增稠剂及稳定剂.ppt

第四章食品增稠剂 1 定义 在水中能溶解或分散 能增加液态食品 混合物和食品加工用溶液的黏度 并能保持所在体系的相对稳定的亲水性的食品添加剂 一 概述 1 根据来源 来源于动物 明胶 乳清蛋白 壳聚糖来源于陆地植物 果胶 羧甲基纤维素 CMC 来源于海藻 卡拉胶 琼脂 海藻酸钠采源于微生物 黄原胶 洁冷胶 2 分类 2 根据分离方法 陆地植物原料 瓜尔豆胶 角豆胶渗出液 阿拉伯胶提取液 果胶 卡拉胶 琼脂 海藻酸钠 CMC 黄原胶 明胶 洁冷胶 3 根据功能 胶凝剂 果胶 卡拉胶 琼脂 海藻酸钠 黄原胶 明胶增稠剂 高甲氧基果胶 卡拉胶 海藻酸钠 CMC 瓜尔豆胶 角豆胶 黄原胶 阿拉伯胶稳定剂 高甲氧基果胶 卡拉胶 海藻酸钠 黄原胶 阿拉伯胶 4 根据质构 脆性 果胶 卡拉胶 琼脂 海藻酸钠粘合性 果胶 卡拉胶 黄原胶 明胶可涂性 低甲氧基果胶 卡拉胶 琼脂黄原胶 明胶 5 根据热可逆性 热可逆性 低甲氧基果胶 卡拉胶 琼脂 黄原胶 明胶热不可逆性 高甲氧基果胶 海藻酸钠 6 根据物质属性分 无机类 二氧化硅纤维素衍生物 CMC水溶性高分子 动植物胶类缔结型 3 功能与特点 属于亲水性高分子化合物 通过水合作用来控制水分子行为 形成高粘度均相液体 来控制 提高食品的粘度和膨胀率 使加工食品润滑细腻 能防止冷冻食品形成冰晶体 防止糖品种洁净的析出 增加不同产品的粘度和强度 减缓产品结构的粗糙或生硬感觉 液体食品加工中可以改善食品的流变性能 提高食品的粘稠度或形成凝胶 改变加工食品的物理性状 赋予食品黏润 适宜的口感 并兼有乳化 稳定或保持某些果肉或固体或颗粒呈悬浮状态 二 增稠剂的结构 以单糖为单位形成大分子多糖 随着构成多糖的单糖种类 聚合度 糖单元之间的键连及排列方式 糖单元上羟基取代情况等的不同 导致增稠剂在性质上既有共性 又显示出各自的特性 增稠剂的结构主要有四种形式 直链型通常以不超过两种糖单位分于进行聚合 具有较高的粘度 溶液不稳定的 难溶解 溶解后有沉淀的危险 胶凝 如 纤维素 淀粉 果胶 卡拉胶 海藻酸盐 琼脂 单支链型糖单元与除C 1或C 4之外的碳缩合 例如葡聚糖 取代型直链型长度上仅有一个糖单位组成的无数个支链 如 槐豆胶 瓜尔豆胶 树叉型 或称直链上直链型 侧链上含有侧链 比直链型增稠剂具有较稳定和较低的粘度 典型地由二种或多种类型的糖组成多糖 具有优越的粘着性 如 支链淀粉 阿拉伯胶 增稠剂的性质是由构成其的糖的种类以及聚合程度 键合及排列情况等方面的综合表现 主要表现为溶解度 流变性 稳定性 胶凝强度及协同互补性等性质指标 三 增稠剂的性质 1 结构和流变性 结构及相对分子量对黏度的影响同一增稠剂品种 随着平均相对分子量的增加 形成的网状结构的几率也在增加 即分子量越大的增稠剂 形成溶液的黏度也越大 2 增稠剂浓度与黏度的关系 多数是在较低浓度时 增稠剂的粘度随其浓度的增加而增加 符合Newton型液体的流变学特点 大多数的食品增稠剂在浓度变化较小的范围内 C 5 其粘度与浓度C 之间满足以下关系 log a b C但高浓度时 多数增稠剂为非Newton假塑性液体 