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1、亲水胶体的性质及应用概要亲水胶体的性质及应用概要食品工业中使用的功能性组分包括:乳化剂、亲水胶体、香料、抗氧化剂和酶制剂。第1页/共109页一、概述一、概述 亲水胶体(Hydrocolloids)通常是指能溶解于水中，并在一定条件下充分化水形成粘稠、滑腻或胶冻溶液的大分子物质，俗称“胶”。第2页/共109页 来源一般可分为：1.1.来来自自作作物物或或植植物物籽籽实实体体，如如瓜瓜儿胶、洋槐豆胶等；儿胶、洋槐豆胶等；2.2.来来自自植植物物果果仁仁的的罗罗望望子子胶胶及及木木瓜籽胶等；瓜籽胶等；3.3.来来自自树树木木分分泌泌物物的的树树胶胶，如如阿阿拉伯胶、黄蓍胶等；拉伯胶、黄蓍胶等；4.4
2、.从从海海藻藻中中提提取取的的海海藻藻类类胶胶，如如海藻酸钠、琼脂、卡拉胶等；海藻酸钠、琼脂、卡拉胶等；第3页/共109页5.5.微微生生物物的的代代谢谢产产物物，如如黄黄原原胶胶等；等；6.6.水果皮中萃取的果胶；水果皮中萃取的果胶；7.7.以以及及用用天天然然大大分分子子再再经经化化学学改改性性的的变变性性淀淀粉粉、羧羧甲甲基基纤纤维维素素(CMC)(CMC)及其衍生物；及其衍生物；8.8.还有来自植物的茎块，如魔芋；还有来自植物的茎块，如魔芋；9.9.来自甲壳类虾蟹，如甲壳素；来自甲壳类虾蟹，如甲壳素；10.10.从从植植物物树树干干中中萃萃取取的的，如如落落叶松胶；叶松胶；11.11.
3、从从植植物物叶叶子子，如如芦芦荟荟叶叶子子中中提提取的粘质多糖。取的粘质多糖。第4页/共109页由于所构成多糖的由于所构成多糖的单糖种类、聚合度、糖单单糖种类、聚合度、糖单元之间的键连及排列方式、糖单元上羟基的元之间的键连及排列方式、糖单元上羟基的取代情况取代情况等各异，导致在等各异，导致在溶解性、粘度、流溶解性、粘度、流体特性、胶溶液对酸碱及温度的稳定性、成体特性、胶溶液对酸碱及温度的稳定性、成胶冻能力及凝胶强度、胶溶液对其它电解质胶冻能力及凝胶强度、胶溶液对其它电解质的兼容性及各种多糖之间的协同互补性的兼容性及各种多糖之间的协同互补性等方等方面程度各异。面程度各异。第5页/共109页安全认
4、证l lJECFA(FAO/WHOJECFA(FAO/WHO食品添加剂专业委员会食品添加剂专业委员会)，l lFDA(FDA(美国食品药管局美国食品药管局)，l lSCE(SCE(欧共体食品科学委员会欧共体食品科学委员会)第6页/共109页获欧共体食品立法机构批准的食用胶只有：l l海藻酸及其海藻酸及其(钠、钾、铵、钙钠、钾、铵、钙)盐、盐、海藻酸丙二醇酯、琼脂、卡拉海藻酸丙二醇酯、琼脂、卡拉胶、洋槐豆胶、瓜儿胶、阿拉胶、洋槐豆胶、瓜儿胶、阿拉伯胶、刺梧桐胶、黄蓍胶、果伯胶、刺梧桐胶、黄蓍胶、果胶、黄原胶、胶、黄原胶、CMCCMC及其衍生物、及其衍生物、明胶及变性淀粉。明胶及变性淀粉。第7页/
5、共109页l l另有一些亲水胶体，则只是在区域性获准为食另有一些亲水胶体，则只是在区域性获准为食用添加剂，如甲壳素用添加剂，如甲壳素(Chitosan)(Chitosan)，Curdlan(Curdlan(可可得兰得兰)在日本；在日本；Gum Ghatti(Gum Ghatti(盖提胶盖提胶)在美国等；在美国等；而刺云豆胶而刺云豆胶(Tara Gum)(Tara Gum)则经则经JECFAJECFA批准为批准为“暂暂定许可定许可”。第8页/共109页亲水胶体的商业研究及发展趋势l l“复合配制型复合配制型”即以现有的允许用做食品添加剂即以现有的允许用做食品添加剂的食用胶为基础原料，通过研究的食
