第三章-食品增稠剂

食品增稠剂第三章熟悉食品增稠剂概念及影响其作用效果的因素，掌握食品增稠剂的分类特性、应用及注意事项。第一节食品增稠剂的基本理论一、食品增稠剂的定义及基本功能二、食品增稠剂的分类四、食品增稠剂的结构和流变性三、食品增稠剂的特性比较五、增稠剂的胶凝作用六、增稠剂的乳化作用食品增稠剂通常是指能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成粘稠、滑腻或胶冻液的大分子物质，又称食品胶。功能能增加流体或半流体食品的黏度，并能保持所在体系的相对稳定。一、食品增稠剂的概念及基本功能概念二、食品增稠剂的分类食品增稠剂化学成分大多是天然多糖及其衍生物（除明胶是由氨基酸构成外），广泛分布于自然界，已有40余种，根据其来源，大致可分为四类。由植物渗出液制取的增稠剂由植物种子、海藻制取的增稠剂由含蛋白质的动物原料制取的增稠剂以天然物质为基础的半合成增稠剂1、由植物渗出液制取的增稠剂在含多羟基的分子链中，穿插一定数量氧化基团（羧基占很大比例）。这些羧基常以钙、镁或钾盐的形式存在。植物表皮损伤的渗出液葡萄糖和其他单糖缩合的多糖衍生物来源成分结构品种阿拉伯胶黄蓍胶刺梧桐胶2、由植物种子、海藻制取的增稠剂来源陆地、海洋植物及其种子成分水溶性多糖种植布局选种种子收集处理多糖酸的盐增稠剂卡拉胶瓜而胶海藻酸3、由含蛋白质的动物原料制取的增稠剂来源从动物的皮、骨、筋、乳等原料中提取的成分蛋白质增稠剂明胶蛋白冻皮冻4、以天然物质为基础的半合成增稠剂按加工工艺分类化学合成品微生物代谢产品以纤维素、淀粉为原料，在酸、碱、盐等化学原料作用下，经过水解、缩合、提纯等工艺制得。羧甲基纤维素钠变性淀粉海藻酸丙二醇酯化学合成品真菌或细菌（特别是由它们生产的酶）与淀粉类物质作用时制得。黄原胶将淀粉几乎全部分解为单糖，紧接着这些单糖又发生缩聚反应再缩合成新的分子。微生物代谢产品改善食品体系的稳定性食品增稠剂作用原理增稠剂分子结构亲水基团羟基羧基氨基羧酸水分子水化作用以分子状态高度分散于水中高黏度的单相均匀分散体系大分子溶液作用状态体系食品增稠剂的作用起泡作用和稳定泡沫作用冰淇淋蛋糕啤酒面包粘合作用香肠片、粒状产品粉末的颗粒化香料的颗粒化成膜作用能在食品表面形成非常光润的薄膜，可以防止冰冻食品、固体粉末食品表面吸湿而导致的质量下降。食用包装膜果蔬保鲜食品抛光用于保健低热量食品的生产矫为作用对一些不良的气味有掩蔽作用。环状糊精海藻酸钠结晶控制澄清作用冰制品糖浆啤酒果酒保水作用肉制品面粉制品可以加速水分向蛋白质分子和淀粉颗粒渗透的速度。吸收几十倍乃至上百倍于自身质量的水分，并有持水性，可改善制品的吸水量，使产品的质量增大。