卡拉胶和角叉菜胶.doc

7卡拉胶和角叉菜胶A.P.Imeson，FMC 生物多糖学家，英国摘要：红藻含有由天然多糖填满空隙的植物纤维素结构。这一类的多糖包括卡拉胶和角叉菜胶。凝胶是通过加热或冷却的方式来达到，型卡拉胶的凝胶柔软富有弹性，型卡拉胶的凝胶硬且脆。型卡拉胶的则是粘稠的溶液。卡拉胶被用于水凝胶甜品和糖浆，果馅饼，肉罐头和宠物食品。另外，卡拉胶可起到温度蛋白质，增稠的作用，并且它可广泛应用于乳饮料和奶昔，冰淇淋，奶类甜品等。关键词：卡拉胶，加工麒麟菜(Eucheuma)海藻（PES），角叉菜胶，胶凝剂，卡拉胶-刺槐豆胶的协同作用。7.1简介红藻，红藻纲(Rhodophyceae)，含有由天然多糖填满空隙的植物纤维素结构。这一类的多糖包括卡拉胶，角叉菜胶和琼脂。红海藻被应用于远东和欧洲的食品中已经有很悠久的历史。1658年开始有琼脂用于食品中的文字记载，而卡拉胶这之前的100年前已在食品中使用。 在过去，角叉菜胶被称为丹麦琼脂“，这个术语可看出其坚硬的凝胶特性和材料的原始来源。然而，这是误导，因为角叉菜胶包含16-20的硫酸盐和在结构上与型卡拉胶相似。在欧洲，角叉菜胶最初被分配了单独的E数，但卡拉胶和角叉菜胶被再次审查和评估后考虑两种材料的在结构和功能上的相似性，将他们一起归类为E407。相比之下，琼脂具有低硫酸盐含量并且在食物法规中是作为一个单独的材料，于是被归类为E406（欧盟，1995年）。卡拉胶，角叉菜胶和琼脂都具有半乳糖结构，但是它们在硫酸酯基团的位置和3,6-脱水-半乳糖的比例上有部分的不同。由于它们组成和构象的差异造成了多样的流变学特性，因而可广泛的应用于食品。 不同类型的卡拉胶产生一系列不同的特征，型卡拉胶可作为增稠剂，质地范围从型卡拉胶的柔软富有弹性的到型卡拉胶和角叉菜胶的硬且脆的热可逆凝胶。型卡拉胶溶液冷却时，由于采用规则的螺旋构象的结果，它可以与其他胶体一起产生协同作用，如刺槐豆胶和魔芋甘露聚糖，进一步改善凝胶特征。型卡拉胶和酪蛋白之间的独特的相互作用被广泛用于稳定奶制品。7.2制造7.2.1原材料红藻纲(Rhodophyceae)中用于卡拉胶的商业化生产的主要品种包括Eucheuma cottonii和E.spinosum，现在重新分类为型phycus alverezii（Cottonii“）和Eucheuma denticulatum（Spinosum”）（Blakewore和Harpell 2008年）。这些多刺的灌木植物，高约50厘米，生长在远东的菲律宾和印尼和其他岛屿海岸附近的浅水泻湖的海礁上。 K. alverezii主要含型卡拉胶，E denticulatum主要含型卡拉胶。由于其使用在传统的食品中，Chondrus crispus是红海藻中最常用的。研究发现这种小的灌木植物，只有约10厘米的高度，广泛分布于北大西洋海岸附近。它主要含型和型卡拉胶，虽然它已被证明，这些不仅会出现在同一植物上，而且在也会在一同生长的个别的植物上（麦坎德利斯等，1973）。 Gigartina是一种高大的植物，高约5米，生长在智利和秘鲁沿海深冷水域，它主要含型和型卡拉胶。 Furcellaria，生长在北欧和亚洲周边冰冷的海水中，主要含型和型卡拉胶。 图7.1卡拉胶的制造工艺和加工麒麟菜海藻（PES）7.2.2生产流程卡拉胶的生产流程如图7.1所示。这个流程从海藻的筛选开始，确保它是在恰当时候收割。海藻采集后会洗去沙子和石子，然后迅速干燥以防止微生物降解，从而保证卡拉胶的质量。筛选好的海藻然后打包运送到加工厂，并在使用前入库。加工厂一般建在采集点附近，利用湿海藻以尽量减少微生物降解，减小干燥的成本。在生产现场，经过测试，不同的地段选择到生产所需的提取物。