食品增稠剂(胶体)的种类与应用.ppt

食品增稠剂 胶体 种类和应用 一 食品胶的定义 食品胶 foodgums 通常是指溶解于水中 并在一定条件下能充分水化形成黏稠 滑腻或胶冻液的大分子物质 在加工食品中可以起到提供增稠 增黏 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 使食品获得所需要的各种形状和硬 软 脆 黏 稠等各种口感 所以也常称作食品增稠剂 增黏剂 胶凝剂 稳定剂 悬浮剂 食用胶 胶质等 二 食品胶的分类 分类 天然 植物多糖物质 果胶 阿拉伯胶 瓜尔胶 槐豆胶等 海藻多糖物质 琼脂 海藻酸类 卡拉胶等 微生物多糖类 黄原胶 茁霉多糖 动物 多糖 甲壳素 蛋白 明胶 合成 羧甲基纤维素钠 丙二醇 变性淀粉 二食品胶的功能特性 增稠性胶凝性膳食纤维功能乳化 稳定性 作为被膜剂和胶囊悬浮分散性保水持水性控制结晶 一 性质凝胶 当体系中溶有特定分子结构的增稠剂 浓度达到一定值 体系也满足一定要求时 通过以下作用 体系形成三维空间的网络结构 增稠剂大分子链间相互交联与螯合增稠剂大分子与溶剂分子 水 的强亲合性琼脂 1 浓度就可形成凝胶海藻酸盐 热不可逆凝胶 受热后不会稀释 人造果冻的原料 2 相互作用 黄杆菌胶 刺槐豆胶 黄杆菌胶 刺槐豆胶 粘度 浓度 增效 混合液体经过一定时间后 体系的粘度大于各自增稠剂单独使用粘度之和 减效 阿拉伯胶可减低黄蓍胶的粘度 在增稠剂实际应用中 往往单独使用一种增稠剂得不到理想效果 常需复配使用 发挥协同作用如 CMC和明胶 卡拉胶 瓜尔胶和CMC 琼脂和刺槐豆胶 黄原胶和刺槐豆胶等 二 功效与应用1 赋予食品所要求的流变特性 改变食品的质构和外观使液体或浆状食品形成特点形态 具有粘滑适口的感觉如 冰淇淋等冰点心的质量 很大程度上取决于冰晶形成的状态 加入增稠剂可防止冰晶过大 以免感到组织粗糙有渣 使冰晶细微化 口感光滑 结构细腻均匀2 使制品均匀稳定 富有特色如 配制酸奶时须加有机酸 但会引起乳蛋白凝聚与沉淀而分层 添加增稠剂有助于分层的解决3 提高起泡性和稳定性如 冰淇淋常使用槐豆胶 海藻酸钠等做发泡剂 4 成膜 在食品表面形成光滑的薄膜 作用 防止吸湿 冷冻食品 固体粉末食品防止失水 果蔬保鲜 并有抛光效果 这类增稠剂也称为被膜剂 是增稠剂的发展动向之一 如 醇溶蛋白 明胶 琼脂 海藻酸等5 保水因增稠剂具有强亲水作用 在肉制品 面粉制品中能品质改良的作用面粉类食品 改善面团的吸水性 加速水分向蛋白质分子和淀粉颗粒渗透的速度 有利于面团的调制过程利用增稠剂的持水性和凝胶性 可增加产品的重量 粘弹性和淀粉的 化程度 不易老化失水 我国允许使用的食品胶 一 GB2760 2007琼脂卡拉胶海藻酸钠羧甲基淀粉钠明胶黄原胶海藻酸钾羧甲基纤维素钠果胶槐豆胶阿拉伯胶海藻酸丙二醇酯甲壳素罗望子胶羟丙基淀粉醚瓜尔胶黄蜀葵胶乙酰化二淀粉磷酸酯田菁胶聚葡萄糖羟丙基二淀粉磷酸酯 环糊精亚麻籽胶磷酸化二淀粉磷酸酯 我国允许使用的食品胶 二 1999年增补新增品种 氧化羟丙基淀粉 磷酸酯双淀粉 葫芦巴胶 聚丙烯酸钠 沙蒿胶2000年增补新增品种 辛稀基琥珀酸铝淀粉 醋酸酯淀粉扩大范围 酸处理淀粉 羟丙基二淀粉磷酸酯2003年增补扩大范围 羧甲基纤维素钠 例一 瓜尔豆胶 guargum 瓜尔豆胶也称瓜尔胶 胍胶 是目前国际上较为廉价而又广泛应用的食用胶体之一 瓜尔豆胶是从瓜尔树种子中分离出来的一种可食用的多糖类化合物 1 