食品添加剂之增稠剂的那些你不可不知道的事

01

食品胶的定义

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。

 

食品胶的分类：

1、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；蛋白：明胶。

 

2、合成

羧甲基纤维素钠、丙二醇、变性淀粉等。

 

02

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

（一）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

 

（二）相互作用

减效：阿拉伯胶可减低黄蓍胶的粘度

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

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，作用如下。

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。

 

三、我国允许使用的食用胶举例

（一）瓜尔胶（guar gum）

瓜尔胶也称瓜尔豆胶、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、瓜尔胶的结构组成

瓜尔胶是线状半乳甘露聚糖，属于非离子型高分子。

在结构上，以β-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（α-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、瓜尔胶的物化性质

1）溶解性。瓜尔胶能溶于冷/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。

3）热稳定性。温度上升时，瓜尔胶溶液粘度下降。

4）酸稳定性。瓜尔胶溶液天然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、瓜尔胶的应用

我国规定（GB 2760-2014）:瓜尔胶可用于各类食品中，按生产需要适量使用。

稀奶油：最大使用量为1.0g/kg；

较大婴儿和幼儿配方食品：最大使用量为1.0g/L。

 

瓜尔豆胶在不同食品中的具体功能：

（二）阿拉伯胶（Arabic gum）

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

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。

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：

 

（三）果胶

1、果胶的结构组成

果胶是由D-半乳糖醛酸残基经α（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。

 

[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%。

高酯果胶：甲氧基含量≥7%

低酯果胶：甲氧基含量＜7%

[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

 

[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。

 

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。

 

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。

 

（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α链，或者α链加β链，或γ链结构。

 

2、明胶的物化性质

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

a）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。

 

b）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（GB 2760-2014）：明胶可应用于各类食品中，按生产需要适量使用产品应用。

（五）黄原胶（又名汉生胶）

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

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

黄原胶在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特别是在冷水中也能溶解。

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

a）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。

b）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

我国规定（GB2760-2014）黄原胶可在各类食品中按生产需要适量使用。

作为增稠剂、稳定剂的应用限制：

稀奶油、果蔬汁(浆)、香辛料类：按生产需要适量使用；

生干面制品：最大使用量为4.0g/kg；

黄油和浓缩黄油、其他糖和糖浆：最大使用量为5.0g/kg；

特殊医学用途婴儿配方食品：最大使用量为9.0g/kg；

生湿面制品(如面条、饺子皮、馄饨皮、烧麦皮)：最大使用量为10.0g/kg。

 

（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（GB 2760-2014），卡拉胶可应用于各类食品中，按生产需要适量使用。作为乳化剂、增稠剂、稳定剂的应用限制：

 

婴幼儿配方食品：最大使用量为0.3g/L；

其他糖和糖浆：最大使用量为5.0g/kg；

生干面制品：最大使用量为8.0g/kg。

 

（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。

1、羧甲基纤维素钠的分子结构：

纤维素的分子链结构式（为D-的葡萄糖的数目，即聚合度）

DS=1的CMC的理想单元的结构

2、CMC在食品工业中的应用

GB 2760-2014规定：羧甲基纤维素钠可在各类食品中按生产需要适量使用。