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增稠剂及其在食品中的应用

发布者:admin发布时间:2024-05-23访问量:6

增稠剂是一类可以提高食品黏稠度或形成凝胶,从而改变食品的物理性状,赋予食品黏润、适宜的口感,并兼有乳化、稳定或使呈悬浮状态作用的食品添加剂。在加工食品中可起到提供稠性、黏度、黏附力、凝胶形成能力、硬度、脆性、紧密度、稳定乳化、悬浊体等作用,使食品获得良好的口感。亦常称作增黏剂、胶凝剂、乳化稳定剂等。

因都属亲水性高分子化合物,可水化形成高黏度的均相液,故亦称水溶胶、亲水胶体或食用胶。增稠剂在水中有一定的溶解度;在水中强化溶胀,在一定温度范围内能迅速溶解或糊化;其水溶液有较大黏度,具有牛顿流体的性质;在一定条件下具有可形成凝胶和薄膜的特性。

目前允许使用的食品增稠剂有琼脂、羧甲基淀粉钠(CMS)、黄原胶、明胶、海藻酸、海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯、卡拉胶、果胶、阿拉伯胶、槐豆胶、瓜尔豆胶、羟丙基淀粉、乙基淀粉、糊精、环状糊精(ß-CD)、羧甲基纤维素(CMC)等40多种。

一、增稠剂在食品加工中的作用

食品增稠剂对保持流态食品、胶冻食品的色、香、味、结构和稳定性起相当重要的作用。

1、增稠作用

增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性。可以改变食品的质构和外观,将液体、浆状食品形成特定形态,并使其稳定、均匀,提高食品质量,以使食品具有黏滑适口的感觉。

2、胶凝作用

增稠剂的凝胶作用,是利用它的胶凝性,当体系中溶有特定分子结构的增稠剂,浓度达到一定值,而体系的组成也达到一定要求时,体系可形成凝胶。

常用作果冻、奶冻、软糖、仿生食品中的胶凝剂。其中以琼脂为最有效。琼脂凝胶坚挺、硬度高、弹性小;明胶凝胶坚韧而富有弹性,承压性好,并有营养;卡拉胶凝胶透明度好、易溶解,适用于制作奶冻;果胶具有良好的风味,适于制作果味制品。在糖果、巧克力中使用增稠剂,目的是起凝胶作用、防霜作用,同时增稠剂能保持糖果的柔软性和光滑性。

3、起泡作用和稳定泡沫作用

食品胶可使加工食品的组织趋于更稳定的状态,使食品质量不易改变,因此可叫做稳定剂、品质改良剂,如在蛋糕、啤酒、面包、冰淇淋中使用。在蛋糕、面包等食品中作发泡剂,如明胶发泡能力是鸡蛋的6倍。

4、黏合作用

如在香肠中使用槐豆胶、鹿角菜胶。

5、成膜作用

增稠剂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。可作被膜用的有醇溶性蛋白、明胶、琼脂、海藻酸等。还可用于食品抛光。当前,可食用包装膜是增稠剂发展的方向之一

6、保水作用

增稠剂有强亲水作用,能吸收几十倍乃至上百倍于自身重量的水分。并有持水性,这个特性可改善面团的吸水量,使产品的重量增大;亲水胶具有强烈的水化作用,利用此特性可保持加工食品中的水分。如在面包中加入,可保持面包的含水量,保持其新鲜。在肉制品、面粉制品中增稠剂能起改良品质的作用。

7、矫味作用

对不良气味有掩蔽作用。其中环糊精效果较好,可消除食品中的异味,但绝不能将增稠剂用于腐败变质的食品。例如,在豆乳中加入2%一5%可显著减少豆腥味。

8、控制结晶作用

增稠剂具有溶水和稳定的特性,能使食品在冻结过程中生成的冰晶细微化,并包含大量微小气泡,使其结构细腻均匀,口感光滑,外观整洁。

除此之外,增稠剂还具有以下其他作用。由于多糖类增稠剂不为人体消化吸收,具有膳食纤维作用;有一些增稠剂还具有絮凝澄清作用,如卡拉胶可在果汁类食品中作澄清剂。增稠剂都是大分子物质,许多来自于天然胶质,在人体内几乎不消化而被排泄掉,所以用增稠剂代替部分糖浆、蛋白质溶液等原料,很容易降低食品的热量,可以用于保健、低热食品的生产,如海藻酸钠用于低热量食品的生产。

一、增稠剂作用原理及影响因素

1、食品增稠剂作用原理

食品增稠剂为亲水性高分子胶体物质,增稠剂分子结构中含有许多亲水基团,如羟基、羧基、氨基、羧酸根等,能与水分子发生水化作用,水化后以分子状态高度分散于水中,形成高黏度的单相均匀分散体系一一一大分子溶液,从而改善食品体系的稳定性。在水合物中,胶体物质分子相互交织形成的立体网状结构,介质与溶质被包围在网眼中间,不能自由流动,使得水合物体系成为黏稠态的流体(酱状物)或凝胶(半固态或固态)。由于构成网架的高分子化合物或线性胶粒仍具有一定的柔顺性,所以整个凝胶还具有一定的弹性。胶体水合物中的水分蒸发比较困难,且吸附其上的水分蒸发后,具有成膜现象。

2、影响增稠剂作用效果的因素

1)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集团的胶体,具有较高的黏度。因此,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,黏度亦可能有较大的差别。同一增稠剂品种,随着平均相对分子质量的增加,形成网状结构的概率也增加,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。食品在生产和贮存加工中黏度下降,其主要原因是增稠剂降解,相对分子质量变小。