瓜尔豆胶的结构组成 瓜尔豆胶是线状半乳甘露聚糖 属于非离子型高分子 在结构上 以 1 4键相互连接的D 甘露糖单元为主链 不均匀地在主链的一些D 甘露糖单元的C6位上再连接了单个D 半乳糖 1 6键 为支链 其半乳糖与甘露糖之比为1 1 8 简化为1 2 实际上半乳糖在甘露糖主链上的分布是不均匀的 在其主链的有一些区段上并没有半乳糖 而在另一些部分则是高取代区 2 瓜尔豆胶的物化性质 一 1 溶解性瓜尔豆胶能溶于冷 热水中并同时迅速开始水化 最终获得半透明状黏稠溶液 但不能溶于乙醇等有机溶剂 2 黏度瓜尔豆胶是黏度最高的天然胶体之一 其1 水溶液黏度在4 5Pa s之间 2 瓜尔豆胶的物化性质 二 3 热稳定性温度上升时 瓜尔豆胶溶液粘度下降 瓜尔胶溶液在高温下加热一段时间会发生不可逆降解 糖苷键被水解 结果使粘度急速丧失 在PH值3以下的酸性溶液中也会发生降解 4 酸稳定性瓜尔豆胶溶液天然pH为中性 pH变化在4 10范围内对胶溶液的性状影响不明显 5 流变性瓜尔豆胶及其衍生物的溶液都呈非牛顿型的假塑性流动特性 即具有搅稀作用 3 瓜尔豆胶的应用 我国规定 GB2760 2007 瓜尔豆胶可用于各类食品中 按生产需要适量使用 瓜尔豆胶在食品中的功能 例二 阿拉伯胶 Arabicgum 阿拉伯树胶是来源于豆科的金合欢树属的树干渗出物 天然阿拉伯胶块多为大小不一的泪珠状 略透明的琥珀色 无味 精制胶粉则为白色 最高质量的阿拉伯胶应该是半透明 琥珀色 无任何味道 椭球状胶 1 阿拉伯胶的结构组成 阿拉伯胶是一种含有钙 镁 钾等多种阳离子的弱酸性大分子多糖 具有以阿拉伯半乳聚糖为主的 多支链的复杂分子结构 水解阿拉伯胶可获得D 半乳糖 L 阿拉伯糖 L 鼠李糖和D 半乳糖醛酸 阿拉伯糖的结构上还连有2 左右的蛋白质 2 阿拉伯胶的物化性质 一 1 溶解度 阿拉伯胶具有高度的水中溶解性 能很容易的溶于冷 热水中 但不溶于乙醇等有机溶剂 2 黏度 阿拉伯胶是典型的 高浓低黏 型胶体 3 流变性 溶液浓度在40 以下仍呈牛顿流体 当浓度高达40 以上时 开始表现出假塑性流体特性 2 阿拉伯胶的物化性质 二 4 酸稳定性pH值4 8范围内较稳定 当pH低于3时 黏度下降 5 乳化稳定性非常良好的亲水亲油性 是非常好的天然水包油型乳化稳定剂 6 热稳定性一般加热胶溶液不会引起胶的性质改变 阿拉伯胶的应用实例 例三 果胶1 果胶的结构组成 果胶是由D 半乳糖醛酸残基经 1 4 苷键相连接聚合而成的酸性大分子多糖 并且半乳糖醛酸C6上的羧基有许多是甲酯化形式 为甲酯化的残留羧基则以游离酸形式以钾 钠 铵 钙盐形式存在 在C2或C3的羧基位置上常带有乙酰基和其他中性 多 糖支链 如L 鼠李糖 半乳糖 阿拉伯糖 木糖等 果胶 Pectin 化学结构 果胶主要由半乳糖醛酸与其甲基酯的聚合物组成 部分羧基被甲酯化 如果全部被甲酯化 则甲氧基含量约为16 3 性能 溶于20倍的水中成粘稠状液体 对酸性溶液较碱性溶液稳定 不溶于乙醇 能用乙醇 甘油 蔗糖浆润湿 与3倍以上的砂糖混合后更易溶于水 高酯果胶 甲氧基含量 7 低酯果胶 甲氧基含量 7 制法 将苹果 柑橘 柚子等果皮洗净 加1 8倍热水 再加0 14 的盐酸于90 95 下萃取30min 压榨过滤 真空浓缩至果胶含量达9 12 后 用乙醇沉淀 再经洗涤 脱水 干燥 粉碎 过筛而制得产品将柠檬 柑桔和酸橙等柑桔类水果皮破碎 加果皮量4倍的0 15 的柠檬酸溶液 于加热条件下浸渍 