胶体与表面活性剂在食品中的应用.doc

胶体与表面活性剂在食品中的应用蛋白质由氨基酸构成，既有亲水基，又有疏水基，其实质上是高分子表面活性剂。蛋白质是人体必须营养物，多用作食品乳化剂，其种类亦多，如牛奶、卵蛋白、酪蛋白、大豆蛋白等，均具有乳化、起泡及胶体的保护作用，在食品工业多用食品乳化剂应用。胶类物质：来自树木分泌物，豆科植物种子，如阿拉伯树胶、黄蓍胶、瓜尔胶等，均属多糖，为古老的乳化剂，能提高制剂的水溶性粘度，多作辅乳化剂应用。 食品胶的功能及其使用选择食品胶形成凝胶的胶凝临界浓度、胶凝临界温度随体系的pH、电解质的存在、其他蛋白质和多糖的存在而变化。有些食品胶体在浓度较高或在外界温度、pH、离子、浓度等条件适宜情况下才可形成凝胶。一般说来，具有较多亲水基团的多糖易形成凝胶，支链较多的多糖因受酸、碱、盐影响小，不易形成凝胶，但有可能与其他胶复配形成凝胶。阴离子多糖在有电解质存在下易形成凝胶，通常可以添加电解质和螯合剂来调节凝胶形成速度和强度。对于食品胶的胶凝机制，国内外这方面的文献报道不少，但还不是很清楚。胶凝现象一般可以简单描述为亲水胶体的长链分子相互交联而形成能将液体缠绕固定在内的三维连续式网络，并由此获得坚固严密的结构以抵制外界压力而最终能阻止体系的流动。也就是说，食品多糖胶胶凝剂通过分子链的交互作用形成三维网络从而使水从流体转变成能脱模的“固体”。凝胶中能包含的水分可高达99之多，常见的食品凝胶包括果冻、布丁、胶化汽水、胶化果汁、胶化果酱、胶化牛奶、凝胶糖等。据认为，各种亲水胶体的胶凝特性不同主要是因为三维网络的缠绕度、分子交联的数量和属性、形成网络各单元的相互吸引和排斥以及与不同溶剂作用的差异等原因引起的。胶凝机制的不同可通过对几种常见食品胶的不同胶凝特性说明来理解。明胶的胶凝特性就比较特别，它能形成蛋白质类的颇具弹性的凝胶；卡拉胶需在有钾离子条件下能形成碳水化合物类的螺旋式凝胶，这也是其他一些海藻胶和碳水化合物的成胶方式；海藻酸钠能通过与钙离子发生化学反应同时形成交联而获得一种特殊的凝胶。根据1976年Trowell对膳食纤维下的定义“不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素”，绝大多数食品胶均属多糖类物质，摄食后一般均不能被人体消化、吸收，尽管其中部分食品胶如果胶物质、树胶及海藻胶等可被部分肠道微生物分解，甚至将它们归为可部分消化的纤维物质，但可以肯定多糖类食品胶都属于膳食纤维，并且大部分是水溶性膳食纤维，这预示着多糖类食品胶有着许多重要的生理作用。近年来国内外对多糖类食用胶作为膳食纤维的生理作用的研究报道较多，如瓜尔豆胶、果胶、魔芋胶、壳聚糖和黄原胶等，它们作为膳食纤维都有着显著的生理功效。可见，绝大多数食品胶应用于食品中时，不仅有着增稠、胶凝以及乳化稳定、悬浮等功能作用，对维持和改善食品组织结构也起着重要作用，并且还能发挥膳食纤维的功能保健作用。食品胶也作为脂肪取代物较广泛地应用于低脂食品、疗效食品和保健食品的生产中。尽管目前脂肪取代物有数十种，种类也不同，但大部分是以食品胶为主要原料或以食品胶体为关键成分的。对于淀粉及变性淀粉（化学改性胶）也是当今世界上使用量最大的一种多糖。淀粉也是多糖类食品胶，一般也具有增稠、胶凝等作用，但它除去部分抗消化性淀粉外都不属于膳食纤维，也就是说淀粉应用于食品中不具有膳食纤维的功能，并且其含热量很高。（四）乳化、稳定性食品胶添加到食品中后，体系黏度增加，体系中的分散相不容易聚集和凝聚，因而可以使分散体系稳定，可用于果汁饮料、啤酒泡沫、糕点裱花等食品体系的稳定。在食品中能起乳化作用的食品胶或亲水胶体并不是真正的乳化剂，作用方式也不是按照一般乳化剂的亲水亲油平衡机制来完成的，而是以好几种其他方式来发挥乳化稳定功能，但经常是通过增稠和增加水相黏度以阻止或减弱分散的油粒小球发生迁移和聚合倾向方式来完成的。