混浊作用乳化作用凝胶作用脱膜、润滑作用果汁饮料饮料调味料香精布丁甜点心果冻肉冻橡皮糖软糖糖衣保护性作用乳色素稳定、悬浮作用饮料汽酒啤酒奶油蛋黄酱三、食品增稠剂的特性比较增稠剂食品口味外观形状贮存特性目的改善赋予胶凝琼脂阿拉伯胶卡拉胶产品体系选用增稠剂所需考虑的因素产品形态产品加工产品储存经济性凝胶、流动性、硬度透明、浑浊度悬浮颗粒能力、稠度、风味、原料类型焙烤、油煎、冷冻、再热时间、风味稳定、水分和油分迁移抗酸性海藻酸丙二醇酯食品增稠剂的特性抗酸CMC果胶黄原胶海藻酸盐卡拉胶琼脂淀粉增稠性瓜尔胶黄原胶槐豆胶魔芋胶果胶海藻酸盐卡拉胶CMC琼脂阿拉伯胶溶液假塑性黄原胶卡拉胶瓜尔胶海藻酸盐海藻酸丙二醇酯吸水性瓜尔胶黄原胶凝胶强度琼脂海藻酸盐明胶卡拉胶果胶凝胶透明度卡拉胶明胶海藻酸盐凝胶热可逆性卡拉胶琼脂明胶低酯果胶冷水中溶解性阿拉伯胶瓜尔胶海藻酸盐快速凝胶性琼脂果胶乳化托附性阿拉伯胶黄原胶口味果胶明胶卡拉胶乳类稳定性黄原胶槐豆胶阿拉伯胶四、食品增稠剂的结构和流变性作用大小流变性食品增稠剂结构食品增稠剂的黏度增稠剂的协同效应增稠剂的凝胶作用增稠剂的乳化作用（一）结构及相对分子质量对黏度的影响•一般增稠剂是在溶液中容易形成网状结构或具有较多亲水基团的胶体，具有较高的黏度。•具有不同分子结构的增稠剂，即使在相同浓度和其他条件下，黏度亦可能有较大差别。•同一增稠剂品种，随着平均相对分子质量的增加，形成网状结构的几率也增加，故增稠剂的黏度与相对分子质量密切相关，即分子质量越大，黏度也越大。•食品在生产和储存过程中黏度下降，其主要原因是增稠剂降解，相对分子质量变小。（二）食品增稠剂的粘度和浓度的关系较低浓度牛顿液体的流变特性较高浓度假塑性在浓度变化较小的范围内，随着食品增稠剂浓度的增加，含有食品增稠剂的溶液的黏度也增加。Lgη=a-bW黏度η特性系数a、b浓度W阿拉伯胶阿拉伯胶水溶液的粘度最低高度的分支结构球状(不易伸展)形态配制成50%浓度的水溶液而仍具有流动性40%牛顿流体假塑性流体（三）pH对食品增稠剂黏度的影响增稠剂的黏度随pH值发生变化海藻酸钠pH值5~10时黏度稳定pH值小于4.5时黏度增加海藻酸丙二醇酯pH值为2~3时沉淀析出黏度最大黄原胶影响最小变化的大小随增稠剂的品种不同而不同（四）温度对黏度的影响温度升高分子运动速度加快溶液的黏度降低可逆的下降不可逆的下降温度升高化学反应速度加快在强酸条件下高分子胶体解聚黏度的下降黄原胶海藻酸丙二醇酯（五）增稠剂的协同效应相乘效应两种增稠剂混合溶液经过一定的时间后，体系的黏度大于体系中各组分黏度的总和，或者在形成凝胶后为高强度的凝胶。卡拉胶和槐豆胶黄原胶和槐豆胶黄蓍胶和海藻酸钠黄原胶和黄蓍胶卡拉胶和槐豆胶体系卡拉胶线性高分子多糖槐豆胶有一定的支链在卡拉胶和槐豆胶形成的凝胶体系中，卡拉胶的双螺管结构与槐豆胶的无侧链区之间的强键合作用，使生产的凝胶具有更高的强度。瓜尔胶因为其侧链太密而不具有明显的增稠效应叠加减的效应两种增稠剂混合溶液经过一定的时间后，体系的黏度小于体系中各组分黏度的总和，或者在形成凝胶后为高强度的凝胶。阿拉伯胶可降低黄蓍胶的黏度阿拉伯胶可结合更多的水，制约了在水中可能溶胀的黄蓍胶糖的溶胀，降低了黄蓍胶溶液的黏度。