表观粘度随剪切应力或剪切速度的增大而减小的流体 即流态特性指数为 0 1 3 pH值对增稠剂粘度的影响 增稠剂溶液的粘度通常随着pH值的不同而变化 各种增稠剂都存在一个粘度稳定的pH值范围 这种变化情况随增稠剂的种类而异 其原因是由于pH值的变化改变了增稠剂分子的某些基团所致 4 温度对黏度的影响 随着温度的升高 分子运动速度的加快 一般增稠剂溶液的粘度都会降低 这种随温度升高粘度下降的现象分为两种情况 一种是可逆下降 另一种为不可逆下降 但是 黄原胶是个例外 当有少量氯化纳存在时 黄原胶的粘度在温度范围为 4 93 的范围变化很小 这一特性赋予黄原胶很广的应用范围 2 增稠剂的溶解性 多数增稠剂具有良好的水溶性 它们可在冷水和热水中溶解 增稠剂在水中的溶解通常较慢 常需要强烈地搅拌 剧烈加热时会出现凝块现象 此外 增稠剂的溶解度受一些因素的影响 如金属离子的存在会降低其溶解性 糖的存在也会影响增稠剂的溶解速度 3 增稠剂的胶凝作用 凝胶的形成在一定条件下 高分子溶质或胶体粒子相互连接 形成网络结构 而小分子溶剂充满在网架的空隙中 成为失去流动性的半固体状体系 成为凝胶 部分增稠剂大分子如明胶 琼脂 果胶等在水溶液中 其大分子链间的交链与螯合 形成三维网络结构 将水分子网络在体系中 使其不能自由流动 成为半固体状 也就是凝胶 凝胶是由纤维状高分子相互缠结 或分子间键结合得到三维网络结构而形成的 增稠剂是以散乱的链状分子分散于水中形成溶胶 但当改变胶凝临界浓度 胶凝临界温度 体系PH值或添加某种物质时 链状分子变会互相产生结合点 形成网络结构 由于增稠剂分子具有不同的结构和基团 所以 它们在结合时有关不同的模式 因此 不同的增稠剂形成的凝胶在性质上也有很大的差异 增稠剂胶凝作用通常有两种模式 1 螺旋结合当增稠剂溶胶冷却时 其中的一部分分子借助于分子间结合力 如氢键 形成螺旋状微胶束 然后这些螺旋状微胶束相互凝聚形成三维构造的凝胶 琼脂 或者在阳离于 如K 存在下 在螺旋处形成结合链 成为凝胶状态 卡拉胶 在这种模式中 凝胶的形成必须有金属离子的存在 特别是二价离子 如Ca2 增稠剂分子通过与金属离子的配位结合 蛋盒结合 相互聚集 从而形成凝胶状 海藻酸钠和低甲氧基果胶即是以此模式形成凝胶 2 蛋盒结合 增稠剂凝胶的触变 在增稠剂凝胶中 增稠剂大分子间通过键合形成松散的三维网络结构 这种松散的结构再切变力的作用下 容易发生凝胶的切变稀化 摇溶等现象 破坏松散的三维网络结构 但只要外力停止 经过一段时间 已经摇溶或变稀的凝胶又可以冻结成凝胶 具有假塑性的液体饮料或食品调味品 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输和分散包装 4 增稠剂的协同效应 当几种增稠剂混合作用于同一体系时 这种混合增稠剂会表现出与各单一增稠剂性质的简单之和所不同的特性 这种增稠剂之间混合后在性质上表现出的特异性能称为增稠剂的协同效应 增稠剂之间的协同效应不仅可以改变混合体系的粘度 而且也会使凝胶的性质得到改善 改变粘度协同增效 增大粘度协同减效 