正确选择的原料和认识生产过程对最终卡拉胶的性质影响以生产出高品质，一致的产品是至关重要的。海藻需经过一个特殊的提取过程，使用适当的方式和一定数量的碱膨胀海藻提取卡拉胶，然后洗去其中的固体杂质。这些碱可以筛选得到一个特定的对于最终提取物有着重要作用的卡拉胶盐，来决定分散性，水合作用，增稠和凝胶的特性。延长碱的作用时间，促进内部重新排列修改多糖骨干。这些酸酐桥可以形成常规构象使链间的关联增强的聚合物。因此，由此产生的凝胶具有较高的断裂强度，它们在破坏前变形小而且更脆。在提取和修改后，稀释的卡拉胶通过高速离心来过滤和澄清，并且用一系列的方法浓缩。浓缩溶液，然后与异丙醇沉淀，形成纤维基团，接下来除去杂质，晒干。另一种获得卡拉胶的过程可能会利用海藻提取物含有型卡拉胶，或混合了高比例的型材料。型卡拉胶使用特殊的筛选方式通过钾离子的作用形成凝胶。当型卡拉胶溶液通过氯化钾浓缩液后，形成了一个纤维基团。将沉淀物脱去自由水分子称为脱水收缩，纤维基团在压力下脱水，形成“压-凝胶”卡拉胶。沉淀的卡拉胶可能会被冻结，解冻，以协助这个脱水步骤。纤维然后被干燥，碾磨成适当的粒度。每个制造商仔细地控制原料和工艺参数来生产大量的具有明确定义特性的提取物。单独的提取物的特点是其增稠和胶凝性质。成品都是由各种提取物混合，为了保持一致的质量，从很多很多，并提供所需的特定的属性，以满足各种特定客户对不同产品应用的要求。加工过的Eucheuma海藻（PES），半精制卡拉胶（SRC），需提炼的卡拉胶（ARC），菲律宾的天然级（PNG）和碱改性粉（AMF）是用来形容生产在菲律宾和印度尼西亚海域的Eucheuma海藻和直接用碱作用海藻内改性的卡拉胶的几种术语（泰伊，1994年）。这是一个更经济的过程中，能源集中的分离，过滤，浓缩和干燥来得到干卡拉胶的提取物，可避免从稀释溶液中提取卡拉胶的所需的昂贵价格。加工的Eucheuma海藻转换成商业胶凝级产品的生产流程与传统提取工艺图7.1相比。工艺由筛选和洗涤开始。之后工艺偏离卡拉胶提取过程。Eucheuma海藻在就地切碎和漂白之前，将其在氢氧化钾溶液中浸泡以降低成品粉末的颜色。经过洗涤，烘干和研磨，粉末消毒，以控制成品的微生物水平。 7.3食品法规管理在欧盟，卡拉胶和加工Eucheuma海藻在欧洲议会和理事会食品添加剂（除了着色剂和甜味剂）的95/2/EC指令附件1中列出，被修改并被分配E407和E407A的E数（欧盟1995年，1998年）。卡拉胶必须从海藻中提取并且酸不溶性物质含量少于2，以满足欧盟的定义为E407（提取“）虽然最传统工艺生产的商业档次将包含不溶物小于0.5，产量很清楚的，透明的凝胶。起初，有人建议，红藻胶将根据欧共体食品立法的E408单独分类。然而，卡拉胶和红藻胶重估确认两种材料的结构和功能的相似性，和他们一起归类为E407。加工麒麟菜海藻（PES），包含8 -15酸不溶物提取相对于提取物的2的最大值（菲利普斯，1996年）。酸不溶性物质主要包括改变水化、外观和凝胶的特性的纤维素网。 PES的重金属含量高于提取卡拉胶，但仍远低于食品添加剂的限制。根据欧盟的规定，加工麒麟菜海藻是使用不同的E数，E407A（欧盟，1998年）。卡拉胶和处理的麒麟菜海藻是被批准允许的乳化剂，稳定剂，增稠剂和胶凝剂为了使用“quantum satis”，这一水平需要实现一个给定的技术受益（欧盟，1995年，1998年）。在美国，卡拉胶和处理的麒麟菜海藻之间是没有区别的：在食品标签上都是用“卡拉胶”在定义的。在一些早期的毒理学研究，卡拉胶在高温酸性条件下的降解，得到一个分子量非常低，范围在10000 - 20000道尔顿的产品。这种低分子量物质是更准确地称为“降解卡拉胶”或“poligeenan”，应该与卡拉胶区分开，因为它在食品应用中完全没有增稠，胶凝或稳定性能的特性。