萃取制得果胶一般由植物果皮提取的果胶中甲氧基含量在7 14 之间要提高产品中的甲氧基含量 可将果胶与甲醇进行甲酯化要获得低酯果胶 采用脱酯工艺 常用 酶法 碱法或酸法 毒理学依据 1 GRAS2 ADI 无需规定 2 果胶的物化性质 1 溶解性在水中可溶 在大多数有机溶剂中不溶2 果胶溶液的流变特性稀果胶溶液几乎是牛顿流体浓度大于1 的果胶溶液呈现假塑现象3 稳定性在pH值2 5 4 5时高酯果胶是稳定的 当pH大于4 5时 失稳现象就会发生 低酯果胶在高pH时更为稳定高酯果胶水溶液在糖度60 以上 在PH2 6 3 4可形成非可逆凝胶 与二价金属离子交联才能形成凝胶 热 搅拌可逆 使用 果酱 果冻的制作 胶凝剂蛋黄酱 精油的稳定剂高酯果胶与低酯果胶的区别 高酯果胶 用作带酸味的果酱 果冻 果胶软糖 糖果 馅心和乳酸菌饮料等的稳定剂低酯果胶 无酸味或低酸味的果酱 果冻 凝胶软糖 冷冻甜食 色拉调味酱 冰淇淋 酸奶等的稳定剂注意事项 果胶须完全溶解或分散后再添加 以免形成不均匀凝胶 为此需要高效率混合器 并缓慢添加果胶粉 以免果胶结块 否则极难溶解或分散能用乙醇 甘油或蔗糖浆润湿 或与3倍以上的砂糖混合 可提高果胶的溶解速度果胶在酸性溶液中比碱性溶液稳定 例四 明胶1 明胶的结构组成 明胶分子既没有固定的结构 又没有固定的相对分子质量明胶胶原蛋白质是以三螺旋结构的肽链为基本单位 相互间连接成的网状结构 不溶于水 通过水解使部分连接键断裂后即成为具有水溶性的明胶 三螺旋结构自身也可拆散成单一的 链 或者 链加 链 或 链结构 2 明胶的物化性质 一 1 溶解性 温水是明胶最普通的溶剂 常温下明胶可以溶于尿素 溴化钾或碘化钾的溶液中 也能溶于醋酸 水杨酸等有机酸中 2 溶胀性能 明胶不溶于冷水但能吸水膨胀形成坚固而有弹性的胶冻 加热此胶冻则能变成溶液 3 起泡性能将明胶溶液在试管内按一定幅度上下摇动 试管里将有一部分胶形成泡沫 这就是明胶的起泡能力 4 不耐酸碱性明胶能与酸 碱 盐形成化合物 5 流变特性搅拌会使溶液黏度降低静止会使其溶液黏度增大温度是影响黏度的重要因素一般来说 温度越低 黏度增长越快明胶溶液的黏度在等电点处最低 6 凝胶性能 1 冻点和熔点 明胶溶液遇冷形成胶冻 规定浓度为10 的胶液开始凝结时的最高温度成为明胶的冻点 此胶冻熔化所需要的最低温度成为明胶的熔点 2 熔点在等电点处为最高加少量铬盐或铝盐可使其熔点提高加入钾盐 可以使其熔点降低 3 明胶在食品工业中的应用 我国规定 GB2760 2007 明胶可应用于各类食品中 按生产需要适量使用产品应用功能用量糖果胶冻剂 搅打剂 乳化剂0 6 3 冷冻食品稳定剂 抑制糖结晶0 3 0 6 果汁饮料澄清剂0 1 0 3 酸奶稳定剂 防止乳清分离罐头食品增稠剂 胶冻剂1 2 例五 黄原胶 1 黄原胶的结构组成 黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕 通过氢键维系形成棒状双螺旋结构 黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合体 2 黄原胶的物化性质 一 1 悬浮性和乳化性即使在很低的浓度下 溶液黏度依然很高 这种高黏度特性使之成为一种极为有效的增稠剂和稳定剂 黄原胶借助水相的稠化作用 可降低油相和水相的不相容性 能使油脂乳化在水中 因而它在许多食品饮料中用作乳化剂和稳定剂 2 水溶性黄原胶干粉有极强的亲水性 直接溶解易结成团 