食品增稠剂及其应用.doc

食品增稠剂及其应用 摘要：增稠剂是一种在食品工业中有着广泛用途的食品添加剂。本文简要介绍了食品增稠剂的种英、作用、影响作用的因素、应用及其研究现状，并对食品增稠剂的前景进行了展望。关键词：食品；添加剂；增稠剂主要观点：1食品增稠剂的种类、作用、影响作用的因素及在食品工业中的应用。2食品增稠剂的研究现状及前景展望。术语解释：1食品增稠剂：食品增稠剂通常是指能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成粘稠、滑腻或胶冻液的大分子物质。又称食品胶。2胶凝作用：溶胶或溶液在适当条件下转变为凝胶(冻胶)的过程。胶凝时胶体失去聚结稳定性。但仍有动力学稳定性，是特殊的半固体状态，胶体质点相互联结，形成网状结构，结构空隙中填满液体，不生成沉淀。3假塑性流体：非牛顿流体的一种，是指无屈服应力，并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。食品增稠剂通常是指能溶解干水中，并在一定条件下充分水化形成粘稠、滑腻或胶冻液的大分子物质，又称食品胶。它在食品工业中被用于充当胶凝剂、增稠剂、乳化剂、成膜剂、待水剂、黏着剂、悬浮剂，晶体阻碍剂，泡沫稳定刑，润滑剂等，是一类具有重要作用的食品添加利。1 食品增稠剂的种类在食品中需要添加的食品增稠剂其量甚微，通常为千分之几，但却能有效又经济地改善食品体系的稳定性。其化学成分大多是天然多糖及其衍生物(除明胶是由氨基酸构成外)，广泛分布于自然界。迄今世界上用于食品工业的增稠剂约有40余种，根据其来源，大致可分为四类。11由植物渗出液制取的增稠由不同植物表皮损伤的渗出液制得的增调剂的功能是人工合成产品所达不到的。其成分是一种由葡萄糖和其他单糖缩合的多糖衍生物，在它们的多羟基的分子链中，穿插一定数对其性质有一定影响的氧化基团，这些氧化基因，在许多情况下羟基占很大比例。这些羟基常以钙，镁或钾盐的形式存在，而不以自由羟基的形式存在。阿拉伯胶、刺梧桐胶均属于此类增稠剂。12由植物种子、海藻制取的增稠剂由陆地、海洋植物及其种子制取的增稠剂，在许多情况下，其中的水溶性多糖相似于植物受刺激后的渗出液。它们是经过精细的专门技术处理而制得的，包括选种种植布局、种子收集和处理，都具有一套科学方法。正如动植物渗出液一样，这些增稠剂都是多糖酸的盐，其分子结构复杂。常用的这类增稠剂有瓜尔胶、卡拉胶、海藻酸盐等。13由动物性原料制取的增稠剂这类增稠剂是从动物的皮，骨，筋，乳等提取的，其主要成分是蛋白质，品种有明胶，酪蛋白等。14以天然物质为基础的半合成增稠剂这类增稠剂按其加工工艺又可分为两类：一是以纤维素、淀粉为原料，在酸，碱、盐等化学原料作用下，经过水解、结合、提纯等工艺制得。其代表的品种有羧甲基纤维素钠变性淀粉、海藻酸丙二醇酯等。二是真菌或细菌(特别是由它们产生的酶)与淀粉类物质作用时产生的另一类用途广泛的食品增稠剂，如黄原胶等。它是将淀粉几乎全部分解为单糖，紧接着这些单糖又发生缩聚反应再缩合成新的分子。这种新分子的大分子链具有以下的特点：每一个葡萄糖残基除了第四碳原子仍保留原有的结构之外，部分或全部地发生羟基部位的部分氧化、大分子链间的交联、羟基上的氢原子被新的化学基取代等反应。2 食品增稠剂的作用及其影响作用的因素21食品增稠荆的作用211稳定作用食品增稠剂可使加工食品组织更趋干稳定状态，使食品内部组织不易变动，因而不易改变品质。