高剂量的poligeenan表现出一些不良影响，如溃疡性结肠炎，在特殊的动物，如豚鼠，与其在水中摄入不如在食品中。不幸的是，一些研究人员还没有充分区分卡拉胶和poligeenan /降解卡拉胶，并错误地将poligeenan的不良影响归咎于卡拉胶，导致卡拉胶在食品中安全性的错误批评。对于作为食品添加剂，卡拉胶和PES的使用，通过粘度限制的应用 “在75时，1.5%溶液粘度不低于5CPS”，明显区别于降解卡拉胶/ poligeenan（欧盟，1998年，专家委员会，2002年）。 5CPS的限制，约相当于平均10万道尔顿分子量，尽管商业卡拉胶和PES通常分子量在20万道尔顿以上。近日，卡拉胶的降解物在食品加工和消化中的可能性被研究和审查。一个具体的，详细的对于食品加工条件的范围卡拉胶本质的研究，发现正常的食品加工过程不显著增加低分子量物质的比例（Marrs，1998年）。此外，得出的结论是，相关的阳离子的存在阻止卡拉胶在消化过程中水解。确认没有退化发生时，卡拉胶作为胶凝剂可说明甜点存放的数月期间，在环境温度的酸性水凝胶的稳定性。2003年欧盟食品科学委员会的结论是，“没有证据可以说明食品级的卡拉胶对人类有不良的影响，或者说可用的食品级卡拉胶中的降解卡拉胶正在产生”。加强卡拉胶和poligeenan之间的区别，对于食品级卡拉胶和PES都采用了不超过5低于50000道尔顿分子量的限制（欧盟，2004年），虽然一个有效的测试方法仍有待开发（Blakemore和Harpell，2009年）。在美国，卡拉胶按照良好生产规范使用时，是公认的在食品中是安全的。（FDA，2003年）。 7.4结构卡拉胶是一种高分子量的线性多糖，包括重复的半乳糖单位和3,6 -脱水-半乳糖 （3,6 AG）的硫酸和非硫酸，交替加入 -（1,3）和-（1,4）糖苷链接。卡拉胶几乎连续谱存在（史密斯和库克，1953年），但是里斯和同事（里斯，1963年，安德森，杜兰和里斯，1965年），能够区分和分配明确的少数的卡拉胶的双糖化学结构。卡拉胶的主要类型，可以准备通过选择性萃取技术提纯。和卡拉胶是被认为是卡拉胶的化学前体，经过碱化学修饰后，生产出型和卡拉胶（图7.2）。各种卡拉胶结构不同于3,6 -脱水-半乳糖和硫酸酯含量。这些成分的变化影响凝胶强度，质地，溶解度，熔点和设定温度，脱水收缩，并显示不同的卡拉胶的协同作用。这些不同可以通过海藻的选择，加工和混合不同的提取物来控制。卡拉胶的硫酸酯和3,6 -脱水-半乳糖含量，型卡拉胶分别约为22和33和型卡拉胶分别约为32和26。型卡拉胶包含约37%的硫酸酯并且很少或根本没有3,6 -脱水-半乳糖。此前，红藻胶已经被称为丹麦琼脂“，因为这种材料，最初是从波罗的海海藻中获得的，形式非常坚硬的脆性凝胶，类似琼脂。然而，这是的误导性的描述，红藻胶包含16 - 20的硫酸酯，通常典型的琼脂的硫酸盐含量为1.5-2.5%。因此，欧盟法规承认卡拉胶和红藻胶的结构和功能上的相似性，与型和型卡拉胶一同划分为E407。对于食品中的应用，卡拉胶的最好的解释是“从包含硫酸酯的含量为不小于20，并有-（1,3）和-（1,4）交替的糖苷链的Rhodophyceae中提取的物质”。图7.2卡拉胶的结构和碱修饰。卡拉胶在结构上的进一步差异是硫酸盐在3,6 -脱水-半乳糖残基的C2上比例。这在Gigartina radula上位30-40，在G.skottsbergii 上为40-55。蛋白质反应的上升和水凝胶强度减弱，随之而来2-硫酸酯水平的提高，基于这些材料的独特的结构以及在水和牛奶中的性质使得他们被称为- 2“（比克斯勒等。 2001）或混合卡拉胶（德弗里斯等，2008）。