五、增稠剂的凝胶作用凝胶是空间三维的网络结构当体系中溶有特定分子结构的增稠剂，其浓度达到一定值，而体系的组成也达到一定的要求时，体系可形成凝胶。大分子聚集大分子链间的交联与螯合大分子与溶剂的强亲合性形成凝胶随着阳离子浓度是升高，果胶做形成的凝胶的强度，以及凝胶的熔化温度都升高了。明胶溶液1%~2%30℃以下琼脂溶液1%33~38℃卡拉胶溶液1%阳离子K+和Ca2+的浓度为0.1%~0.9%20~70℃果胶溶液1%pH3可溶性固体＞55%室温K+或Ca2+存在增稠剂凝胶的触变凝胶形成的三维网络结构是松弛的切变力可以破坏松弛的三维网络结构在切变力的作用下，凝胶有切变稀化、摇溶或者触变的现象外力一停止，经过一段时间，已经摇溶或变稀的凝胶又可以冻结成凝胶。六、增稠剂的乳化作用•部分高分子增稠剂在分子结构上也存在亲油基和亲水基，因此也有乳化性能。高分子乳化剂特点：•①降低表面张力（界面张力）的能力小，多数不形成胶束。•②相对分子质量高，渗透力弱。•③起泡力差，但形成的泡沫稳定。•④乳化力好。•⑤分散力或凝聚力优良。•⑥多数低毒。第二节海藻胶海藻胶是从天然海藻中提取的一类食品胶海藻酸及海藻酸盐琼脂卡拉胶增稠性稳定性保形性胶凝性薄膜成型性保健产销量最大的食品增稠剂之一一、海藻酸和海藻酸盐褐藻来源水溶性胶水不溶性胶分类海藻酸的一价盐海藻酸衍生物水溶性胶两种海藻酸的二价盐海藻酸镁海藻酸汞海藻酸钠海藻酸钾海藻酸铵海藻酸丙二酯海藻酸海藻酸的二价盐（镁、汞盐除外）海藻酸的三价盐（海藻酸铝、铁、铬等）水不溶性胶海藻酸的化学结构线性直链型糖苷键型αβ（1→4）单糖单位α-L-古罗糖醛酸(G)β-D-甘露糖醛酸(M)一种糖醛酸构成的连续链段两种糖醛酸链节构成嵌段共聚物106左右分子量组成海藻酸的两种糖醛酸的因生物不同而有差异两种糖醛酸在分子中的比例变化，以及其所在的位置不同，都会直接导致海藻酸的性质差异。海藻酸的化学结构对性质的影响黏性胶凝性离子选择性刚性聚古罗糖醛酸链段聚甘露糖醛酸链段线团体积两种糖醛酸单独构成的链段不同种糖醛酸链节构成的链段柔顺性＞＞海藻酸分子链段的刚性越大，则配制成的溶液黏度越大，形成的凝胶的脆性也越大。海藻酸的生产方法化学方法马尾藻浸提碳酸钠过滤漂白次氯酸钠酸析盐酸过滤烘干包装海藻酸原料海带和马尾藻方法优化马尾藻除杂酶解过滤水洗常规工艺提取海藻酸酶解马尾松藻木瓜酶水目的提高海藻酸的提取率发酵方法可以通过发酵条件的变化来改变Ｍ/Ｇ比值，进行控优化生产。菌种维氏固氮菌利用大气中氮气，发酵时不需添加氮源，降低成本。优点发酵中不易受污染不受地理环境和气候条件的限制和影响可以进行工厂规模控优化生产海藻酸盐溶液的性质部分海藻酸盐可以溶于水中，制成具有高度流动性的均匀溶液。起到增稠、稳定、乳化、分散和成膜的能力。影响海藻酸盐溶液流体性质的因素温度溶剂浓度pH值温度将海藻酸盐水溶液冷冻后，再重新解冻，其表观黏度不会改变。温度升高黏度下降5.6℃↑12%↓温度降低黏度增大不会生成凝胶海藻酸盐溶液具有抗冷冻的功能，可以用于冷冻食品。