在淀粉食品中有防老化作用t在冰淇淋等食品中有防止冰晶生成的作用，在糖果制品中可防止结晶析出在饮料、调味品和乳化香精中具乳化稳定作用；在啤酒、汽酒中有泡沫稳定作用。212胶凝作用食品增稠剂是果冻、奶冻、果酱、软糖和人造营养食品等的胶凝剂和赋犁剂。作为食用凝胶的增稠剂，它们各具特长，彼此难以取代，琼脂是目前较好的胶凝形成剂，其凝胶坚实、硬度较高，但弹性较小。明胶凝胶坚韧而富有弹性，能承受一定的压力。海藻酸钠胶凝条件低，其热不可逆性特别适用于人造营养食品。果胶在胶凝时能释放出一种较好的香味，适用于果味食品。213保水作用增稠剂具有强烈的水化作用，在肉制品、面包、糕点等食品中，它不仅能起到组织改良作用，而且叮使水分不易挥发，即提高产品产量，又增加了口感。214其它作用除上述作用外，增稠剂还可作为果汁、酒和某些调味品的澄清剂，烘烤食品品质改良剂；在食品加工中还可作起泡剂，保香剂和脱膜剂等。22影响增稠剂作用的因素食品增稠剂对保持食品(流态食品、冻胶食品)的色、香、味、结构和食品的相对稳定性起相当重要的作用，这种作用的大小又取决于增稠剂分子本身的结构和它的流变性。221增稠剂相对分子质量及结构对粘度的影响增稠剂主要以碳水化合物类单体或氨基酸类单体组成的聚合物为主，分子量一般都很高。分子量的大小对增稠剂的流变性具有很大的影响，分子量不同，流变特性也不一样。也就是说分子量的大小对增稠剂的流变性具有很大的影响。同一种增稠剂品种，平均相对分子质量越大，其粘度也越大。一般增稠剂在溶液中容易形成网状结构或具有较多亲水基团的胶体，具有较高的粘度。因此，具有不同分子结构的增稠剂，即使在相同浓度和其他条件下，粘度亦町能有较大的差别。222增稠剂溶液的浓度与粘度之间的关系多数增稠剂在较低浓度时，随着浓度增加，溶液的粘度增加，符合牛顿犁液体的流变学特点，而在较高浓度时呈现假塑性。PASopade等人研究了市面上六种增稠剂(GuarcolKeltrol，Novartis，Nutricia，QuikThik，瓜尔胶)在水中和树莓兴奋性饮料中的黏性特征。这些增稠液表现出了剪切降粘特性，而且放置24h后它们的黏性并没有受到明显的影响。它们的黏性像密度和屈服应力一样会随着浓度的增大而增大。以瓜尔豆胶为原料的Guarcol和瓜尔胶表现出最高的屈服应力。而淀粉基Novanis和Numda在水中所表现的屈服应力比那些以黄原胶为原料的增稠剂(Keltrol和QlikThik)所表现的屈服应力要大的多吲。223切变力对增稠剂溶液粘度的影响增稠剂溶液的假塑性产生的粘度除了牛顿粘度以外还包括与溶液体系内部结构有关的结构粘度。由于增稠剂分子的高分子质量和分子的刚性，因而在较低的浓度时就具有较高黏度。切变力的作用是降低分散相颗粒间的相互作用力，在一定的条件下，这种作用力愈大，结构黏度降低也愈多。徐琼研究了剪切速率对辛烯基琥珀酸马铃薯淀粉酯表观粘度的影响，结果发现当温度一定时，随着剪切速率的增加，酸解辛烯基琥珀酸马铃薯淀粉酯的表观粘度呈下降的趋势，呈现剪切稀化现象口1。杨永利等研究了剪切力对苦豆子胶溶液粘度的影响，研究发现随着切变速度的增加，苦豆子胶溶液的粘度降低。具有假塑性的液体饮料或食品味料，在挤压、搅拌等切变力的作用下发生的切变稀化现象，有利于这砦产品的管道运送和分散包装。224温度对增稠剂溶液粘度的影响随着温度升高，分子运动速度加快，一般溶液的粘度降低。徐琼研究了温度对淀粉糊粘度的影响，研究发现当剪切速率一定时，不同取代度的辛烯基玻拍酸淀粉酯的表观粘度随着温度的升高而降低口1。