重复单位构成商业卡拉胶的范围如图7.3所示。卡拉胶是一种高分子量，多分散的材料。商业型卡拉胶提取物位400至560 kDa，加工Eucheuma海藻有一个略高的分子量为615 kDa（Hoffmann等，1996）。所有卡拉胶包含一个低于100 kDa的片段（5）并且这种低分子量物质被认为是在原生藻类中固有的。7.5物理性质不同类型的卡拉胶的增稠和胶凝性质有很大的不同。例如，型卡拉胶与钾离子形成的坚硬的凝胶，而和只有轻微影响。型卡拉胶与钙离子相互作形成柔软，富有弹性的凝胶，但是盐对于型卡拉胶的性质没有影响。在大多数情况下， 型与型在牛奶系统中一同使用获得一种悬浮液或奶油凝胶。卡拉胶及其混合物提供大量的有利物质导致产生大量范围广泛而复杂的商业产品以满足独特的综合性能最适合特定的应用。图7.3主要卡拉胶结构重复单元。7.5.1溶液性质所有的卡拉胶都溶于热水，但只有型和型的钠盐溶于冷水。通常在食品中的盐浓度并不能对型卡拉胶产生效果;粘度在冷水和牛奶中，虽然获得较高的粘度，如果溶液是加热和冷却。型卡拉胶溶液当加压或搅拌时会形成假塑性或剪切变稀的溶液。这些溶液通常用于增稠，尤其是在奶制品，以提供非粘性的，滑腻的质地的体系。温度是一个重要的因素来确定在食品体系中使用哪种类型的卡拉胶。所有的卡拉胶水合物适用于高温并且型和型尤其表现出低流动性的粘度。冷却时，这些卡拉胶在40-70 之间形成的一系列凝胶的类型取决于卡拉胶的种类和阳离子的浓度7.5.2酸稳定性当卡拉胶溶液在PH值4.3，加热的情况下会失去粘度和凝胶强度。这是由于卡拉胶在低PH值时发生水解，将3,6-脱水-D-半乳糖的连接断开（Hoffmann等，1996）。在高温和低阳离子浓度下，水解程度增加。然而，一旦溶液的温度低于凝胶温度，钾离子可与卡拉胶上的硫酸盐基团结合，这样可以阻止水解现象的发生。为了尽量减少水解的影响，建议，在可能的情况下，卡拉胶应在中性条件下处理，并且酸应在食品存放和灌装前立即添加。在酸性食物中，卡拉胶应在生产结束前添加以避免聚合物过度的分解。图7.4表明当卡拉胶溶液在不同的PH值加热时，随着时间的推移凝胶强度的减少。测试溶液含0.5型的卡拉胶和0.2的氯化钾显示由于三个因素的每下降0.5 pH单位和生产温度每增加10，原来的凝胶强度降低20 - 25。因此，在pH 3和120卡拉胶凝胶强度仅在几秒钟内降低25，但这种极端的条件不会用在食品加工中。在pH 4.0和90，水果类产品，10分钟的巴氏灭菌过程将卡拉胶凝胶强度降低20 -25。混合物/ 型 2和型卡拉胶的结构不会快速的水解并且这种材料有较好的耐酸能力。凝胶强度的影响会有所不同取决于卡拉胶浓度或体系的成分，如盐和糖，。在一个持续的过程的温度曲线可仔细控制，以提供一致的产品。图7.4 型卡拉胶在75的pH稳定性。在系统上关于pH值4.5的工艺条件变得无关紧要，卡拉胶溶液在大多数食品加工中是稳定的。 7.5.3凝胶特性型和型卡拉胶的热溶液在阳离子存在条件下，冷却到40-70 ，形成一系列的凝胶质感，目前热门的解决方案。卡拉胶凝胶表现出滞后性，环境和熔融温度之间的差异。这些凝胶在室温下稳定，但加热为凝胶温度的5 20以上时熔融。冷却时，一个中性的体系会形成相似的凝胶性质。必须记住，在酸性产品中，凝胶强度和质地可通过加热和冷却的水解作用影响。一个食品体系中的离子成分对于卡拉胶的有效利用是非常重要的。例如，型卡拉胶与钾离子作用，形成硬且脆的凝胶。型卡拉胶选择钠离子在相邻链间形成桥梁，得到典型的柔软有弹性的凝胶。这些离子的存在，对卡拉胶的水化温度，和它的环境和熔化温度也有戏剧性效果。例如，型卡拉胶在水中的环境温度下会水解，但加入盐可提高凝胶点以致溶液转化成具有明显发生点的可逆性凝胶，在冷沙拉酱生产中被开发利用的性质（图7.5）。