第三章食品增稠剂.ppt

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1、第三章食品增稠剂,第一节食品增稠剂的基本理论,一、食品增稠剂的定义及基本功能 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。 能增加流体或半流体食品的黏度，并能保持所在体系的相对稳定。,二、食品增稠剂的分类 食品增稠剂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。已有40余种，根据其来源，大致可分为四类。 由植物渗出液制取的增稠剂 由植物种子、海藻制取的增稠剂 由含蛋白质的动物原料制取的增稠剂 以天然物质为基础的半合成增稠剂,由植物渗出液制取的增稠剂,在含多羟基的分子链中，穿插一定数量氧化基团（羧基占很大比

2、例）。这些羧基常以钙、镁或钾盐的形式存在，而不以自由羧基的形式存在。,植物表皮损伤的渗出液,葡萄糖和其他单糖缩合的多糖衍生物,来源,成分,结构,增稠剂,阿拉伯胶,黄蓍胶,由植物种子、海藻制取的增稠剂,来源,陆地、海洋植物及其种子,成分,水溶性多糖,种植布局,选种,种子收集,处理,多糖酸的盐,增稠剂,卡拉胶,瓜而胶,海藻酸,分子结构复杂,由含蛋白质的动物原料制取的增稠剂,来源,从动物的皮、骨、筋、乳等原料中提取的,成分,蛋白质,增稠剂,明胶,蛋白冻,皮冻,以天然物质为基础的半合成增稠剂,按其加工工艺分类,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、缩合、提纯等工艺制得。,羧甲基

3、纤维素钠,变性淀粉,海藻酸丙二醇酯,三、 食品增稠剂的特性比较,增稠剂,食品,口味,外观,形状,贮存,特性,目的,改善,赋予,胶凝,琼脂,阿拉伯胶,卡拉胶,产品体系,选用增稠剂所需考虑的因素,产品形态,产品加工,产品储存,经济性,凝胶、流动性、硬度透明、浑浊度,悬浮颗粒能力、稠度、风味、原料类型,焙烤、油煎、冷冻、再热,时间、风味稳定、水分和油分迁移,抗酸性,海藻酸丙二醇酯,食品增稠剂的特性,抗酸CMC,果胶,黄原胶,海藻酸盐,卡拉胶,琼脂,淀粉,增稠性,瓜尔胶,黄原胶,槐豆胶,魔芋胶,果胶,海藻酸盐,卡拉胶,CMC,琼脂,阿拉伯胶,凝胶热可逆性,卡拉胶,琼脂,明胶,低酯果胶,冷水中溶解性,阿

4、拉伯胶,瓜尔胶,海藻酸盐,快速凝胶性,琼脂,果胶,乳化托附性,阿拉伯胶,黄原胶,口味,果胶,明胶,卡拉胶,乳类稳定性,黄原胶,槐豆胶,阿拉伯胶,四 食品增稠剂的结构和流变性,作用大小,流变性,食品增稠剂,结构,食品增稠剂的黏度,增稠剂的协同效应,增稠剂的凝胶作用,浓度对食品增稠剂黏度的影响,较低浓度,牛顿液体的流变特性,较高浓度,假塑性,在浓度变化较小的范围内，随着食品增稠剂浓度的增加，含有食品增稠剂的溶液的黏度也增加。,Lg=a-bW,黏度,特性系数a、b,浓度 W,阿拉伯胶,阿拉伯胶水溶液的粘度最低,高度的分支结构,球状(不易伸展)形态,配制成50%浓度的水溶液而仍具有流动性,40%,牛顿

5、流体,假塑性流体,pH值对黏度的影响,介质的pH值与增稠剂的黏度及其稳定性的关系极为密切,随pH值发生变化,海藻酸钠,pH值510时,黏度稳定,pH值小于4.5时,黏度增加,海藻酸丙二醇酯,pH值为23时,沉淀析出,黏度最大,黄原胶,影响最小,温度对黏度的影响,温度升高,分子运动速度加快,溶液的黏度降低,可逆的下降,不可逆的下降,温度升高,化学反应速度加快,在强酸条件下,高分子胶体解聚,黏度的下降,黄原胶,海藻酸丙二醇酯,切变力对增稠剂溶液黏度的影响,在一定浓度的增稠剂溶液的黏度，会随搅拌、泵压等的加工、传输手段而变化。,具有假塑性的液体饮料或食品调味料，在挤压、搅拌等切变力的作用下发生的切变

