第五章食品增稠剂.ppt

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1、引言食品的质地,食品，从物理化学的角度看，可大致划分为为液液体系、液固体系。同一体系的分散相的分离与否和粘稠度的高低，决定了口腔对食品流体的质感反应；果蔬汁的澄清与混浊、沉淀所带来的视觉印象的不同。一般而言，往往当这二类的物质体系中各相分离的时候，也是它们的质地是最糟糕的时刻。为了使多相食品体系之间的各组分充分、均匀的混合，在添加剂层面有如下对策：,是指消费者的感觉器官（包括视觉、口腔等），对食品的流变学和结构特征的综合评价。,解决液液相分离的问题,解决液固相分离的问题,乳化剂,增稠剂,解决液固相分离的问题,增稠剂,均属俗称的品质改良剂 稳定剂,第五章 食 品 增 稠 剂,南京工业大学 食品科

2、学与工程专业,第一节 概述,一、增稠剂的定义 提高食品粘度或形成凝胶的食品添加剂。,二、分类,根据来源，可分为天然和合成两大类，以天 然的增稠剂为主。可分为动物性胶、植物性胶、 微生物胶及酶处理生成胶四类。,动物性胶：明胶、酪蛋白酸钠、壳聚糖,植物性胶,种子类胶：瓜尔豆胶、刺槐豆胶、罗望子胶、亚麻子胶、决明子胶、田菁胶,树脂类胶：阿拉伯胶、黄芪胶、桃胶、刺梧 桐胶、印度树胶,植物提取胶：果胶、魔芋胶、黄蜀葵胶,海藻类胶：琼脂、卡拉胶、海藻酸、红藻胶,微生物性胶：黄原胶、结冷胶、凝结多糖、菌核胶,其它增稠剂：羧甲基纤维素钠、海藻酸丙二醇脂、变性淀粉、酶水解瓜尔豆胶、酶处理淀粉,三、食品增稠剂在食

3、品加工中的作用,增稠、分散和稳定作用 胶凝作用 澄清作用 保水作用 成膜保鲜作用,四、凝胶过程,琼脂的凝胶形成模式,第二节 常用的天然食用胶,一、明胶（gelatin）,明胶-性能,明胶为半透明淡黄色带光泽的细粒,有特殊的 臭味，不溶于冷水，但加水后会缓缓地吸水膨胀 软化，可吸收本身质量510倍的水。 明胶溶液的黏度，依据相对分子质量分布不同 而异，黏度与凝胶强度还受pH、温度、电解质等 的影响。,明胶-安全性,（3）纯净的食用级明胶，本身是无毒的。应用 注意生产及贮存过程的卫生，防止受污染。 ADI：不需要特殊规定。,明胶的生产 (1) 碱法提取明胶,(2)酶法提取明胶,明胶的质量标准,明胶

4、-应用,啤酒、果酒、露酒、果汁、黄酒 澄 清 各种乳制品如 酸奶、干酪、低脂奶油 抗乳清析出、乳化稳定、乳泡沫的稳定 软糖如 奶糖、蛋白糖、棉花糖、果汁软糖 吸水和支撑，糖果保持稳定形态 冰淇淋、雪糕 防止形成粗粒冰晶，保持组织细腻和降低溶化速度,注意事项,溶解明胶： 第一步是将明胶浸在冷水中吸水膨胀 第二步是向膨胀好的明胶加热水 煮沸后又冷却至60-70的热水 其它注意事项： 要防止因酸、碱、细菌引起的食用明胶的降解。 当使用明胶时，如果溶液pH接近明胶等电点，会发生混浊，改变pH能使溶液恢复澄清透明。,在熔化明胶时，坚持“使用多少、浸泡多少、熔化多少”的原则，明胶溶液放置的时间不可以超过半

5、天以上，以免影响黏性、乳化、稳定等质量特性。 熔化明胶时，时间不宜过长，否则，也会降低明胶的质量。,附:果冻的制作 配方:白砂糖8%,柠檬酸0.1%,明胶6%-10%, 苹果15% 步骤: 1.明胶6克于200mL烧杯中,加50mL冷开水浸泡半小 时,在沸水浴中加热至溶化。 2.称白砂糖、柠檬酸8克于200mL烧杯中，加50mL 水加热到溶解，加入适量苹果丁。 3。将全部原料混合，搅拌后冷却。,二、酪蛋白酸钠,酪朊酸钠、干酪素钠，是牛乳中主要蛋 白质酪蛋白的钠盐,酪蛋白酸钠,白色至淡黄色粉末或片状固体，有特异香气。水溶液加酸产生酪蛋白沉淀。 结构中有亲水基团和疏水基团，有一定的乳化性，其稳定性