型卡拉胶的钠盐在40 会水解，但在相同的卡拉胶在肉盐中显示在55 或以上会充分水化。图7.5型卡拉胶触变型流变。图7.6阳离子浓度对型和型卡拉胶的胶凝温度的影响。这些盐的浓度对型和型卡拉胶的凝胶温度影响，如图7.6所示。由于卡拉胶分散加热，颗粒不膨胀或水合，直到温度超过大约40 60。作为颗粒水合物，因为颗粒膨胀导致流动阻力的增加使得粘度上升。进一步加热至75- 80则粘度下降。冷却时，显示当溶液温度低于40-50的凝胶温度时粘度显著增加。卡拉胶的水化和凝胶温度都强烈地依赖与盐的结合或者单独添加到溶液。例如，约4以上的氯化钠可以完全防止肉类卤水中的卡拉胶水化。相比之下，很稀的卡拉胶的约200 ppm的水平可用于稳定巧克力牛奶和其他乳制品饮料，温度低于20，可形成一个稳定的凝胶网络。在糕点中，高固体的存在有效地集中在水相中，角叉菜胶，阳离子，使凝胶可能发生在80-85或更高，适合这类食品中的应用受到卡拉胶的水平和类型的限制。如前所述，型卡拉胶形成坚硬且脆的具有非常差的冻融稳定性凝胶。相比之下，型卡拉胶形成触变型溶液或者非常有弹性的具有良好的冻融稳定性凝胶。型和型体系混合可获得一个范围的凝胶质地与冻融稳定性和水分结合的中间性能如7.7所示。Eucheuma海藻构成一个有限的范围内适合中型凝胶强度的应用，如煮熟的肉类和一些乳制品的产品。 PES和型卡拉胶的溶液和传统的提取工艺获得的凝胶特性是相似的，带有一些特别的差异。PES纤维素网络降低水化率，使溶液长时间加热后或者加热到更高的温度时粘度变化。图7.7 纯的和混合型卡拉胶和型卡拉胶的凝胶特性纤维素的存在对于凝胶可形成一个低凝胶强度的更结实且脆的凝胶。纤维素微粒使产品浑浊，因此，不适宜在透明胶凝体中应用，例如水凝胶产品和蛋糕糖浆。半精制的材料对于卡拉胶提取物而言也许有些轻微的气味和颜色区别。7.5.4与其他胶的协同作用刺槐豆胶是一个半乳甘露聚糖发生取代作用，一份甘露糖与四份半乳糖。然而，非随机分布的半乳糖侧链沿着甘露糖的骨架并且多达十个临近单位的甘露糖也许不被取代。冷却时，刺槐豆胶的无甘露糖区域能与型卡拉胶网络结合形成规则的螺旋结构。 因此，型卡拉胶与刺槐豆胶复配使用，当冷却至50-60以下时，通过脱水缩合作用可形成硬且有弹性的凝胶。最大的相互作用，由于凝胶强度最大破裂最大值，卡拉胶对于刺槐豆胶的比率在60:40与40:60之间，如图7.8所示。这些聚合物组合被大量的用于熟肉和形成胶冻的小食品中。型卡拉胶和被澄清的刺槐豆胶混合物可以用于糕点糖浆和果馅饼胶凝体或者形成透明水甜品中有弹性的质地的凝胶，类似于明胶。然而，因为澄清的刺槐豆胶是昂贵的，近年来被利用将型和型卡拉胶混合得到价格更昂贵的产品。这些凝胶有粘着力、弹性质地并且是热可逆的，熔融温度在50-60之间。与明胶对比，当温度减少，这些凝胶形成并且得到凝胶强度最大值。这些凝胶会迅速形成并且在常温下视稳定的，然而它们在嘴里不会融化。魔芋粉(E425i)与型卡拉胶相互作用形成有粘着力的、有弹性的凝胶，比单独用卡拉胶形成的凝胶的凝胶强度强几倍（图7.8）。图7.8型卡拉胶与刺槐豆胶和魔芋葡甘露聚糖的协同作用。可能最有名的是卡拉胶和乳蛋白质间的共同作用。卡拉胶的第一用途用于牛奶胶凝体和果馅饼中，来稳定可挥发的牛奶和冰淇凌的混合，考虑使用浓度可低达0.03%。在这些应用型卡拉胶不仅在水相中形成一个稀薄的凝胶，而且它与-酪蛋白胶束表面的蛋白质氨基酸反应，如图7.9所示。 在制造和存贮期间，仅仅浓度150-250ppm的卡拉胶就足够防止一定范围内的乳制品中的乳清分离。这些包括冰淇凌和奶昔混合，奶油乳酪和牛奶点心。在巧图7.9型卡拉胶-型 乳酪蛋白反应。