有些食品胶，如阿拉伯胶和明胶也可以通过保护、覆盖胶体的作用方式达到稳定乳化的功能，即胶粒被体系吸收后在分散的小球粒或颗粒周围形成一覆盖膜层，并将电荷表面均匀分配给覆膜颗粒使其相互排斥而形成分散的稳定体系。也有一些亲水胶体能起到表面活性剂的作用，可以降低体系的表面张力以达到乳化稳定的功能。（五）作为被膜剂和胶囊许多食品胶可用作被膜剂，它们可被覆盖于食品表面，可以在食品表面形成一层保护性薄膜，保护食品不受氧气、微生物的作用，起保质、保鲜、保香或上光等作用。例如，与食用表面活性剂或保鲜剂并用可以用于水果、蔬菜的表面以保持新鲜度，因为这样可以防止其水分蒸发、调节呼吸作用、防止微生物侵袭及褐变；用于糖果等可防潮、防黏、赋予明亮光泽；也可生产可食性膜，如香肠肠衣。在这方面常用的食用胶有阿拉伯胶、CMC、壳聚糖、普鲁兰等。卵磷脂是食品乳化剂，适用于水包油或油包水的乳化体系。食品多是水包油型胶体，乳化剂的HLB值大于6时才能提供较好的乳化效果，而卵磷脂的HLB值为7，故具有均衡的亲水和亲油性，适用性广泛。卵磷脂是有效扩散溶液表面活性剂和许多粉状或粒状食品的润湿剂，在食品中加入适量的卵磷脂可以达到速溶效果。 卵磷脂具有防止或减缓食品结晶的作用。如果在含糖或油脂的食品中，加入05的卵磷脂，会改善食品的晶体结构或食品质地。 在富含直链淀粉的食品中加入少量卵磷脂，可起到防止淀粉老化的作用。 卵磷脂作为防粘分离剂，可使产品与产品加工机械、产品与产品包装之间不粘连，从而减少产品损失，有助于机械设备清洗。单硬脂酸甘油酯（单甘酯）基本物性：化学名称 单甘酯 / 亲水单甘酯 商品名单甘酯、 GMS 英文名 GLycerol Monostearate 分子式C21H42O4 结构式 1. 本品采用国内最先进工艺化学合成法精制而成。主要原材料为甘油和硬脂酸，该产品外观为白色或微黄色蜡状粉末或块状固体。该化学合成法生产的单甘酯不仅继承了分子蒸馏单甘酯的优良性能，而且在其基础上又赋予了其良好的亲水性，既可用作水包油型乳化剂，也可用作油包水型乳化剂，特别是水包油型乳化剂是乳化剂中的佼佼者，该产品能显著降低油水体系的界面张力，在一定浓度范围内超过其他乳化剂在这方面的作用。2. 乳化剂最主要的特性是使已形成的乳状液稳定，在一些食品应用中，此过程比初始的分散作用更重要更有意义。这类食品中聚结和失稳现象是我们所不希望发生的，亲水性单甘对乳状液具有良好的稳定性。3. 化学合成单甘酯不仅具有分子蒸馏单甘的特性，而且其乳化性能更加优越，消泡、起泡、稳泡性能更加优良。 4. 亲水单甘酯是一种优质高效食品乳化剂和表面活性剂，用于面包、糕点、饼干、人造奶油、巧克力、冰淇淋、方便面、豆制品及蛋白类饮料，且有良好的乳化稳定、分散、消泡、保鲜、抗淀粉老化硬结等作用，是国际上公认的无毒、无限量使用的食品添加剂。 5. 在塑料橡胶类制品、纺织、日化、医药等行业中也有较广泛的应用。它除 了具有 乳化作用外还兼有发沉、消沉、防老及控制脂肪酸凝聚的作用，是一种典型的非离子型表面活性剂。 用 途： 1. 食品糖果的添加剂，作乳化剂添加巧克力、人造奶油、冰淇淋等或作表面活性剂用。 2. 米面制品上的应用 , 能增加生面团的紧密性和明显提高面条的弹性，面条制品在沸煮时不易糊烂，减少煮水混浊，食用时口感良好。 3. 冰淇淋上的应用 , 可使冰淇淋各组分混合均匀，组织细腻嫩滑，膨化适度，品尝时口溶性好，避免冰晶形成，提高保形性和贮存稳定性。 4. 糕点上的应用 , 可作蛋糕的起泡剂。能促进蛋白起泡性，在制作蛋糕时能形成 蛋白单甘酯 的复合体，有效地帮助蛋糕打搅起泡，产生稳定的气泡膜，从而制出稳定细小气泡、容积明显增大的糕点。 