6、要比乳清蛋白、大豆蛋白等更好，但易受pH值的影响。 酪蛋白酸钠具有很好的起泡性。,酪蛋白酸钠,肉糜类制品 增加肉的弹性和持水性，提高肉的利用率。 焙烤食品 提高产品质量、延长货架期外，强化营养功能 蛋白饮品 口感更佳，提高产品质量,三、瓜尔豆胶,瓜尔豆胶,瓜尔豆胶一般为白色至浅黄褐色粉末， 无臭无味，一般含75%85%的多糖, 5% 的蛋白质，2%的纤维及1%的灰分,瓜尔豆胶,瓜尔豆胶是中性多糖，在冷水中能充分水化。 PH大于10或小于4则水化速率很慢，瓜尔豆胶充分水化后再调节溶液pH。 溶液中有蔗糖等其他强亲水剂存在时，也会导致瓜尔豆胶的水化速率下降。 瓜尔豆胶及其衍生物在pH3或以下的酸性

7、溶液中会降解，黏度急速丧失。,瓜尔豆胶-应用,瓜尔豆胶主要用作增稠剂、持水剂 用于色拉酱、肉汁中起增稠作用， 用于冰淇淋中使产品融化缓慢 面制品中增进口感 方便面里防止吸油过多 烘焙制品中延长老化时间 肉制品内作粘合剂 奶酪中增加涂布性,阿拉伯胶,来源于豆科的金合欢树属的树干渗出物,也称 金合欢胶，其主要成分为高分子多糖类及其钙、 镁和钾盐，一般由D-半乳糖(36.8)、L-阿拉伯 糖(30.3)、L-鼠李糖(11.4)、D-葡萄糖醛酸 (13.8)组成，相对分子量为约25100万,阿拉伯胶,GALP:D-半乳糖吡喃 GA:葡萄糖醛酸 X:鼠李糖或阿拉伯糖,阿拉伯胶-性能,阿拉伯胶为极易溶于水

8、，形成清晰的黏稠液体，其溶液呈酸性，不溶于乙醇及大多数有机溶剂。 阿拉伯胶具有高度的水中溶解性，能很容易地溶于冷、热水中，可配制成50%浓度的水溶液而仍具有流动性，这是阿拉伯胶独一无二的特点。阿拉伯胶是典型的“高浓低黏”型胶体。,阿拉伯胶,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，目前全世界年需要量仍保持在45万吨。市场价格为47美元/。 阿拉伯胶在食品中作用： 稳定剂的作用； 在溶液中的胶黏性； 热食品的配方中，阿拉伯胶的低消化性,阿拉伯胶,糖果制品 防止糖分结晶；使脂肪均匀地分布； 冷冻食品 面包制品 饮料 驻香剂,果胶,果胶是陆生植物某些组织的细胞间和细胞膜中存在的一类物质的总

9、称。 果胶实质上是一种每个分子含有几百到成千个结构单元的线性多糖，其平均分子量质量大约在50000l80000之间，D-半乳糖醛酸残基是果胶分子链的结构单元。,果胶,果胶为白色至淡黄褐色的粉末 微有异臭 味微甜带酸 溶于20倍的水中成粘稠状液体，不溶于乙醇及其他有机溶剂 呈弱酸性 果胶溶胶的等电点为3.5,果胶,果胶液的黏度比其他水溶胶低。 高酯果胶需有共聚物并在pH3.5以下时才能凝胶, 为可逆性凝胶，DE越高凝胶能力越强，凝胶速度也越快。 低酯果胶与高酯果胶不同，糖度和酸度对其凝胶能力影响不明显，而钙离子成为其凝胶作用的制约因素。,1g低酯果胶约需15mg的钙离子。如钙离子浓度不足，则凝胶