表7.1 卡拉胶特性概要卡拉胶类型型型型溶解性热水（80）溶解溶解溶解冷水（20）所有盐溶钠盐溶钠盐溶热牛奶（80）溶解溶解溶解冷牛奶（20）增稠不溶不溶冷牛奶（添加TSPP）加速增稠或凝胶增稠或凝胶增稠或凝胶50%糖溶液溶解不溶热溶10%盐溶液热溶热溶不溶胶凝性阳离子作用不凝胶与钙离子反应凝胶与钾离子反应凝胶凝胶质地不凝胶柔软有弹性坚固、脆脱水缩合作用不凝胶无有滞后作用不凝胶5-1010-20冻融稳定性好好不好与刺槐豆胶协同作用无无有与魔芋葡甘露聚糖协同作用无无有与淀粉协同作用无有无剪切可逆性有有无酸稳定性水解在溶液中水解、凝胶稳定加热后加速与蛋白质反应在酸性条件下与蛋白质强烈反应与-酪蛋白特定反应克力牛奶中，这低浓度的卡拉胶能防止分离并且形成具有维持含有可可颗粒悬浮液的稳定的网络。型卡拉胶与淀粉共同作用可增加它的粘度和口感并且是单独使用淀粉的四倍。卡拉胶的溶液和凝胶特性并且与其他材料的协同作用的概述见表7.1 7.6食品应用卡拉胶当前的问题是如何能高效率的在低温时水合。当卡拉胶分散在水中或牛奶中时非常容易结团以致降低水合概率，并且使得到充足的粘度和凝胶强度受限。有各种各样的方法用于保证卡拉胶微粒在水合作用开始之前充分地被分散。可用一些5-10倍重量的填充物来完全分散卡拉胶颗粒，例如糖、麦芽糊精或者盐。油性的粉末可在颗粒周围形成疏水的屏障使开始水合之前完全被分散。或者，粉末被分散入盐水或糖浆或酒精或者相似的媒介用来妨碍微粒的水合作用或提高卡拉胶微粒水合的温度。将卡拉胶加入高浓度的钾离子或者与高浓度的盐混合，例如氯化钾，在常温下不水合并且在冷水或牛奶中分散不结团。高剪混合也可被用来破坏各种结团，高速和高剪切混合将会使分散颗粒迅速水合。卡拉胶大范围的增稠的和凝胶特性可被广泛的使用在各种水以及以牛奶为主的食品中，如表7.2和7.3所示(托马斯1997)。 7.6.1水胶凝体水凝胶甜品和蛋糕糖浆是在卡拉胶的最传统的用途。这些产品以坚固且脆的型卡拉胶和以质地有弹性、黏结性和可控制脱水缩合的2和型卡拉胶为主。最近卡拉胶化合物被用在生产有着与传统凝胶产品有着相似外表和质地的素食食品，能够快速凝胶并且在常温下稳定。 配方如7.1所示。这些胶凝体用于肉冻，肉罐头和宠物食品，以及熟的，切片的肉中。在这些低端的产品中，卡拉胶可用来加强保水性，烹调产量，切片性能，以及口感和使产品鲜美多汁。三明治火腿的配方如7.2所示。配方7.1 水果口味的果冻原料%糖15.00-20.00卡拉胶（型/2/型混合）0.6-0.9柠檬酸钾0.2-0.35柠檬酸0.3-0.45色素按需添加香精按需添加水添加至100合计100.00配方7.2 30%盐水的火腿原料%肉，瘦的火腿肉62.5卡拉胶（型坚固凝胶）0.6三聚磷酸钠0.5硝酸盐1.67氯化钾0.53葡萄糖1.20水32.95合计100.00*氯化钾包含0.6%硝酸钠，在最终产品中可提供100ppm的硝酸钠。氯化钾浓缩液总计为2.2%。当加入磷酸盐和盐之后，卡拉胶可更好的在肉盐水中分散。型卡拉胶用高浓度的氯化钾处理（“gel press”卡拉胶），或者与氯化钾混合以加强凝胶强度，可在准备阶段中加入盐水中，钾盐将会阻止卡拉胶颗粒水合。这是很重要的确保颗粒不膨胀以致盐水有非常低的粘度并且容易注射和在肉中混合。在烹调周期内，卡拉胶水合物在大约50-55以上可固定水分，火腿的烹饪的中心温度为72-74，在高速切割期间可维持产品的完整并且在货架期内保持水分的粘着的凝胶体。卡拉胶的其他水性胶凝胶应用包括形成胶冻的宠物食品以及肉和鱼片。加工的Eucheuma海藻 (PES)常常地被用于烹调切肉。这材料是非常有效的，并且它在盐水肉中分散不会结团。在生产过程中，这种和传统的卡拉胶提取物有些区别。小颗粒在盐水不胀大，并且在注入肉中时也会降低损失 (等Philp， 1998)。 