6、稀化现象，有利于这些产品的管道运送和分散包装。,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，可以选做增稠剂膜的增塑剂。例如，对CMC薄膜，甘油就是良好的增塑剂。,有机溶剂对增稠剂溶液黏度的影响,增稠剂的协同效应,相乘效应,两种增稠剂混合溶液经过一定的时间后，体系的黏度大于体系中各组分黏度的总和，或者在形成凝胶后为高强度的凝胶。,卡拉胶和槐豆胶,黄原胶和槐豆胶,黄蓍胶和海藻酸钠,黄原胶和黄蓍胶,卡拉胶和槐豆胶体系,卡拉胶,线性高分子多糖,槐豆胶,有一定的支链,在卡拉胶和

7、槐豆胶形成的凝胶体系中，卡拉胶的双螺管结构与槐豆胶的无侧链区之间的强键合作用，使生产的凝胶具有更高的强度。,瓜尔胶,因为其侧链太密而不具有明显的增稠效应,叠加减的效应,两种增稠剂混合溶液经过一定的时间后，体系的黏度小于体系中各组分黏度的总和，或者在形成凝胶后为高强度的凝胶。,阿拉伯胶可降低黄蓍胶的黏度,阿拉伯胶可结合更多的水，制约了在水中可能溶胀的黄蓍胶糖的溶胀，降低了黄蓍胶溶液的黏度。,增稠剂的凝胶作用,凝胶是空间三维的网络结构,当体系中溶有特定分子结构的增稠剂，其浓度达到一定值，而体系的组成也达到一定的要求时，体系可形成凝胶。,大分子聚集,大分子链间的交联与螯合,大分子与溶剂的强亲合性,形

8、成凝胶,随着阳离子浓度是升高，果胶做形成的凝胶的强度，以及凝胶的熔化温度都升高了。,明胶溶液,1%2%,30以下,琼脂溶液,1%,3338,卡拉胶溶液,1%,阳离子K+和Ca2+的浓度为0.1%0.9%,2070,果胶溶液,1%,pH3,可溶性固体55%,室温,K+或Ca2+存在,增稠剂凝胶的触变,凝胶形成的三维网络结构是松弛的,切变力可以破坏松弛的三维网络结构,在切变力的作用下，凝胶有切变稀化、摇溶或者触变的现象,外力一停止，经过一段时间，已经摇溶或变稀的凝胶又可以冻结成凝胶。,第二节 海藻胶,海藻胶是从天然海藻中提取的一类食品胶,海藻酸及海藻酸盐,琼脂,卡拉胶,增稠性,稳定性,保形性,胶凝

9、性,薄膜成型性,保健,成为产销量最大的食品增稠剂之一,海藻酸和海藻酸盐,褐藻,来源,水溶性胶,水不溶性胶,分类,海藻酸的一价盐（海藻酸钠、海藻酸钾、铵等）,海藻酸衍生物,海藻酸,海藻酸的二价盐（镁、汞盐除外）,海藻酸的三价盐（海藻酸铝、铁、铬等）,海藻酸盐溶液的性质,部分海藻酸盐可以溶于水中，制成具有高度流动性的均匀溶液。起到增稠、稳定、乳化、分散和成膜的能力 。,影响海藻酸盐溶液流体性质的因素,温度,溶剂,浓度,pH值,温度,将海藻酸盐水溶液冷冻后，再重新解冻，其表观黏度不会改变。,温度升高,黏度下降,5.6,12%,温度降低,黏度增大,不会生成凝胶,海藻酸盐溶液具有抗冷冻的功能，可以用于冷