10、强度不高，如钙离子浓度偏高，则凝胶体不光滑细腻。低酯果胶的凝胶速度与高酯果胶相反，酯化度越低，凝胶速度越快。,果胶-提取,果胶,果胶-应用,琼脂,琼脂又称琼胶、冻粉和洋菜，为一种复杂的水 溶性多糖类物质，是从红藻类植物-石花菜及其 他数种红藻类植物中浸出、干燥得到。,琼脂,琼脂为淡黄色半透明细长薄片或为淡黄色粉末， 无臭。不溶冷水，可分散于沸水吸水膨胀，在凝 胶状态下不降解、不水解耐高温。 琼脂的耐酸性高于明胶和淀粉,低于果胶和海 藻酸丙二醇酯。 优质琼脂0.1%的溶液即可胶凝,一般品质的胶 凝浓度不应低于0.4,较差的,浓度应在0.6 以上方能胶凝。,琼脂,琼脂凝胶质硬，用于食品加工可使制品

11、具有明确形状， 但组织粗糙，表皮易收缩起皱，质地发脆。当与卡拉胶 复配使用时，可得到柔软、有弹性的制品。琼脂与糊精、 蔗糖复配时，凝胶的强度升高，而与海藻酸钠、淀粉复 配使用，凝胶强度则下降。 琼脂耐热，但长时间在酸性条件下长时间加热，可失 去胶凝能力。琼脂其凝胶化温度远低于凝胶熔化温度。 琼脂的许多用途就是利用了它的这种高滞后性。,海藻酸钠,海藻酸钠又称藻朊酸钠、褐藻酸钠、海藻胶，主要是 从褐藻中提取的多糖类。,海藻酸钠,海藻酸钠为水合力非常强的亲水性高分子，水溶液的黏度随聚合度、浓度而异。 海藻酸钠与两价阳离子能在室温下形成凝胶。凝胶的强度与两价阳离子的性质有关，其由强到弱的顺序为Ba2+

12、、Sr2+、Ca2+、Mg2+，具有实用价值的是Ca2+。此外，其凝胶强度尚取决于溶液的浓度、Ca2+含量、PH和温度，可获得从柔性到刚性的各种凝胶体。 海藻酸钠可形成纤维和薄膜，且易与蛋白质、淀粉、果胶、阿拉伯胶、CMC、甘油、山梨醇等共溶。,卡拉胶,卡拉胶主要是由D-吡喃半乳糖及3，6-脱水半乳 糖组成的大分子量多糖类硫酸酯的钙、镁、钾、 钠、铵盐所组成的。根据卡拉胶分子中硫酸酯 结合的形状不同，可分为、 、型7种。,黄原胶,黄原胶是一种生物合成胶，呈类白或淡黄色粉 末状，是以淀粉为主要原料，由微生物黄单孢杆 菌在特定的培养基、PH值、通氧量及温度条件下 经纯种发酵，再经提炼、干燥、研磨而

13、制成的高 分子多糖聚合物。 黄原胶的主要成分为D甘露糖，D葡萄糖醛 酸。,1.突出的高粘性和水溶性 1的黄原胶水溶液粘度相当于相同浓度明胶溶液粘度 的100倍，增稠、增粘效果显著。 2.独特的假塑性流变学特征 在温度不变的情况下，黄原胶溶液可随机械外力的改 变而出现溶胶和凝胶的可逆变化。 3.优良的温度、PH值稳定性 黄原胶可以在（18-120）及pH（2-12）范围内，基 本保持原有的粘度和性能，具有可靠的增稠效果和冻融稳 定性。,4.令人满意的兼容性 与酸、碱、盐、酶、表面活性剂、防腐剂、氧化剂及 其他增稠剂等化学物质共存时能形成稳定的增稠系统， 并保持原有的流变性。 5.在适当的比例下，

14、与瓜而豆胶、刺槐豆胶等 其他胶类复配，具有明显的协效性 6.安全性及环保性 1983年联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）正 式批准黄原胶为安全食品添加剂，而且对其添加量不作 任何限制。同时，由于黄原胶是一种纯天然的生物合成 胶，与其他化学合成胶相比更具有环保性。,结冷胶,结冷胶继黄原胶之后开发成功的又一种微生物 多糖，又称凯可胶，主要成分由葡萄糖、葡萄糖 醛酸和鼠李糖按2：1：1的比例，三种单糖为重 复结构单元所组成的线形多聚糖。,结冷胶多糖的水溶液具有高的粘性和热稳定性。 在低浓度0.05%0.25%下就可形成热可逆凝胶，在水溶 液中形成凝胶的效率、强度、稳定性与聚合物的乙酰化