5. 食用油脂、乳制品上的应用 , 人造奶油、起酥油、花生酱、蛋黄酱、沙拉酱、蚝油等产品，都需要加入单甘酯作为乳化剂和稳定剂，以调整油脂结晶作用，防止油水分离、分层现象发生，提高所制产品质量。炼奶、麦乳精、乳酪、速溶全脂奶粉等乳制品，单甘酯是其良好的乳化剂，可提高速溶性，防止沉淀、结块结粒、改善产品质量。粉末油脂制品如咖啡伴侣，单甘酯是其主要的乳化剂。 6. 饮料上的应用，如豆奶、花生奶、乳酸奶、可可奶、杏仁奶等，可显著提高溶解度和稳定性，防止沉淀、分离现象，延长货架寿命。 7. 生产化妆品、护肤剂香脂、冷霜、发乳等原料。8. 医药方面可作药物软膏的优良乳化剂、生产酶制剂能提高淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维酶的活性。在饲料添加剂中能提高饲料的抗结块和抗氧化性能，延长饲料保存期。9. 本品可用作塑料薄膜的包覆剂、抗静电剂、防雾剂、剥离剂、增塑剂和乳化剂以及纺织原料的柔软整理剂和抗静电剂等等。 阿 拉 伯 胶 在 食 品 工 业 中 的 应 用 阿拉伯胶曾经是食品工业中用途最广及用量最大的水溶胶，目前的全世界年需要量仍保持在大约 4-5 万吨 。 阿拉伯胶具有 良好的乳化特 性，特别适合于水包油型乳化体系 ，广泛用于乳 化香精中作乳化稳定剂 ；它还具有良好的成膜特性 ；做为微胶 囊成膜剂用于将香精油或其它液体原料转换成粉末形式，可以延 长风味品质并防止氧化，也用作烘焙制品的香精载体。 阿拉伯 胶能阻碍糖晶体的形成，用于糖果中作抗结晶剂，防止晶体析，也能有效地乳化奶糖中的奶脂 ，避免溢出；还用于巧克力表面 上光，使巧克力只溶于口，不溶于手；在可乐等碳酸饮料中阿拉 伯胶用于乳化、分散香精油和油溶性色素，避免它们在储存期间 精油及色素上浮而 出现瓶颈处的色素圈；阿拉伯胶还与植物油 及树脂等 一块用作饮料的雾浊剂以增加饮料外观的多样性 。 营养学上，阿拉伯胶基本不产生热量，是良好的水溶性膳 食纤维 ， 被用于保健品糖果及饮料 。在医学上阿拉伯胶还具 有降低 血液中胆固醇的功能。阿拉伯胶也广泛用于其它 工业 。 在食品工业中的应用可归纳为 ：天然乳化稳定剂，增稠剂、悬 浮剂、粘合剂、成膜剂, 上光剂 ， 水溶性膳食纤维等。 l阿 拉 伯 胶 在 食 品 中 应 用 典 型 产 品 应 用 功 能 用 量 可乐型碳饮料软饮料中乳化及稳定配方中的香精油及油溶性色素，提高二氧化碳的保持能力 0.1-.0.5% 乳化香精 乳化及稳定配方中的 精油12-15% 微胶囊粉末香精粉状油 (精油 ) 喷雾干燥生产微胶囊 中的成膜剂以防止产 品氧化，延长风味保 质期 ; 喷雾干燥生产 油粉中的成膜剂油含量的 1-2倍 6 巧克力，尖果仁上光剂/成膜剂 (提高光泽，不溶于手，避免油脂氧化 。 用30%胶液 喷雾 糖果， 奶糖； 胶姆糖；咳嗽糖 无糖糖果 用作抗结晶剂；防止蔗糖晶体析出，有效地乳化奶糖中的奶脂 ， 避免奶脂溢出。 30-50% 烘焙制品 表面上光剂；烘焙制品的香精载体 30% 粉状果汁，可溶性肉 粉 增 稠 剂 0.1-2% 复合维生素饮料 ，含油溶性功能 成分饮料 乳 化 分 散 稳 定 剂 0.1-0.5% 保健饮料 可溶性膳食纤维，降低胆固醇 5-10% 啤 酒 稳 定 啤 酒 泡 沫 0.1-0.5% 人参粉片/蒜粉片 粘合剂 ， 上光剂 10-20% 含油酱菜 乳化分散及口感改进剂 0.5-1% l阿 拉 伯 胶 的 性 质 天然阿拉伯胶块多为大小不一的泪珠状，略透明的琥珀色；精制胶粉则为白色；无味可食。阿拉伯胶干粉非常稳定可以长久储存。 l 溶 解 度： 阿拉伯胶具有高度的水中溶解性及较低的溶液 粘度，能很容易地溶于冷 / 热水，可配制成50浓度的水溶液而仍具有流动性，这是其它亲水胶体所不具备的特点之一。