10、冻食品。,热降解,海藻酸盐的凝胶化,海藻酸盐可与大多数多价阳离子（镁和汞除外）产生交联反应。,随着多价阳离子浓度逐渐增加,海藻酸盐溶液,变稠,凝胶,沉淀,凝胶的形成,凝胶的性质,凝胶的制作,凝胶的形成,相邻的海藻酸盐链段间的两个羧基与多价阳离子间产生离子架桥交联，使海藻酸盐高分子链形成网状结构，限制了高分子链的自由运动。,所有海藻酸盐凝胶都是海藻酸盐分子间相互作用的结果,凝胶的性质,选择适当的胶凝剂，可以调节凝胶的结构和强度。钙是最常用于改变海藻酸盐溶液的流体性质和凝胶性质的多价阳离子，钙也可用于制备不溶性海藻酸盐纤维和薄膜。,热不可逆性,方法：把钙加到海藻酸盐体系中，能明显地改变其胶凝性质。

11、但是必须注意，如果加钙速度过快，有可能导致局部反应过快，影响整个体系的均匀性，生成不连续的凝胶。因此，尽量采用能缓慢溶解的钙盐，或者添加如三聚磷酸钠或六偏磷酸钠这类螯合剂，以便控制加钙的速率。,凝胶的制作,用于控制凝胶强度或凝胶时间的几项基本原则： 添加螯合剂会减弱凝胶生成作用，但是螯合剂添加量过低，有可能生成不连续凝胶。 降低钙含量可以得到较软的凝胶，增大钙含量则得到较硬的凝胶。但是，过量的钙则会导致产生不连续凝胶或沉淀。 在酸性体系中，添加可缓慢溶解的酸，可以加速凝胶的形成。,海藻酸盐与其他物质的相容性,海藻酸盐在溶液中与多种物质具有广泛的相容性，其中包括增稠剂、糖类、油类、脂肪、颜料等等

12、。 海藻酸盐与防腐剂的相容性 海藻酸盐与增稠剂的相容性 海藻酸盐与酶的相容性,海藻酸盐成膜性能,海藻酸盐具有良好的成膜性能。由海藻酸盐溶液薄层蒸发除去水分制成的薄膜，对油和脂肪是不渗透的，但是可以透过水蒸气，并且置于水中可以重新溶解。海藻酸盐薄膜在干燥状态下较脆，可以用丙三醇增塑。一般采用低相对分子质量、低钙含量的海藻酸盐，有利于制成较好的薄膜。,海藻酸盐的溶解方法,海藻酸盐是一种亲水性的聚合物，当将其投入到水中，如不加以搅拌，胶粒可能结团，其中心部分不易被水湿润，导致溶解速度缓慢，该使用带来麻烦。在生产在一般采用高剪切溶解的方法，即在不停在高速搅拌下，缓缓将胶粉添加到水中，连续搅拌直到成为浓

13、稠的胶液。在溶解过程中适当加热，或在溶解前加入适量的砂糖等干粉混合分散，也有助于海藻酸盐的溶解。,二、琼脂,1、琼脂的化学结构与性质 2、琼脂的物理性质 条状、片状、粉状，白、微黄；无气味 不溶于冷水、溶于热水 热稳定性高、酶不水解,3、琼脂凝胶的胶凝温度及融化温度 。琼脂凝胶是热可逆性凝胶，凝胶加热时融化，冷置后便凝固，能够重复进行。琼脂溶液的凝固点一般在32-43之间，而琼脂凝胶的熔点一般在75-90之间。熔点远高于凝固点是琼脂的特有现象，称为“滞后现象”。琼脂的许多应用优越性就体现在它的这种高滞后性。,4、琼脂的品质 凝胶强度、透明度、粘弹性、持水性 溶解度 0.1% 0.4% 0.6%

14、,琼脂在食品工业中的应用,琼脂具有胶凝性和凝胶的稳定性，在食品中工业中常被用作增量剂、增稠剂、乳化剂、胶凝剂、稳定剂、赋形剂、助悬剂、水分保持剂。 在糖果工业中，琼脂作为胶凝剂，主要用于制造软糖。根据琼脂的凝胶能力，软糖中的琼脂用量一般为1%-2.5%，碳水化合物以蔗糖为主，淀粉糖浆为辅，其比例约为3:2。用琼脂制造的软糖，其透明度、品质及口感均优于其它软糖。琼脂虽然作为传统的凝胶物质在糖果制作中长久应用，但实践表明其口感特性比较单一，近年来也常添加明胶、变性淀粉、果汁、果泥或瓜果等，这有助于糖果配合物料组成的多样性，有利于风味与口感的改进。顾勇等人研制的南瓜软糖，其配比为蔗糖200g、琼脂1