15、程度及溶液中阳离子类型和浓度有关。 结冷胶对Ca2+、Mg2+特别敏感 形成的凝胶要比+、Na+等一价离子有效，+、Na+ 也能促使结冷胶形成凝胶,但它们所需的浓度比Ca2+、 Mg2+等二价离子大25倍。,结冷胶还具有显著的温度滞后性。 胶凝温度在2050之间,而胶熔温度介于65120之 间。结冷胶一般在pH410之间较稳定,但以pH在4.0 7.5条件下性能最好。 结冷胶不易酶解。 酶对结冷胶溶液的黏度及凝胶强度无影响结冷胶的胶 体具有良好的透明性及结实性，所以结冷胶可代替琼脂 作为微生物培养基的胶凝剂。 结冷胶也适合与其它胶体一起使用。 如明胶，明胶使用范围广，但其熔点很低，加入结冷胶

16、提高了明胶的熔点，且产品有独特的口感和风味。又如 与黄原胶-刺槐豆胶混合物、淀粉等复配使用可实现从弹 性到脆性的自由转变。,肉制品粘合剂：可用来黏合鲜肉，包括瘦肉与瘦肉、瘦肉与肥肉、瘦肉与骨头、皮与肉等之间的黏合。帮助企业开发更多的新品及新的生产工艺，大幅增加企业的利润空间。,-环状糊精,-环状糊精又称麦芽七糖、环七糊精 等，简写为-CD,-环状糊精,-CD为白色结晶或晶体粉末，无臭味甜，可溶于水， 难溶于甲醇、乙醇和丙酮。 -CD溶解度较大，持水性较高；-环状糊精不易吸 潮，化学性质稳定，能改变物料的物理化学性质、掩盖 物料中的苦涩味和异味，不易受酶、酸、碱及热等环境 因素的作用而分解。-环

17、状糊精在环状结构的中心具有 疏水性空穴，故而它能与很多种有机化合物形成包合 物，使其对氧、光、热、酸、碱的抵抗能力大大增强； 同时由于-CD还具有缓释和增溶的作用，在众多的工业 领域都得到广泛的应用,-环状糊精-应用,-CD的特殊的分子结构和性状，使其成为微 胶囊技术中广泛应用的壁材。在食品工业中， -环状糊精用于包接芳香料、辛辣料、色素等 物质，改善食品的风味，脱除不良气味和其它对 人体有毒的物质，增加难溶或不溶物的溶解度以 及使易潮解和粘性物质粉剂化。,-环状糊精,-CD在消除以柑橘类水果制得的饮料出现白色沉淀及 苦味方面有良好的功效。 配方：橙汁100克，蔗糖100克，柠檬酸1.5克，-

18、 CD0.5克。将上述配方的混合物，加水至1000亳升并加温 至95下进行巴氏消毒，再将此混合液注入200毫升的瓶 中，放在室温下贮存3个月。然后，检查内容物是否有沉 淀。结果表明，没有添加-环状糊精的对照产品有一种 白色沉淀，而加有-环状糊精的产品没有任何白色沉淀 和苦味。,第三节 增稠剂的发展现状和趋势,一、增稠剂在国内外的发展现状 1）果胶 果胶生产国主要是丹麦、英国、法国和德国。 当今果胶的总产量仍以高酯果胶为主，大约占总 量的75%，但因为低含糖果酱越来越受消费者欢 迎，低酯果胶的产量将会有很大的增加。目前， 果胶在国内外市场上销路很好，国内每年所生产 的果胶约20003000t，质

19、量和数量都无法与国外 相比。因此，我国每年需从丹麦等国进口约30 t 果胶,山东省益都县蚕桑生化研究所试验成功蚕沙提取果胶，并已形成处理蚕沙60吨，年生产果胶6吨生产能力的装置。 辽宁省商业科学技术研究所研制成功从山楂制酒及提取香精的下脚料中提取果胶，提取的液体果胶含量为1.5%，具有山楂的色、香、味，可直接用于制作果冻、糖果和饮料等。 上海食品工业研究所研制的从向日葵盘和秆中提取果胶，产品符合美国食品与药物管理局标准，在热能消耗、脱色效果、成品色泽与灰分含量等方面均优于国外水平。,2）黄原胶 黄原胶是所有用于食品增稠作用的多糖胶质中的佼 佼者。 美国Kelco公司在国际黄原胶市场上占有率则始