热降解溶剂添加少量能与水混溶的非水溶剂，如乙醇、乙二醇或丙酮，都会增大海藻酸盐溶液的黏度。若增大添加量，将导致海藻酸盐沉淀。随着浓度的增加，黏度增大较快。溶剂浓度pH值海藻酸钠残留钙最低限量钙酸性pH低于5.0时黏度增加pH3.0~4.0时黏度稳定碱性pH在11.0左右不稳定黏度下降降解海藻酸盐的凝胶化海藻酸盐可与大多数多价阳离子（镁和汞除外）产生交联反应。随着多价阳离子浓度逐渐增加海藻酸盐溶液变稠凝胶沉淀凝胶的形成凝胶的性质凝胶的制作凝胶的形成相邻的海藻酸盐链段间的两个羧基与多价阳离子间产生离子架桥交联，使海藻酸盐高分子链形成网状结构，限制了高分子链的自由运动。所有海藻酸盐凝胶都是海藻酸盐分子间相互作用的结果凝胶的性质热不可逆性选择适当的胶凝剂，可以调节凝胶的结构和强度。多价阳离子钙制备不溶性海藻酸盐纤维和薄膜改变海藻酸盐溶液的流体性质和凝胶性质的海藻酸盐黏度越高，则形成的凝胶越脆凝胶的制作控制凝胶强度或凝胶时间降低钙含量可以得到较软的凝胶，增大钙含量则得到较硬的凝胶。过量的钙或加钙速度过快，有可能导致局部反应过快，导致产生不连续凝胶或沉淀。螯合剂添加量过低，可能生成不连续凝胶。添加螯合剂可以控制加钙的速率，减弱凝胶生成作用三聚磷酸钠六偏磷酸钠在酸性体系中，添加可缓慢溶解的酸，可以加速凝胶的形成。海藻酸盐与其他物质的相容性海藻酸盐在溶液中与多种物质具有广泛的相容性增稠剂糖类油类脂肪颜料防腐剂增稠剂酶某些增稠剂所含的多价离子可能会使海藻酸盐溶液形成凝胶。为了防止形成凝胶，可以添加适量的螯合剂。海藻酸盐的应用增稠作用应尽量选用相对分子质量较大的产品浓度0.5%添加少量钙离子，可以提高其增稠效果。溶解方法高剪切溶解的方法干粉混合分散适当加热胶凝作用海藻酸钾浓度低相对分子质量海藻酸钠海藻酸铵0.5%2.0%高相对分子质量所需的钙离子量pH为4.0时化学计算量10-15%pH为7.0时需要两倍的钙离子成膜性能采用低相对分子质量、低钙含量的海藻酸盐，有利于制成较好的薄膜。海藻酸盐溶液薄层薄膜蒸发除水对油和脂肪是不渗透的，可以透过水蒸气，置于水中可以重新溶解。丙三醇增塑干燥状态下较脆与蛋白质间的作用沉淀回收蛋白质抑制蛋白质沉淀在pH较低时（pH3.5-4.0），海藻酸盐蛋白质作用，沉淀蛋白质。其能力比果胶和羧甲基纤维素更强。氢键范德华力静电在蛋白质等电点下，添加适量的海藻酸盐，可以降低等电点，抑制蛋白质沉淀，以保持溶液中的蛋白质。海藻酸丙二醇酯(简称PGA)海藻酸与环氧丙烷反应制成的高分子化合物。乳化能力泡沫稳定性含有亲油性的丙二醇基胶体溶液啤酒泡沫稳定剂抗盐析能力强良好的耐酸性PGA在食品中应用浓缩果汁饮料悬浮剂稳定剂增稠剂啤酒泡沫稳定剂人造奶油乳制品冷冻食品乳化剂调味品肉卤汁增稠剂方便食品组织改良剂二、琼脂琼胶洋菜冻粉由海藻提取制得，是一种复杂的水溶性多糖化合物，已被美国食品与药物管理条例列为公认为安全的产品。主要被用做食品组分和微生物研究中的培