这是由于体系温度上升，促进淀粉分子运动，聚集体结构被打破，同时液体发生膨胀，使每一个淀粉分子平均占有体积增加，流动性增强，导致体系的表观粘度降低。Jeffrey JResch等人研究了温度对喷雾干燥衍生乳清蛋白浓缩物(sdWPC)和冷冻干燥衍生乳清蛋白浓缩物(fawPc)流变特性的影响。衍生乳清作为增稠剂应用于饮料中。当温度从10增加到50，sdwPC和fdWPC的黏性都逐渐降低；温度从50增到70时，粘度衰减程度降低，最终达到稳定；温度由70增加到80，fdWPC的粘性有细微降低，超过80后粘性增加；而sdWPC样品在超过70后粘性显著降低，直到升温过程的最终也没有增加。这种现象取决于残留在这两种物质中的非变性蛋白的量。高温下，天然蛋白结构打开并交互作用，导致粘度的增加和可能的网状结构的产生。这两种物质在降温过程中的粘度比最初的升温过程中的粘度要大，对fdWPC的影响更明显。这是因为有更多的能展开并交互作用的蛋白质存在于fdWPC中。225 pH值对增稠剂溶液粘度的影响体系的pH值与增稠剂的粘度及其稳定性有着极密切的关系。Kohyama等(1990)观察了pH值对魔芋甘聚糖粘度等指标的影响，结果表明，在pH值3以和在pH值115以上粘度迅速上升，在pH值39之间度稳定。蔡为荣等人对增稠剂瓜儿豆胶性质及其配性进行了研究，发现出pH在3510之间瓜尔豆的粘度变化不大；pH10后，粘度显著下降，可能着0H一离子的增多，瓜尔豆胶与溶剂间氢键结合更少。226增稠剂的协同效应增稠剂混合复配使用时，增稠剂之间会产生一种粘度叠加效应，这种叠加可以是增效的，如鹿角藻胶和刺槐豆胶及CMC与明胶等，混合溶液经一定时间之后，体系的粘度大干各组分粘度之和，或者形成更高强度的凝胶；这种叠加也可以是减效的，如80的黄原胶和20的阿拉伯胶混合时，混合液有最低的粘度，比任一组分粘度都低。杨永利等研究r皂荚胶和黄原胶的复配胶特性，结果发现增稠剂复配后黏度大幅度增加，但耐盐性较低。林炜等研究了K一卡拉胶与食品胶的相互作用，试验发现K一卡拉胶与刺槐豆胶，魔芋精粉之间有凝胶增效作用，而K一卡拉胶与琼脂、黄原胶、瓜尔豆胶、果胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠、木薯淀粉、D一环糊精、明胶之间产生凝胶拮抗作用，并且魔芋精粉与1c一卡拉胶结合，可以改变魔芋精粉的凝胶条件，有利于扩大魔芋精粉的应用范围驯。227有机溶剂对增稠剂的增效效应当在极性有机溶剂中或有机极性溶剂的水溶液中加入某些增稠剂时，由于体系中的氢键和分子间力的作用，可以形成一定的结构黏度，使体系的黏度高于体系中任何一组分的黏度。这种有机溶剂，可以选作增稠剂薄膜的增塑剂。例如，对CMC薄膜，甘油就是良好的增翅剂。3 食品增稠剂的应用31在肉制品加工中的应用增稠剂不仅赋予肉制品良好的口感，并且可以增加肉制品的结着性与持水性，减少油脂析出、提高出品率。目前，肉类工业中常用的增稠剂主要有淀粉、变性淀粉、大豆蛋白、明胶、琼脂、黄原胶，卡拉胶、瓜尔豆胶、复合食用胶及禽蛋等。如在在西式火腿类制品中加入大豆蛋白以提高其出品率，增加蛋白质的含量，并赋予产品以良好的组织形态；在火腿肠罐头中添加明胶，可形成透明度良好的光滑表面，同时H丁增加产品的弹性，在方火腿、圆火腿、午餐肉、红肠等肉糜制品中使用黄原胶可明显提高制品的嫩度、色泽和风味，还可以提高肉制品的持水性，从而提高出品率。32在饮品中的应用由于增稠剂在饮品中具有增稠、稳定、均质、乳化胶凝作用、掩蔽、矫味、澄清及泡沫稳定等作用，被广泛应用于饮品加工中。