15、5g、南瓜250g、柠檬酸0.3g。生产出的产品酸甜适口，色泽金黄，嚼感细腻，有较好的弹性和韧性。,在禽类和肉类罐头中，琼脂作为胶凝剂和赋形剂，可以形成为有效粘合碎肉的凝胶，消除罐头中食品组织发生脆碎。其用量是罐头中清汤的0.2%-2.0%。在八宝粥、银耳燕窝、羹类罐头食品中，使用0.3%-0.5%的琼脂作为增稠剂、稳定剂，可以改善口感，使其他添加物分散均一，防止沉淀、分层。 琼脂用在饮料类产品中，可作为助悬剂，使饮料中固型物悬浮均匀，不下沉。其悬浮时间及保质期长，是其它助悬剂无法代替的。产品透明度、流动性更好，口感爽滑无异味。琼脂在果粒饮料中表现出优异的悬浮效果，当浓度为0.001%-0.0

16、05%时即可使果粒悬浮均匀。,在果冻制造过程中添加琼脂，可作为稳定剂和胶凝剂，使颗粒悬浮均匀，不沉淀，不分层。根据琼脂的胶凝能力，一般用量为0.15%-0.3%。 琼脂用于冷饮食品，如冰棒、冰淇淋等各种冷冻制品中，可减少冰晶，提高抗热融性，使产品更加爽口。在冰淇淋生产中，琼脂可改善冰淇淋的组织状态，提高冰淇淋的黏度和膨胀率，防止冰晶析出，使制品组织细腻轻滑，其使用量为0.3%左右。琼脂与刺槐豆胶、明胶相配合，对丰富冷饮食品的质地和提高香味稳定性方面起到极其优异的作用，并能防止脱水收缩和表面结皮。作为稳定剂的最佳浓度是：琼脂0.12%、刺槐豆胶0.07%、明胶0.2%。 琼脂可作为填充剂、膨松剂

17、和保水剂，广泛地用于多种焙烤食品中。如焙烤食品生产厂将琼脂用于曲奇饼、奶油夹心派的外壳、馅饼、糕饼甜心表层的酥皮、蛋白酥皮筒等。琼脂还可以作为填充剂和膨松剂，代替淀粉制造麦片糊、无淀粉面包和餐后点心。在焙烤食品中，琼脂使用量一般为0.1%-1.0%。,琼脂可有效降低奶制品的离浆性、增强稳定性和乳化性，广泛地应用于乳制品中。在法国软白干酪、奶油乳饼、发酵牛奶制品中添加琼脂，具有很好的稳定性和韧性，也有助于改善干酪的稠度和切片性。在乳制品中琼脂的用量一般为0.05%-0.85%，与甘露胶、黄原胶复合使用效果更好。 在糖衣食品中，琼脂可作为糖衣的稳定剂，还可以防止食品与包装的粘连。糖衣食品中琼脂的含

18、量通常为0.2%-0.5%。以需要的糖量为基准，琼脂的浓度达到0.5%-1.0%时，可作为油饼透明糖衣的稳定剂，从而提高透明糖衣的黏度和在油饼表面的黏着力，促使凝胶较快速凝固并增加柔韧性，以减少表面缺陷和裂纹。在应用中，琼脂通常与其他植物胶如瓜尔胶和槐豆胶混合使用。,琼脂用于肉制品加工，可以有效保持产品的风味。琼脂用于灌制香肠、熏制或腓制肉制品，可明显保护其胶体以防止风味散失。因此，烹调的火腿也可浇盖含有琼脂和抗坏血酸的溶液。包装以后，经琼脂处理过的肉制品比未处理的和只用抗坏血酸单独处理的肉制品更能保持原有的风味。 琼脂在酿造行业作为啤酒、酱油和食用醋的澄清剂以加速和改善产品澄清。琼脂以其独特