在PES的纤维素网络在加热时水合作用率降低，以便溶液在长时间的加热后或加热至较高的温度时增加黏度。加入纤维素的胶体可形成一个凝胶强度低的更易碎的凝胶。被分散的纤维素微粒使产品浑浊以致被注射的肉上会形成凝胶斑点。因此，盐水肉中包括卡拉胶和PES用来优化性质和费用。在欧盟的市场上，卡拉胶与PES有不同的E数和不同的标签，公司经常单独使用卡拉胶。在美国和其他市场上，卡拉胶和PES之间没有区别，盐水肉经常包含两种材料。型卡拉胶和刺槐豆胶的协同作用常被用于水性凝胶甜心，烘焙的，切片的火腿和家禽产品，肉罐头和宠物食品，空气清香剂和坚固的凝胶产品。由这种复合胶体形成的凝胶具有高凝胶强度，粘着性，富有弹性质地，低的脱水缩合作用，根据市场条件，比单独使用卡拉胶更有效。胶也可以增加热粘度以用来更好的保留熟肉中肉汁并且减少乳状液分离和填充和冷却时的飞溅。宠物食品对于碱处理粉(AMF)的一个很大的市场，基于相同海藻和PES过程但是和不严格的微生物限制：AMF被用于与刺槐豆胶复配制作凝胶产品或者与瓜尔胶共用于肉汁中。型卡拉胶和魔芋胶之间的相互作用在欧洲和没有的应用并不广泛，在最近短时间内，后一种被用在透明胶体中。然而，这种胶体混合物更好的协同作用是被用作新的食品开发中，并且开始用于水性凝胶甜品、宠物食品、鱼肉酱和空气清新剂等商业化产品中。稀释的型卡拉胶用于香气调味料中草药和蔬菜的悬浮的可逆性凝胶。这中凝胶是卡拉胶分散在常温水中得到的具有粘性的溶液。加入氯化钠并且这可增加卡拉胶形成对于有效悬浮微粒状物质以及延长货架期的可逆性凝胶的凝胶点。配方如7.3所示。运用这个可逆的型卡拉胶胶凝体悬浮性质的其他应用包括豆奶和消毒牛奶饮料。在更高的浓度，型卡拉胶形成柔软有弹性胶凝体适用于各种各样的牙膏并且使肉罐头和宠物食品更多汁。啤酒和酒澄清剂是卡拉胶与蛋白质反应的应用。型卡拉胶或被处理的Eucheuma海藻的粗微粒被用于巴氏杀菌时蛋白质的材料与小的蛋白质片段之间的反应和聚集。这些微粒可以通过过滤澄清啤酒和减少浑浊。卡拉胶在水性产品中的应用概述如表7.2所示。表7.2 卡拉胶在水中的典型应用应用功能卡拉胶种类用量（%）甜品凝胶型+型2+型型+型+刺槐豆胶0.5-1.0低卡路里冻凝胶型+型2+型0.5-1.0不含乳布丁乳化稳定剂型0.1-0.3糖浆悬浮剂，增稠型，型0.3-0.5BBQ和调味汁增稠型0.2-0.5调味汁酱乳化稳定剂型+型20.1-0.3仿咖啡奶油乳化稳定剂型0.1-0.2宠物食品增稠，悬浮剂型+瓜尔胶0.5-1.0凝胶，脂肪稳定剂型+刺槐豆胶0.5-1.0 7.6.2牛奶应用以牛奶为主的布丁是爱尔兰Chondrus crispus的卡拉胶的传统用途之一。那里的海藻在牛奶煮沸，冷却后可形成坚固的乳脂状的胶凝体。角叉菜胶曾经被用于牛奶甜点中，例如creme焦糖，并且低浓度的硫酸酯会降低在于成品的一致性的牛奶品质。这对家用的牛奶品质可能变化是特别重要。现在角叉菜胶倾向于被用于与其他卡拉胶的组合来改进牛奶点心的费用和技术性能。如7.4所示，一个基本的牛奶店果馅饼点心的配方，型卡拉胶-型酪蛋白蛋白质相互作用形成凝胶，与水相体系的更低浓度的卡拉胶相比。一般，在牛奶点心中用量大约0.25-0.35%，在水中用量约0.8-1.0%。卡拉胶的特性广泛被用于生产各种各样的速溶和即食的果馅饼，creme焦糖和慕斯，运用卡拉胶的增稠和凝胶性质(Bixler et al.，2001年， de Vries et al.，2008)。质地范围可以从creme焦糖的坚固的胶凝体到即食的汤状点心的柔软的胶凝体和作为增稠剂使用的含乳蛋糕，vla和奶油点心。