降低粘度改善凝胶特性调节强度 两种增稠剂以不同比例混合时 能够形成不同强度的凝胶体 例如黄原胶与槐豆胶 改善质构 将琼脂与卡拉胶混合后形成的凝胶 柔软而富有弹性 5 切变力对增稠剂溶液黏度的影响 切变力是降低分散相颗粒间的相互作用力 在一定条件下 这种作用力越大 其黏度降低越多 具有假塑性的液体食品 在挤压 搅拌等切变力的作用下发生的切边稀化现象 有利于这些产品的管道运输和分散灌装 6 有机溶剂的增效作用 在极性有机溶剂中或其水溶液中加入增稠剂 由于体系中氢键和分子间的作用力 形成的混合溶液其黏度高于体系中任何一组分 这种有机溶剂可作为增稠剂的增效剂 例如 在CMC中加入甘油 四 特性的比较 抗酸性 海藻酸丙二醇酯 羧甲基纤维素钠 黄原胶 海藻酸钠 卡拉胶 琼脂增稠性 瓜尔胶 黄原胶 魔芋胶 海藻酸钠 卡拉胶 羧甲基纤维素钠 琼脂凝胶强度 琼脂 海藻酸钠 明胶 卡拉胶 果胶 凝胶透明度 卡拉胶 明胶 海藻酸盐冷水中溶解性 黄原胶 阿拉伯胶 瓜尔胶 海藻酸盐口味 果胶 明胶 卡拉胶乳类稳定性 卡拉胶 黄原胶 阿拉伯胶 五 增稠剂在食品中的作用 1 增稠 分散和稳定作用2 胶凝作用3 凝聚澄清作用4 保水作用5 控制结晶 6 成膜 保鲜作用7 起泡 稳定泡沫作用8 粘合作用9 可用于保健 低热食品的生产10掩蔽与缓释作用 六 几种常用的增稠剂 1 动物性胶类增稠剂明胶 是用动物皮 骨 软骨等富含胶原蛋白的组织经过部分水解后得到的高分子聚合物 明胶是胶原蛋白经过不可逆的加热水解的产物 是胶原纤维的衍生物 具有典型的蛋白质特征 除作增稠剂外 还可补充人体胶原蛋白 而且明胶不含脂肪与胆固醇 是良好的营养品 明胶为白色或淡黄色 半透明的薄片或细颗粒 有特殊的臭味 易受潮 而被微生物利用 溶于热水 在冷水中吸水膨胀至自身的5 10倍 不溶于乙醇等有机溶剂 但溶于醋酸 甘油 水中的浓度在15 才能凝胶 形成的胶冻具有热可逆性 即加热融化 冷却凝固 明胶可用于各种食品如软糖 冰激凌 肉制品 各种饮料等 按生产需要适量使用 酪蛋白又称干酪素 酪朊酸钠为白至淡黄色的颗粒 粉末 无臭 无味或稍有特异香味 可溶于水或分散于水中 水溶液的PH值呈中性 加酸则产生酪蛋白沉淀 在碱性条件下 溶解度与其浓度成正比 酪蛋白可作乳化剂和稳定剂 速溶咖啡 果酱类中添加量为5 10 不适用于柠檬酸或果汁制造的饮料 在椰子汁 杏仁乳等蛋白饮料中使用量为0 2 0 3 2 植物性胶类增稠剂 果胶是陆生植物组织细胞间和细胞膜中存在的一类支撑物质的总称 为白色或淡黄褐色的粉末 溶于20倍水中呈粘稠状液体 对酸性溶液稳定 可用于果冻 果酱 果汁 果汁粉 巧克力 糖果等食品 GB2760 2007规定 可用于各种食品 按生产需要适量使用 阿拉伯胶是一种多糖高聚物 具有以阿拉伯半乳糖为主的 多支链的复杂分子结构 能与大部分天然胶和淀粉相互兼容 只与少数胶布相混溶如海藻酸钠 明胶 阿拉伯胶具有高度的水溶性及较低的黏度 是典型的 高浓低粘 型胶体 易溶于冷 热水中 在水中具有高溶解性 酸性环境下较稳定 一般性加热不会引起胶的性质变化 其他特性 结晶性 高浓度水溶液在低温下不会结晶 