19、的物化性质，如高熔点、不易霉变的特性，作为明胶的替代品，替代明胶在各方面使用。,三、卡拉胶,原料藻: 主要是卡帕藻和麒麟菜两属的各种藻类，还使用角叉菜、杉藻、银杏藻、叉红藻、育叶藻属的各种藻. 结构: D- 半乳糖及其衍生物以a(13)和(14)糖苷键交替连接形成的线型聚合物. 根据14连接的a-D半乳糖单位的差异分为好多种.见下表1-7-4.不同类型卡拉胶重复二糖单位名称及来源.,性质 1） 外观:无臭,无味的白色至浅褐黄色粉末. （2）凝固性.能形成半固体状凝胶.在水中,K -. L-卡拉胶有凝固性,当将它们加水加热溶解后, 放冷时能形成透明的半固体状凝胶,且形成凝胶时必须有阳离子存在.（

20、与琼胶不同）K+, Ca+. 在一定范围内，凝胶强度随这些外加离子的浓度的增加而增强。卡拉胶与水形成的凝胶，在不引起降解的条件下具热可逆性。（加热时凝胶融化，放冷后又凝固）,（一） 卡拉胶溶解在热水中，其分子成不规则的蜷曲状。 （二） 当温度降到某一程度时，其分子向螺旋状转化，形成单螺旋体； （三） 温度再下降，分子间形成双螺旋题，为立体网状结构，这时开始有凝固现象。温度再下降，双螺旋体聚焦形成凝胶。,溶解性：水：主要溶剂是水，在热水中所有类型的卡拉胶都溶解； 乳：所有卡拉胶都溶入热的乳中； 有机溶剂：能溶入无水的肼中，与水混溶的有机溶剂，但浓度低时卡拉胶都能溶解，但有机溶剂的浓度增加到一定程

21、度时卡拉胶便被沉淀出来。,（4）反应性：卡拉胶因分子上带有半硫酸脂基团-R-O-SO3-, 具有很强的阴离子性，H+ 、K + 、Na + 、Ca 2 + 反应生成卡拉胶酸、钾盐、钠盐、钙盐；与蛋白质起反应，能稳定酪蛋白胶粒，在乳制品的制造中有很重要的地位。 （5）生理作用与毒性：是一种无毒而不被消化的植物纤维，昨天然食品添加剂；在啤酒的制造中，假如卡拉胶使蛋白质沉淀除去，起到澄清啤酒的作用，也可以用此原理除去废水中的蛋白质。,卡拉胶在食品工业中应用,（1）K-卡拉胶可用于巧克力牛奶中作稳定剂，也可作为冰激淋的稳定剂（0.05%用量） （2）面包和其它面包制品中加入卡拉胶可以改进口干、外观及蓬

22、松度 （3）卡拉胶也可用以制作果冻、果酱、酿酒业中的啤酒澄清（用量0.6-1.2%） （4）在牙膏生产中，同时加入K-卡拉胶和L-卡拉胶可使产品口感好，发泡程度高。,悬浮剂：彩珠、粒粒橙 澄清剂：啤酒,第三节阿拉伯胶,阿拉伯胶（Arabic gum）也称金合欢树胶，是一种 野生刺槐科树上的流出胶液。由于多产于阿拉伯国家而 得名。 阿拉伯胶为白色至深红色硬脆固体，相对密度1.31.4 之间，能溶于水及甘油，不溶于有机溶剂。,阿拉伯胶主要由分子量较低的多糖和分子量较高的 阿拉伯胶糖蛋白组成。 多糖中包括D-半乳糖、L-阿拉伯糖、 L-鼠李糖和 D-葡萄糖醛酸。,尽管阿拉伯胶分子量很大，但其溶解度却