配方7.4 果馅饼点心原料%糖10.00-11.00卡拉胶0.15-0.30色素按需添加香草香精按需添加牛奶到100.00合计100.00配方7.5 混合牛奶冰欺凌原料%黄油8.00-10.00脱脂乳粉11.10-10.80糖10.00固体玉米糖浆3.50卡拉胶0.015-0.025其他水状胶体（瓜尔胶，刺槐豆胶，黄原胶，海藻酸钠）0.10-0.20乳化剂（单硬脂酸甘油酯）0.20-0.50香草香精按需添加水到100.00合计100.00（固形物合计）33.3-35.0在100-200 ppm极低浓度的卡拉胶用于稳定并且防止一定数量的乳制品的乳清分离。 这些包括奶昔和冰淇凌混合物，巧克力牛奶，和巴氏杀菌的奶油。 在这些应用中，卡拉胶与乳蛋白质反应形成能使微粒悬浮的稳定网络，例如可可粉，在巧克力牛奶中。这个网络控制在热处理时蛋白质-蛋白质的相互反应以及随后贮存时期的聚沉现象。因此，卡拉胶被用于避免乳清分离和在流动性乳制品的沉积形成以及减少冰淇凌的收缩（如配方7.5所示）。卡拉胶的蛋白质反应性和凝胶特性也被用于加工乳酪中。这些产品通过合并融化 或者乳化 盐到乳酪里混合控制熔化的温度，维护将胶感和口感并且确保切片的完整性和生产一个方便磨的块状物。通过使用0.5-3%的卡拉胶，减少在这样产品的乳酪含量是可能的，提供一个产品好的口感和好的摩擦以及切片的特性。酸性乳制品，例如软干酪和酸奶，通常卡拉胶不适合做为它们的有效的稳定剂。低PH值增加蛋白质和卡拉胶之间的静电互作用产生不稳定的聚合体导致絮凝和分离。然而，混合同比例的适当的卡拉胶和半乳甘露聚糖可以控制这种聚合，起到稳定的作用并且可阻止水分分离，赋予成品一种顺滑的奶油口感。运用卡拉胶特性的许多乳制品如表7.3所示。表7.3 在牛奶制品中卡拉胶的典型应用应用功能卡拉胶种类用量（%）牛奶凝胶煎果馅饼凝胶型，型+型0.2-0.3预冷蛋糕增稠，凝胶型，型，型0.2-0.3布丁和饼馅降低淀粉，改善面粉Less-fouling/burn-on型，型20.1-0.2即食甜点控制脱水缩合，增稠型2+型0.1-0.2糊状产品糊状奶油Stabilise overrun型0.05-0.15气溶奶油乳化稳定和overrun型0.02-0.05预冷牛奶奶昔悬浮剂，口感，stabilise overrun型0.1-0.2酸性乳点心酸奶水果悬浮，口感型20.2-0.5冷却点心冰欺凌，冰牛奶减小冰晶，控制融化型（+LBG），型20.01-0.02巴氏杀菌奶巧克力奶稳定剂，口感型，型2，型0.015-0.030豆奶稳定剂，口感型，型0.03-0.10杀菌奶巧克力奶稳定剂，口感型，型20.015-0.025Evaporated milk降低膨胀，口感型0.005-0.015奶酪加工奶酪片Improve grating，切片完整性，控制融化型，型20.3-2.0奶油奶酪凝胶，持水型+刺槐豆胶0.3-0.57.7结论显而易见的，卡拉胶具有凝胶性，稳定性和增稠特性被广泛的应用于水相和牛奶类的产品中。毒理学证明卡拉胶作为食品添加剂是安全的并且它将继续在未来食品开发中作为主要的胶凝剂之一。 7.8词汇卡拉胶-酪蛋白反应 一个特定的反应，在于型卡拉胶和酪蛋白之间在奶制品中形成稳定的网络来阻止脱水缩合和颗粒的悬浮。滞后作用 凝胶的凝胶点温度和溶化温度之差。剪切-可逆 在溶液通过混合，抽，用管道输送或倒出方式剪切后，重新形成凝胶。脱水缩合 在存贮期间，从胶凝体流出的自由液体。协同作用 两个或多个材料混合后，相对于单独组分，粘度或凝胶强度增加或改进。热可逆 凝胶通过加热成为溶液，冷却后形成凝胶。7.9 参考资料ANDERSON, N.S., DOLAN, T.C.S. and REES, D.A. 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