可在不断搅拌中慢慢加入或与其他干粉辅料 如盐 糖 先搅拌再加入水中搅拌溶解 3 增稠性黄原胶有良好的增稠性能 特别是在低质量浓度下具有很高的黏度 黄原胶溶液的黏度是相同质量浓度下明胶的100倍左右 4 流变性黄原胶溶液是一种典型的假塑性流体 溶液具有高度假塑性 即具有剪切变稀作用 5 热稳定性黄原胶的水溶液在10 80 之间黏度几乎没有变化 即使低浓度的水溶液在广阔的温度范围内仍然显示出稳定的高黏度 黄原胶溶液在一定温度范围内 4 93 反复加热冷冻 其黏度几乎不受影响 6 对酸 碱 盐的稳定性 1 对酸碱十分稳定在pH5 10之间其黏度不受影响在pH小于4和大于11时黏度只有轻微的变化 2 能与许多盐溶液混溶 黏度不受影响 它可在10 KCl 10 CaCl2 5 NaCO3溶液中长期存放 25 90天 黏度几乎保持不变 7 对酶解反应的稳定性黄原胶抗酶能力很强 食品生产中有许多酶类如蛋白酶 淀粉酶 纤维素酶和半纤维素酶等都不能使黄原胶降解 3 黄原胶在食品工业中的应用 1 作为增稠稳定剂 黄原胶作为增稠稳定剂应用于各种果汁饮料 浓缩果汁 调味料 如酱油 蚝油 沙扣调味汁 的食品中 2 作为乳化剂 黄原胶作为乳化剂用于各种蛋白质饮料 乳饮料等中 可防止油水分层 提高蛋白质的稳定性 防止脂肪上浮 防止蛋白质沉淀 3 作为填充剂和品质改良剂 黄原胶作为稳定的高粘度填充剂 可广泛应用于蛋糕 面包 饼干 糖果等食品的加工 使食品具有更优越的保形性 延长其松软时间 使食品有更长的保质期 并获得比传统做法更好的口感 4 作为乳化稳定剂 黄原胶作为乳化稳定剂应用于冷冻食品 在冰淇淋 雪糕中应用可控制冰晶 抗融化 延长保存期 提高膨胀率等 5 作为凝固剂 黄原胶作为凝同剂用于果冻 赋予果冻软胶状态 加工填充物时 使果冻的粘度降低 从而节省劳动力并易于加工 例六卡拉胶 卡拉胶有名鹿角藻胶 角叉胶 由某些红海藻提取制得是由半乳聚糖所组成的多糖类物质卡拉胶的水溶液有高黏性和胶凝特点 其凝胶具有热可逆性 卡拉胶的应用 我国规定 GB2760 2007 卡拉胶可应用于各类食品中 按生产需要适量使用 一种用处较普遍的食用胶 用做增稠剂 稳定剂 悬浊剂 凝胶剂 粘结剂 一般分 三种主要型号 型能形成易碎脆性凝胶 型能形成弹性凝胶 型不能形成凝胶 根据不同的生产需要三种不同型号的卡拉胶进行复配得到不同用处的卡拉胶 如 果酱专用 增稠但不必形成凝胶 以 型为主 果冻专用 必须能形成弹性凝胶 以 型为主 肉食专用 以 型为主形成强凝胶 拌入盐类 氯化钾 增加凝胶强度 粘度 一般添加量 肉食品 果酱 果冻等为3 8 酱油 饮料等为1 3 例七羧甲基纤维素钠 羧甲基纤维素钠简称CMC或SCMC 又名纤维素胶 是最主要的离子型纤维素胶 是一种阴离子线型高分子物质 通常用短棉线 纤维素含量高达98 或木浆为原料 通过氢氧化钠处理后再与氯乙酸钠反应而成 按反应条件不同 可获得羧甲基团取代度很广的范围 即0 4 1 5 最高理论值为3 0 的CMC 羧甲基纤维素钠的分子结构 SODIUMCARBOXYMETHYLCELLULOSE图1 纤维素的分子链结构式 为D 的葡萄糖的数目 即聚合度 图2 DS 1的CMC的理想单元的结构 2 CMC在食品工业中的应用 食用级CMC具有增稠 乳化 悬浮 保水 增强韧性 膨化和保鲜等多种功能 它的这些性质是其它增稠剂所不能比拟的 在食品中使用 能够改善口感 提高产品的档次及质量 还能延长保质期 现广泛应用于各种饮料 