孟岳成等研究了增稠剂对嗜酸乳杆菌发酵豆乳饮料稳定性的影响，结果表明，在单因素实验中，果胶、CMC、黄原胶的添加量分别为06、O5、005时，产品稳定性最好；复配后最佳的配比为：果胶为011、CMC为023，黄原胶为005，此时产品的沉淀率最小即稳定性最好“引。罗玲泉等研究了增稠剂对搅拌型酸乳感官品质的影响，试验结果表明果胶、变性淀粉、明胶增稠剂分别添加05、04、O2时感官最佳。复配时最佳添加量分别为01、O12、O05，总添加量约为027，此时能获得最佳的酸乳感官品质”3。吕心泉等用卡掩胶、琼脂、CMC、黄原胶、瓜尔豆胶、槐豆胶和魔芋精粉复配增稠剂，应用于调制奶、植物蛋白饮料中，体系稳定，口感丰厚。33在面制品中的应用增稠剂是一类常用的面条改良剂，在食品工业中有很广泛的用途。研究表明，增稠剂可以提高面制品的韧性和滑爽性，可以降低面条的蒸煮损失，增加咬劲，改善表面状态，大大提高面条的综合品质。翟玮玮研究了增稠剂对面条品质的影响，结果发现增稠剂对感官评分的影响大小依次为魔芋胶瓜儿豆胶海藻酸钠黄原胶，最佳添加量为黄原胶035、海藻酸钠025、瓜儿豆胶030、魔芋胶025，此时面条的感官评分为903分陈洁等研究了增稠剂对热风干燥方便面的吸水率、蒸煮损失、最大拉伸力、TPA(硬度胶着性、咀嚼性)及剪切硬度的影响变化规律，研究表明增稠剂的适量使用，可以显著提高热风干燥方便面的综合品质。在实验的5种增稠剂中，瓜尔胶、黄原胶、魔芋精粉对面条的改良效果相比CMC和聚丙烯酸钠要好很多，且瓜尔胶的最佳添加量为04、黄原胶的最佳添加量为03、魔芋精粉的最佳添加量为02u 6。李昌文等对速冻水饺常常出现冻裂、蒸煮后韧性差、耐煮性差等品质问题进行了研究，研究表明添加适量的羧甲基纤维素钠和黄原胶，可以有效提高速冻水饺的韧性和耐煮性。34在调味品中的应用食品增稠剂具有增稠，增浓、稳定、耐盐耐温、抗沉淀、防瓶垢生成等特点，被广泛应用于食品调味料中。李琼等研究了天然肉味香精制备中增稠剂的选择及工艺优化，实验结果表明，选择5羧甲基纤维素作为肉味香精的胶体，6070水浴加热溶解，搅拌30min，胶体溶解后，放置2448h后溶胀再用于制备肉味香精，产品增稠性能好，无色无味”引。自卫东研究变性淀粉对蚝油的稳定性作用，对比了四种不同变性淀粉的稳定性，实验表明，C一67变性淀粉效果最好，K一7373、K7467较好，D一828次之，但其相差不大且变性淀粉D一828 45，CMC 03，黄原胶02配合制作的蚝油效果最好，组织形态上可与C一67相比，且成本较低。35在果冻、冰淇淋中的应用增稠剂添加到果冻、冰淇淋中，可起到增稠、胶凝等作用。秦慈彬等以魔芋粉、啤酒、新鲜果肉辅以胶凝剂为主要原料，运用正交试验法对果冻的加工工艺进行研究。实验所得最佳工艺为：魔芋09，卡拉胶05，海藻酸钠02，黄原胶0005，磷酸氢钙004，柠檬酸钾005，柠檬酸16，自沙搪5，甜蜜素01，啤酒30。所得的果冻凝胶效果最好，口味良好，清凉爽口，色泽透明幢0|。刘梅森等考察魔芋胶对软冰淇淋品质的影响。结果表明，在没有乳化剂存在情况下，魔芋胶对软冰淇淋浆料黏度起增大作用，能提高膨胀率，但软冰淇淋的硬度和抗融性即保型性较差。冰淇淋的微观结构比较好，气泡数量比较多，大小比较接近，分别比较均匀，这与其膨化率较高的作用相一致旧”。36在焙烤食品中的应用饼干、面包、蛋糕等焙烤食品的质量与面粉的质量有很大关系。一些面筋含量低的面粉，如面筋含量在30以下，一般不适宜做面包和饼干。