生物腐烂性 阿拉伯胶不会被微生物侵蚀 纤维 阿拉伯胶被认为是95 的可溶性纤维热量值 由90 的糖类组成 但热值很低毒性 ADI值不作限制 可按生产需要添加营养性 基本不产生热量 是良好的水溶性膳食纤维 被用于保健品糖果和饮料 还具有降低血液中胆固醇的功能 琼脂也称作洋菜 是从石花菜属 鸡毛菜属等品种的红藻中提取的一种复杂的水溶性多糖化合物 琼脂是亲水胶体 不溶于冷水 易溶于热水 具有较好的热稳定性和良好的抗酶解能力 在冷水中可吸收20倍的是膨胀 加入电解质对琼脂的胶凝特性影响很大 卡拉胶又称角叉菜胶 鹿角藻胶 是一种线性的半乳糖结构 为无臭 无味的白色至黄褐色的粉末 溶于水而不溶于有机溶剂 对高价金属离子 接近等电点的蛋白质 季胺盐等会发生作用而产生沉淀 干燥的卡拉胶稳定 但在酸性溶液中 则比较容易产生酸水解 在钾离子或钙离子存在时 或溶解于热牛奶冷却后均能称为凝胶 凝胶具有热可塑性 GB2760 2007规定 可用于各类食品 按生产需要适量使用 海藻酸钠又称藻朊酸钠 褐藻酸钠 海带胶 为白色或淡黄色粉末 几乎无臭 无味 1 的水溶液PH6 8 粘性在PH6 9稳定 加热80 以上粘性降低 水溶液的粘度随聚合度 浓度而异 室温下可与两价阳离子形成凝胶 所有的海藻酸盐凝胶都属于热不可逆性的 钙是最常用且最有价值的多价离子还可形成纤维和薄膜 GB2760 2007规定 可用于各种食品饮料 按生产需要适量使用 3 微生物来源 黄原胶又称汉生胶 是由黄单孢杆菌发酵产生的胞外酸性杂多糖 是以碳水化合物为主要原料 经过生物发酵工程培养 乙醇提取 干燥 粉碎而得到的一种高分子微生物聚合物 是由葡萄糖 甘露糖 葡萄糖醛酸 乙酸和丙酮酸组成 黄原胶是目前国际上集增稠 悬浮 乳化 稳定于一体 性能最优越的生物胶 为黄色至白色可流动粉末 稍带臭味 易溶于冷水和热水 在很低的浓度下具有较高的粘度 有优良的温度稳定性 而且能与许多盐类混溶 其粘度不受影响 可用于各种食品 与其它食品胶在一定条件下共混可以得到令人满意的凝胶的增效作用 主要与卡拉胶 槐豆胶 魔芋胶 瓜尔豆胶有协同效应 4 其他来源 羧甲基纤维素钠简称CMC Na2为白色或淡黄色纤维状或颗粒状粉末 无臭 无味 有吸湿性 易分散于水中成胶体 其吸湿性随羧基的酯化度而异 具有粘性 增稠 分散 稳定等作用 在果汁饮料中可起到增稠作用 粘度随温度升高而降低 在酸性蛋白饮料中还可与某些蛋白质发生胶溶作用 防止蛋白质沉淀 使产品均匀稳定 GB2760 2007规定 最大使用量1 2g kg 海藻酸丙二醇酯又称藻酸丙二醇酯 简称PGA 是海藻酸钠与环氧丙烷反应生成的酯类化合物 呈白色或淡黄色略带香气味的粉末 易吸湿 溶于冷水 温水及稀有机酸溶液 酸性条件下黏度随PH增加而增大 高温长时间放置 会变成不可溶液体 ADI0 25mg kg 环状糊精 简称 CD是由7个葡萄糖残基以 1 4糖苷键连接而成的环状化合物 为白色结晶或晶体粉末 无臭 味甜 溶于水 难溶于乙醇 丙酮 不易吸潮 化学性质稳定 不受酸 碱 热及酶的影响 具有缓释 增溶及掩蔽作用 可用于各类食品 按照生产