但不溶于乙醇等有机溶剂 。 l粘 度： 5% 水溶液的粘度低于5 厘泊； 25% 水溶液的粘度约 80-140 厘泊 (25C，2 小时后 Brookfield 转子粘度计 RVF 型，转速 20rpm)。在常温下都有可能调制出50%浓度的胶液，阿拉伯胶是典型的“高 浓 低 粘”型胶体。 一般而言，喷雾干燥的产品比原始胶的粘度略低些 。 l酸 稳 定 性 ：因为阿拉伯胶结构上带有酸性基团，溶液的自然pH 值也呈弱酸性，一般在pH 4-5 (25% 浓度 )。溶液的最大粘度约在pH 5-5.5 附近，但在 pH 值在4-8 范围内变化对其阿拉伯胶性状影响不大，具有酸环境较稳定的特性。当pH 值低于3 时，结构上酸基的离子状态趋于减少，从而使得溶解度下降，而粘度下降 。 l乳 化 稳 定 性 ：由于阿拉伯胶结构上带有部分蛋白物质及结构外表的鼠李糖， 使得阿拉伯胶有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。 但不同来源树种的阿拉伯胶其乳化稳定效果有差别；一般规律， 鼠李糖含量高，含氮量高的胶体，其乳化稳定性能更好些。 因此 ABC- 4197 胶在乳化稳定方面比 ABC-4638 胶更好, 常用于可乐/雪碧等基料中乳化配料中的精油，也用于保健品饮料中乳化油溶性成分。 阿拉伯胶还具有降低溶液表面张力的功能，用于稳定啤酒泡等。 l热 稳 定 性 ： 一般性加热胶溶液不会引起胶的性质改变 ， 但长时间高温加热会使得胶体分子降解，导致乳化性能下降 。 l兼 容 性 ： 阿拉伯胶能与大部分天然胶和淀粉相互兼容, 在 较低 pH 条件下， 阿拉伯胶与明胶能形成聚凝软胶用来包裹油溶 物质 。刺槐豆胶中文别名： 角豆胶； 洋槐豆胶, 槐豆胶, 长角豆胶刺槐豆胶的性质与功能: 无色，无味的植物胚乳精制多糖，主要含有甘露糖及半乳搪其最重要的特点是它与琼脂、丹麦琼脂、卡拉胶及黄原胶等亲水胶体有良好的凝胶协同效应，可使复合后的用量水平很低并改善凝胶组织结构。刺槐豆胶与其它天然胶产生协同果，可大大增加其粘度、凝胶能力及强度；根据不同配比，可制成各种弹性和脆性规格的胶冻。如刺槐豆胶与黄原胶等可形成有弹性的凝胶，胶冻强度取决于二者比例。刺槐豆胶不溶于酒精等有机溶剂和油脂。PH 值 的变化在 3-11范围内对其胶溶液的性状影响均不大。刺槐豆胶还能与其它卡拉胶, 黄原胶等等天然胶产生协同效果，可大大增加其粘度和成胶特性；根据比例不一，可制成各种弹性和脆性规格的胶冻。刺槐豆胶的粘度与其协同效应能力无关。在食品工业上，刺槐豆胶常与其它食用胶复配用作增稠剂、持水剂、粘合剂及胶凝剂等。用刺槐豆胶与卡拉胶复配可形成弹性果冻，而单独使用卡拉胶则只能获得脆性果冻。应用用途宠物罐头刺槐豆胶海藻胶与氯化钾复配广泛用作宠物罐头中的复合胶凝剂冰淇淋稳定剂刺槐豆胶/卡拉胶/CMC的复合是良好的冰淇淋稳定剂，用量为0.1-0.2奶制品及冷冻奶制品甜食刺槐豆胶还用在奶制品及冷冻奶制品甜食中充当持水剂，增进口感以及防止冰晶形成奶酪生产可加快奶酪的絮凝作用，增加产量并增进涂布效果 (用量为0.2-0.6)肉制品、西式香肠改善持水性能以及改进肉食的组织结构和冷冻/熔化稳定性膨化食品在挤压加工时赋予润滑作用，并且能增加产量和延长货架时间面制品控制面团的吸水效果，改进面团特性及品质，延长老化时间米饭食味改良剂：本剂是在食品用亲油性表面活性剂和亲水性表面活性剂中，添加防变质剂和增量剂配制而成的米饭食味改良剂。日常所吃米饭，决定其食味的重要因素之一，是米粒的含水率和含水状态。精碾后的白米，含水率不足14，呈低水分状态。当做饭浸米时，由于白米腹侧构成水的渗透通路的细胞间隙较多，于是便会受到急速给水，