而影响最终凝胶强度值的准确性。
3. 辅助设备
柱形乳化分散机：转速3500 r/min，用于样品的分散
真空装置：用于样品脱气（真空状态下曝气3分钟）
恒温水浴/沸水浴：用于凝胶的加热制备
试管：规格18mm×180mm
温度控制设备：测试环境温度需稳定（如10±0.1℃），避免温度波动影响凝胶结构
根据GB 28304-2012附录A的规定及行业实践，可得然胶凝胶强度测定的完整流程如下：
第一步：样品称量
取0.3g可得然胶样品，精确称量。
第二步：悬浮液制备
将样品置于15mL水中，用柱形乳化分散机在3500 r/min的转速下搅拌5分钟，形成均匀的悬浮液。
第三步：真空脱气
将悬浮液转移至18mm×180mm的试管中，在真空状态下曝气3分钟，去除悬浮液中的气泡。
第四步：沸水浴加热
将试管迅速放入沸水浴中加热10分钟，使可得然胶充分凝胶化。
第五步：冷水冷却
加热完成后，将试管取出，在冷水中冷却30分钟，使凝胶充分定型。
第六步：取样与定位
从试管中取出凝胶，取离底部20mm和30mm处的一段10mm的凝胶，作为测试样品。
第七步：执行穿刺测试
将凝胶样品置于凝胶强度测定仪或质构仪的测试台上，使用直径0.5cm（5mm）不锈钢圆柱体探头，以250mm/min的恒定速度垂直下压。仪器实时记录负荷-时间（F-t）曲线。
第八步：数据记录与结果计算
当凝胶破裂时，曲线出现急剧下降的拐点，读取该拐点的力值读数f（单位：克，g）。根据标准公式计算凝胶强度：
凝胶强度（g/cm²）= f / 0.196
其中：
f——负荷-时间曲线中凝胶破裂时曲线急剧下降的拐点的读数，单位为克（g）
0.196——圆柱体探头截面积的数值，单位为平方厘米（cm²）
1. 样品均匀性
悬浮液的分散均匀程度直接影响凝胶网络的形成质量。搅拌不充分或分散不均，可能导致凝胶内部结构不一致，测试数据离散度增大。
2. 气泡控制
真空脱气是确保凝胶均匀性的关键步骤。残留气泡会在凝胶内部形成缺陷，导致测试时力值曲线出现异常波动，严重影响数据准确性。
3. 温度控制
可得然胶的凝胶化温度对凝胶强度有显著影响。研究表明，随着加热温度的升高，凝胶强度逐渐增加。沸水浴加热时间需精确控制在10分钟，加热不足或过度均可能影响测定结果。
4. 探头维护
探头尺寸误差需控制在±0.013mm以内。建议定期使用精密量具检查探头直径，发现超出公差应立即更换。
5. 仪器校准
仪器需定期校准，使用标准砝码验证力值精度，确保重复性误差≤1%。建议每年委托具备资质的第三方计量机构进行全面检定。仪器应具备力量感应元过载保护功能。
可得然胶的凝胶强度测定，在食品工业中具有多重价值：
品质判定：凝胶强度是可得然胶产品分级和出厂检验的核心指标。标准要求凝胶强度≥450g/cm²，是判定产品是否合格的关键依据。
配方设计：在果冻、布丁等产品中，凝胶强度需控制在200~500g/cm²区间，以平衡弹性与口感。生产企业可根据凝胶强度数据调整可得然胶的添加量，实现目标质构。
工艺优化：可得然胶随着质量浓度和加热温度的升高，凝胶强度逐渐增加。通过凝胶强度检测，可系统研究不同工艺参数对凝胶性能的影响，优化生产条件。
热不可逆性的验证：可得然胶经80℃以上加热形成的凝胶，重新加热凝胶结构不会破坏。凝胶强度检测可验证这一特性是否稳定，确保产品在后续加工中的可靠性。
问：GB 28304-2012标准中规定的可得然胶凝胶强度合格标准是多少？
答：标准明确规定，可得然胶的凝胶强度应≥450 g/cm²。凝胶强度低于此值的产品，在食品加工中可能无法形成稳定的凝胶网络结构，影响最终产品的质构品质。
问：为什么GB 28304-2012与明胶凝胶强度测定（GB 6783）的样品制备方法差异这么大？
答：这是因为可得然胶与明胶的凝胶特性不同。明胶是热可逆凝胶——加热溶解、冷却凝固，因此采用6.67%浓度溶液、10℃恒温16-18小时的方法。可得然胶是热不可逆凝胶——只有在加热（80℃以上）条件下才能形成稳定的凝胶结构，因此标准规定沸水浴加热10分钟后冷水冷却30分钟的制备方法。两种材料的凝胶机制不同，样品制备方法自然不同。
问：凝胶强度测试中“负荷-时间曲线急剧下降的拐点"如何准确识别？
答：在负荷-时间（F-t）曲线中，可得然胶凝胶受到探头压缩时力值逐渐上升；当凝胶网络结构被破坏、凝胶发生破裂时，力值曲线会出现急剧下降。这个下降起始点即为“拐点"。专业质构分析软件可自动识别该拐点并读取对应力值，减少人工判断误差。建议测试前用标准样品进行系统验证，熟悉典型曲线的形态特征。
问：可得然胶凝胶强度测试需要做几次平行试验？
答：研究表明，为获得数据稳定、相对标准偏差小的检测结果，建议做三次平行试验。取三次结果的平均值作为最终报告值。如果三次结果差异较大（变异系数超过10%），建议检查样品制备和操作流程的一致性，必要时重新测试。
问：0.196这个系数是如何确定的？
答：0.196是标准圆柱体探头的截面积数值，单位为平方厘米（cm²）。探头直径为0.5cm（5mm），其截面积A = π × r² = 3.14 × (0.25cm)² ≈ 0.196cm²。凝胶强度的物理含义是单位面积上所能承受的力，因此将测得的峰值力（克）除以探头截面积（cm²），得到以g/cm²为单位的凝胶强度值。
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