由于面粉面筋含量低，用于生产面包，发酵效果不好，不易胀发；用于生产饼干，则是破碎率增加；用于生产蛋糕，由于韧性不好烘烤后脱盒困难，易破碎。在这些食品中加入002一02的增稠剂一海藻酸纳，均能使其质量提高。用于生产饼干、蛋卷，主要是可减少其破碎率，试验结果表明破碎率降低70一80。产品外观光滑，防潮性好；用于生产面包、蛋糕，是使其膨胀，体积增大，质地酥松，减少切片时落下粒屑，还能防止老化，延长保藏期。37在其他食品中的应用增稠剂作为一种食品添加剂，在食品工业中具有广泛的用途，除在上述食品中应用外，还可以应用于保鲜、罐头、保健、糖果等食品中。把鱼，肉，家禽等食品在05一2的海藻酸钠溶液中浸过之后，再与氯化钙溶液作用，可生成一种叮塑性薄膜，这种薄膜CO：透过率高，氧气的透过率低，在冷冻贮藏过程中可防止食品水分蒸发而引起的干耗，并能有效地抑制腐败微生物的繁殖，从而延长了食品的保藏期。实验表明，对新捕获的海鱼采用成膜保鲜方法，可使其保鲜期延长一倍以上；在肉或鱼罐头生产过程中加入卡拉胶作为凝固剂，海藻酸盐具有抑制血清和肝脏中的胆固醇、总脂肪和总脂肪酸浓度上升的作用，并具有抑制人体吸收放射性锶和镉的作用以及整肠和抑制病毒的作用，因而可用作低热值保健食品和疗效食品，通常将海藻酸盐与辅料配合后，加水溶解，混合均匀，再固化，制成颗粒状、面条状或纤维状食品；以琼脂作为凝胶剂生产琼脂软糖，透明度好，具有良好的弹性、韧性和脆性，多制成水果味型、清凉味型和奶味犁。4 食品增稠剂的研究现状近年来，我国对增稠剂新产品的开发、物理特性及应用等进行了大量的研究，但真正实现产业化、规模化的比较少。目前，我国增稠剂生产厂家以1030人左右的中小型企业为主(著名外资、合资公司除外)，规模小，技术力量薄弱，自主开发能力较差，对产品的检测能力不够。而国外的增稠剂生产厂家几乎多是一些中大型企业，开发能力和产品更新能力较国内企业强。如日本某综合型食品添加剂公司，其增稠剂和乳化剂的研究人员加起来就有50名左右，其中有博士学位的有45名，其余则主要是硕士毕业生。从原料的基础研究到产品的应用开发都有专门的人员担任。结束语：中国的增稠剂市场是一个刚刚起步的新兴市场，是一个朝阳产业，虽然现在市场规模与人口比起来相对较小，但随着人民生活水平的提高，消费者对食品的品质、外观、风味等要求越来越高，增稠剂作为改善食品特性的一种常用的食品添加剂，其发展的势头是非常良好的，而且增长空间也是非常巨大的。只要政府适当扶持和企业自身加强技术力量的储备和投入，利用高新技术开发出的安全、健康、价低、质优的新型食品增稠剂将具有广阔的市场前景。 参考文献【1】黄来发，洪文生，黄皑，等食品增稠荆【M】北国轻工业出版社，20f)O：1-2【2】代欣欣，李汴生食品增稠剂流变学研究综述m中国食品添加剂，2007(4)：139 【3】徐琼辛烯基琥珀酸马铃薯淀粉酯的制备、性质及应用研究【D】浙江大学硕士学位论文2()06：4648【4】杨永利，李春，郭小平，等苦豆子胶的流变性研究【J】食品科学，2003，24(12)：51【5】李志西，张莉，李巨秀板栗淀粉的特性研究U】西北农业大学学报，2000，28(4)：2127【6】Resch，JJ，Daubert，cR，Foegeding，EAAofon thecomparisondqing opentions rheolo西caofwheyproperties pmtein thickeIling ingredientS】of Food Scien