2)浓度对黏度的影响

随着增稠剂浓度的增高,增稠剂分子的体积增大,相互作用的概率增加,吸附的水分子增多,故黏度增大,而在较高浓度时呈现假塑性。

3)ph值对黏度的影响

介质的ph值与增稠剂的黏度及其稳定性的关系极其密切。增稠剂的黏度通常随ph值发生变化。如海藻酸钠在ph5-10时,黏度稳定;ph小于4.5时,黏度明显增加(但在此条件下由于发生酸催化降解,造成黏度不稳定,故在接近中性条件下使用较好)。在ph为2-3时,藻酸丙二醇酯呈现最大的黏度,而海藻酸钠则沉淀析出。

明胶在等电点时黏度最小,而黄原胶(特别是在少量盐存在时)ph变化对黏度影响很小。多糖类苷键的水解是在酸催化条件下进行的,故在强酸介质的食品中,直链的海藻酸钠和侧链较小的羧甲基纤维素钠等易发生降解造成黏度下降。所以在酸度较高的汽水、酸乳等食品中,宜选用侧链较大或较多,而位阻较大,又不易发生水解的藻酸丙二醇酯和黄原胶等。海藻酸钠和 CMC等则宜在豆乳等接近中性的食品中使用。

4)温度对度的影响

一般随着温度升高,溶液的黏度降低。随着温度升高,分子运动速度加快,一般溶液的黏度降低,高分子胶体解聚时,黏度的下降是不可逆的。为避免黏度不可逆的下降,应尽量避免胶体溶液长时间高温受热。如在通常使用条件下的洵藻酸钠溶液,温度每升高5-6℃,黏度就下12%。但也有例外,少量氯化钠存在时,黄原胶的黏度在-4—93℃范围内变化很小;位阻大的黄原胶和藻酸丙二醇酯,热稳定性较好。

5)切变力对稠剂溶液度的影响

由于增稠剂分子的高分子质量和分子的刚性,在较低的浓度时就具有较高黏度。切变力的作用是降低分散相颗粒间的相互作用力,在一定的条件下,这种作用力愈大,结构黏度降低也愈多。一定浓度的增稠剂溶液的黏度,会随搅拌、泵压等的加工、传输手段而变化。具有假塑性的液体饮料或食品物料,在挤压、搅拌等切变力的作用下发生的切变稀化现象,有利于这些产品的管道运送和分散包装。

注意:假塑性流体为非牛顿流体的一种,是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体

6)增稠剂的协同效应

如果增稠剂混合复配使用时,增稠剂之间会产生一种黏度叠加效应,这种叠加可以是增效的:混合溶液经过一定时间后,体系的黏度大于各组分黏度之和,或者形成更高强度的凝胶。如卡拉胶和槐豆胶、黄原胶和槐豆胶、黄蓍胶和海藻酸钠、黄蓍胶和黄原胶等都有相互增效的协同效应。这种叠加也可以是减效的,如80%的黄原胶和20的阿拉伯胶混合时,混合液有最低的黏度,比任一组分黏度都低。有时单独使用种增稠剂得不到理想的结果,须同其他一些乳化剂复配使用,发挥协同效应。利用各种增稠剂之间的协同效应,采用复合配制的方法,可产生无数种复合胶,以满足食品生产的不同需要,并可达到最低用量水平。

除了 pH值和温度对黏度影响较大以外,还有多方面影响黏度的因素。如在海藻酸钠溶液中添加非水溶剂或增加能与水相混溶的溶剂(如酒精等)的量,溶液的黏度会提高,并最终导致海藻酸钠的沉淀。而高浓度的表面活性剂会使海藻酸钠黏度降低,最终使海藻酸盐从溶液中盐析出来,单价盐也会降低稀海藻酸钠的黏度。由于聚合程度不同,相对分子质量差别亦很大,因此增稠剂无准确固定的相对分子质量,一般用平均相对分子质量或相对分子质量范围表示。

三、增稠剂的分类

迄今用于食品工业中的食品增稠剂已有40余种,其分类方法也比较多,主要根据来源、组成、作用进行分类。

1)根据来源

可分为天然增稠剂与合成增稠剂两大类。天然类增稠剂是从植物、动物、海藻等组织中提取或利用微生物发酵法得到的;合成类增稠剂主要以纤维素、淀粉为原料,在酸、碱、盐等化学原料作用下,经水解、缩合、提纯等工艺制得,如羧甲基纤维素钠、海藻酸丙二醇酯、变性淀粉等。

在食品工业中主要以天然增稠剂为主,可分为动物性胶、植物性胶、微生物胶及海藻类四类。由动物性原料制取的增稠剂是从动物的皮、骨、筋、乳等中提取的,其主要成分是蛋白质,品种有明胶、酪蛋白等;植物性增稠剂是由植物种子、植物溶出液制取的增稠剂,常用的这类增稠剂有瓜尔胶、卡拉胶、刺槐豆胶、罗望子胶、亚麻籽胶、决明子胶、田菁胶、果胶、魔芋胶、等;微生物性增稠剂有黄原胶、结冷胶、凝结多糖、菌核胶等;海藻类胶有琼脂、海藻酸、红藻胶等。天然增稠剂中多数来自植物。

2)按组成

可分为多肽类和多糖类两大类。我国批准使用的增稠剂中,除明胶是多肽蛋白质外,其余均为多糖类。

3)根据其主要作用

分为增稠剂(主要用于增加黏度)和胶凝剂(主要用于形成凝胶)。典型的增稠剂有改性淀粉、瓜尔胶、刺槐豆胶、黄原胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸盐等;典型的胶凝剂有:明胶、海藻酸盐、果胶、卡拉胶、琼脂、结冷胶等。

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