23、在各种多糖 聚合物中居首位，是一种独特的亲水胶体。随着温度增 加，溶解性增加，可以配制出含50%55%阿拉伯胶的溶 液。 阿拉伯树胶胶黏剂涂覆后，经干燥能形成坚固的薄 膜，但脆性较大。加入增塑剂可增加韧性，常用的有乙二 醇、甘油、聚乙二醇等，但干燥速度有所减慢,应用,包埋剂 乳化剂,第四节蛋白质亲水胶,一、明胶 明胶是一种从动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解出来的蛋白质。它具有许多优良的物理及化学性质，如形成可逆性凝胶、黏结性、表面活性等，在食品工业中广泛地用作胶冻、乳化剂、稳定剂、黏合剂和澄清剂等。,化学结构 蛋白质：85- 90 油脂含量：0.1 灰分：0.5-1 含有人体所需的二十种氨

24、基酸,物化性质 明胶的成品为无色或淡黄色的透明薄片或微粒。明胶不溶于冷水，但可缓慢吸水膨胀软化，明胶可吸收相当于其重量510倍的水。依据来源不同，明胶的物理性质也有较大的差异，其中以猪皮明胶性质较优，透明度高，可塑性强。 5%-15%可形成胶冻,明胶可溶于热水，形成热可逆性凝胶，它具有极其优良的物理性质，如胶冻力、亲和性、高度分散性、低粘度特性、分散稳定性、持水性。被覆性、韧性及可逆性等，因此明胶是一种重要的食品添加剂，如作为食品的胶冻剂、稳定剂。增稠剂、发泡剂。乳化剂、分散剂、澄清剂等，被广泛应用。,明胶在食品工业中应用,凝胶性质 起泡性质,第五节黄原胶,黄原胶又称黄胶、汉生胶，黄单胞多糖，

25、是一种由假黄单胞菌属发酵产生的单孢多糖，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术，切断1，6-糖苷键，打开支链后，在按1，4-键合成直链组成的一种酸性胞外杂多糖。 1952年由美国农业部伊利诺斯州皮奥里尔北部研究所分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌，并使甘蓝提取物转化为水溶性的酸性胞外杂多糖而得到,一、黄原胶结构 二、黄原胶的性能 淡白色或浅米黄色粉末 1、黄原胶无味、无臭、适用安全性强。美国食品与药物管理局于1969年批准黄原胶用于食品中，1983年联合国粮农组织批准黄原胶作为世界内使用的食品添加剂，且对其添加量不做限制。我国技术监督局1992年批准颁布了食品添加剂

26、黄原胶国家标准，于1993年8月1日开始实施。 2、粘度高：与其他多糖类溶液相比，即使是低浓度也会产生很高的粘度，1%水溶液粘度相当于明胶的100倍，从而可作为良好的增稠和稳定剂。,3、独特的流变性，在剪切作用下，溶液的粘度会迅速下降，一旦剪切作用解除，溶液的粘度会立即恢复，这种特性赋予食品如冰淇淋、火腿肠、果汁和植物蛋白型饮料、焙烤食品以良好的口感。这种特性也使得黄原胶在石油钻井和开采中得到广泛的应用。 4、良好的热稳定性,在较大的温度范围内（-18-130）保持特有的功能，是生产冷冻食品和焙烤食品的良好辅料。 5、酸碱稳定性，其粘度基本上不受酸碱的影响，在PH值112范围内能保持原有特性，

27、从而使其有广泛的应用范围。,6、具有极强的抗氧化和抗酶解作用，即使在次氯酸钠、双氧水 、生物活性酶存在的条件下仍能发挥作用。 7、具有广泛的相溶性。与瓜尔豆胶、槐豆胶混合物可产生有益的协同作用。这种结构胶在一定条件下可产生凝胶作用。 8、与高浓度盐类、糖类 共存时，仍保持稳定的增稠体系。 9、对不溶性固体颗粒和油滴具有良好的悬浮性 10、微波稳定性。已经形成的稳定体系，即使在微波炉中冻结一解冻都对其性能不会产生影响。,三、黄原胶的增效作用 魔芋精粉 槐豆胶 瓜尔豆胶 两种或三种互相增效,四、黄原胶在食品工业中应用 焙烤食品 奶油制品 饮料 肉制品 调味料 糖果 果冻 保藏,第六节变性淀粉,糊精 -环糊精,