20、终处于 遥遥领先的地位。据资料报道，目前黄原胶国际市场年 需求量很大，并呈逐年上升的趋势。全世界总产量约为 10万吨，主要由美国、法国、奥地利、日本等几家大公 司垄断生产国内黄原胶年总生产能力估计在万吨以上， 但实际产量估计在50007000吨，并且规模在逐年扩大， 年增幅在20%左右。,3）复配胶 尽管在西方的食品产品中几乎找不到一种食品不含有 亲水胶体充当体系稳定剂，但是亲水胶体的商业研究及 发展趋势仍然是“复合配制型”，即以现有的允许用 作食品添加剂的食用胶为基础原料，通过研究各种单体 胶的性质特性，胶与胶之间及胶与电介质之间的反应行 为，确定单体胶种类及各自比例，采用复合配制的方法 从

21、而产生无数种复合胶。 一般来说，总有一种或数种复合胶可以满足某一体系 条件下的稳定要求，并且可达到最低用量水平，例如一 定比例的黄原胶和魔芋胶复合胶可在水中浓度低到万分 之二时仍能形成凝胶。,4）变性淀粉,变性淀粉的研究已有近100年历史，美国工业化以后， 20世纪50年研制出羟乙基淀粉、阳离子淀粉、直链淀粉 等多种变性淀粉，现在发展到合成高分子接枝聚合物。 目前欧美国家能生产上千种淀粉衍生物。年产量400多万 吨，美国每年用于食品、纺织、造纸、化工等行业变性 淀粉200万吨。我国从20世纪80年代开始，许多科研单位 和大专院校开展变性淀粉的研制和开发应用工作。1987 年以后江苏、湖北从国外

22、引进了变性淀粉生产线。现 在，国内变性淀粉品种已有磷酸酯淀粉、氧化淀粉、羟 甲基淀粉、羟乙基淀粉、预糊化淀粉、环糊精等品种， 可用于方便食品、饮料、肉制品等。,二、增稠剂的发展趋势和前景,增稠剂在食品添加剂工业和食品工业中的地位已经越来 越重要。其原因除了食品胶的功能性外，另外一个重要的 原因是迎合市场需要的众多低脂、无脂及低热值产品的问 世。采用人体无法消化吸的类脂物质取代配方中油脂；以 水替代配方中的油，然后以多糖胶质控制水的流变性质来 赋予食品类似脂肪的口感，这常与使用食品胶有关。,第四节 增稠剂的结构和流变性,增稠剂对保持食品的色、香、味、结构和食品的相对 稳定性起相当重要的作用，这种

23、作用的大小又取决于增调 剂分子本身的结构和它的流变性。 增稠剂的结构和流变性的关系是食品增稠剂应用的依 据。,一、增稠剂的黏度和浓度的关系,多数增稠剂在较低浓度时，符合牛顿液体的流 变特性，而在较高浓度时呈现假塑性。随着增稠 剂浓度的增加，含有增稠剂的溶液的强度也增加，然而最特殊的食品增稠剂为阿拉伯胶，它在水中可以配成浓度高达50的溶液。,二、增调剂的协同效应,卡拉胶和槐豆胶；黄原胶和槐豆胶；黄蓍胶和海藻酸钠；黄蓍胶和黄原胶都有相互增效的协同效应。 这种增效效应的共同特点是：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，或者在形成凝胶之后成为高强度的凝胶。,增稠剂还有一种叠加

24、减效的效应。例如，阿拉伯胶可降低黄蓍胶的黏度。80黄蓍胶和20阿拉伯胶的混合物溶液具有最低的黏度，比其中任一组分的黏度都低。用此混合物制备的乳液具有均匀、流畅的特点。这种复合胶在制备低糖度的具有稳定乳液方面具有良好的前景。,三、切变力对增稠剂溶液黏度的影响,由于增稠剂分子的高分子质量，在较低的浓度时就具有较高的黏度。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。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稀化现象，有利于这些产品的管道运送和分散包装。,四、增稠剂提高体系粘度的机理,一、氢键 形成氢键是所有加入水中的纤维素衍生物的常规反应，持续一定时间能显现出一定的粘度或稠度。,该类溶液更多的表现出假塑性流体的流变性， 粘度与分子量直接相关。,二、空间取向 高速搅拌下空间定向的目的是为了形成氢键。,