冰棒 冰淇凌 酸奶 肉制品 面包 酒类 果冻 糖果 饼干 方便面 挂面 果酱等中 现在市场中流通的各种稳定剂 其主要成分是CMC 食品级可分为普通及耐酸两大类 普通型号为FH6 FH6特高 耐酸CMC型号为FM9 FFH9 FH9特高等 执行标准为GB1904 89其最大用量为5 FH9与FH6都是高粘度胶体 FH9粘度还要高 并分耐酸与不耐酸两种 耐酸型主要用于高酸性制品 酸奶 高酸性饮料 发酵制品等等 其他型号还有FM6 为中粘度胶体 例八海藻酸钠 白色或黄色粉末 其本无臭 无味 具有良好的增稠性 胶凝性 泡沫稳定性 保湿性 保水性 系天然有机高分子电解质 溶解后形成透明粘稠液 中性 PH 12时成胶体状态 PH 3时形成不溶性凝胶 与镁和汞等二价以上金属盐均可形成凝胶 不溶于乙醇 与淀粉 蛋白质 蔗糖 甘油 明胶互溶性好 与淀粉有叠加效应 有一定的成膜能力 对面粉制品有组织改良作用 不溶于乙醇含量大于30 的溶液 用途 增稠剂 增稠能力一般为果胶的10倍 可做饮料 果汁 乳化香精的稳定剂 用于冰淇淋 冰糕中 可使产品体积膨胀 口感细腻 在啤酒生产中作澄清剂 稳定剂 还可用于汤类 面包 鱼糕 可可奶 罐头中 还可做粘结剂 成膜剂 乳化剂 水处理剂 酶固定化试剂等 在酸性较大的水果汁和酸性食品中效果不显著 此外在医药及化妆品中有降胆固醇效果 对重金属离子有络合效果 海藻酸钠在食品中的应用 例九藻酸丙二醇酯 性状如海藻酸钠 以PH3 4酸性溶液能形成凝胶 根据酯化度溶于60 以下的乙醇水溶液 溶于因为有一个丙二醇基 所以做为增稠剂的同时又具有很好的乳化性能 并对酸有较好的稳定性 很适合做有一定酸度的饮品的稳定剂 如搅拌型酸奶 果味奶 豆奶等等 例十结冷胶 由假单胞杆菌对碳水化合物进行纯种培养发酵后 经提取精制而得的多糖胶质 近乎白色粉末 是一种新型的全透明的凝胶剂 浓度0 05 0 25 即可形成优质凝胶 加热和低PH条件下非常稳定 与一价离子形成凝胶为热可逆 二价离子形成凝胶不可逆 可与其他食品胶配合如淀粉 明胶 海藻酸钠 卡拉胶等 其组织结构可从脆的到有弱性的任意调节 与其它配料有良好的相容性 不易酶解等到优点 在乳制品中可以代替卡拉胶 明胶 褐藻胶和果胶的使用 提供更优质的凝胶和稠度 是由刺槐豆 生长在地中海沿岸 果仁胚乳部分提取精制而成 由D一半乳糖和D一甘露糖 1 4 构成的高分子多糖类聚合物 为白色至乳白色粉末 是一种性能较好的高分子亲水胶 吸水性好 易溶于80屯以上的热水 粘度高 假塑性好 耐酸性强 有较好的蛋白质稳定作用 与卡拉胶 黄原胶 魔芋胶等有协同增效作用 在增稠 乳化 凝胶 稳定等方面有明显的效果 能提供奶油质感特别细腻的结构 一般用量在0 1 0 5 但因其价格较高而受限制 例十一刺槐豆胶 稳定剂的性能对比 吸水性 瓜尔豆胶 黄原胶 CMC 抗酸性 PGA 耐酸CMC 果胶 黄原胶 海藻酸钠 卡拉胶 琼脂 明胶 变性淀粉 增稠性 魔芋胶 瓜尔豆胶 黄原胶 剌槐豆胶 果胶 海藻酸钠 卡拉胶 CMC 溶液假塑性 黄原胶 刺槐豆胶 卡拉胶 瓜尔豆胶 海藻酸钠 PGA 凝胶强度 结冷胶 卡拉胶 明胶 海藻酸钠 凝胶透明性 结冷胶 卡拉胶 明胶 海藻酸钠 凝胶热可逆性 卡拉胶 琼脂 明胶 低酯果胶 冷水溶解 黄原胶 阿拉伯胶 瓜尔豆胶 海藻酸钠 快速凝胶 琼脂 果胶 乳化托附性 阿拉伯胶 黄原胶 风味 果胶 明胶 卡拉胶 奶类稳定性 果胶 卡拉胶 PGA CMC 黄原胶 刺槐豆胶 阿拉伯胶