6、用胶为基础原料，通过研究各种单体胶的性质特性，胶与胶各种单体胶的性质特性，胶与胶之间及胶与电解质之间的反应行之间及胶与电解质之间的反应行为，确定单体胶种类及各自比例，为，确定单体胶种类及各自比例，采用复合配制的方法从而产生无采用复合配制的方法从而产生无数种复合胶。有些天然胶之间能数种复合胶。有些天然胶之间能相互反应，产生各单体胶本身并相互反应，产生各单体胶本身并不具有的特性，达到一种协同效不具有的特性，达到一种协同效应。应。第9页/共109页世界使用量卡拉胶卡拉胶海藻酸盐海藻酸盐阿拉伯胶阿拉伯胶瓜儿胶瓜儿胶41004100吨吨21002100吨吨45004500吨吨1300013000吨吨明胶
7、明胶果胶果胶CMC CMC 黄原胶黄原胶2950029500吨吨45004500吨吨10001000吨吨 15001500吨吨20亿美元第10页/共109页本章内容植物籽胶植物籽胶树胶树胶海藻胶海藻胶果胶果胶微生物代谢胶微生物代谢胶化学修饰胶化学修饰胶蛋白质亲水胶体蛋白质亲水胶体其它植物多糖其它植物多糖第11页/共109页二、植物籽胶二、植物籽胶 植物的籽实体是传统的亲水胶体来源之一。植物籽胶主要来源于豆科(leguminosae)植物，如瓜儿豆(又称古耳豆)，洋槐豆(也称角豆，长角豆或刺槐豆)及刺云豆等。第12页/共109页一）瓜儿胶一）瓜儿胶 瓜儿胶是目前国际上最为廉价而又广泛应用的亲水胶
8、体之一，来源于印度、巴基斯坦等地广泛栽培的一年生草本抗旱农作物Cyamopis tetragonolobus。化学成分是半乳甘露聚糖，在结构上，以a-1,4键相互连接的D-甘露糖为主链，主链的某些C6位上再连接D-半乳糖为支链，其平均半乳糖与甘露糖之比为1:2。第13页/共109页第14页/共109页瓜儿胶是中性多糖，分子量约2030万，在冷水中就能充分水化(一般需2h)，1%溶液粘度在35006000cps 之间。长时间高温处理将导致瓜儿胶本身降解，使粘度下降。不耐高温第15页/共109页瓜儿胶溶液天然pH值为中性，pH在89时可达最快水化速度，然而大于10或小于4则水化速度很慢。溶液中有蔗
9、糖等强需水剂存在时，会导致瓜儿胶的水化速率下降，实际应用中，也应等瓜儿胶充分水化后再添加蔗糖。先溶解，在调pH、糖等 第16页/共109页瓜儿胶具有良好的无机盐类兼容性能，耐受一价金属盐。瓜儿胶是直链大分子，链上的羟基可与某些亲水胶体及淀粉形成氢健。l l瓜儿胶与小麦淀粉共煮可达更高的粘度；瓜儿胶与小麦淀粉共煮可达更高的粘度；l l瓜儿胶与黄原胶有一定程度的协同功能。瓜儿胶与黄原胶有一定程度的协同功能。第17页/共109页食品工业上瓜儿胶主要用作增稠剂、持水剂食品工业上瓜儿胶主要用作增稠剂、持水剂通常单独或与其它食用胶复配使用通常单独或与其它食用胶复配使用l l用于色拉酱、肉汁增稠用于色拉酱、
10、肉汁增稠l l用于冰淇淋中使产品融化缓慢用于冰淇淋中使产品融化缓慢l l面制品中增进口感面制品中增进口感l l方便面里防止吸油过多方便面里防止吸油过多l l烘焙制品中延长老化时间烘焙制品中延长老化时间l l肉制品内作粘合剂肉制品内作粘合剂l l用于奶酪中增加涂布性用于奶酪中增加涂布性第18页/共109页二）洋槐豆胶二）洋槐豆胶 洋槐豆胶来源于生长在地中海一带的一种抗干旱的洋槐树Ceratonia siliqua(中国槐树则是Sophora japonica)。第19页/共109页化学结构及成分与瓜儿胶一样，是以甘露糖为主链的半乳甘露聚糖，但连接的半乳糖支链相对比瓜儿胶少，一些片段带有较多的半乳
11、糖支链，而另些片段则没有支链；其平均半乳糖与甘露糖之比为1：4 第20页/共109页洋槐豆胶是中性多糖，1%溶液出在5.46.5之间，粘度在1500 4000cp。pH值在3.511范围内对胶溶液的性状影响不大，一般盐类的存在对其溶液性状稍有影响，高价电解质或醋酸铅等可使溶液发生沉淀。耐酸第21页/共109页洋槐豆胶分子量约30万，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。洋槐豆胶/卡拉胶/CMC的复合是良好的冰淇淋稳定剂，用量为0.1%0.2%。第22页/共109页在食品工业上，洋槐豆胶常与其它食用胶复配用作
12、增稠剂、持水剂、粘合剂及胶凝剂等。l l用洋槐豆胶与卡拉胶复配可形成弹性果冻，而用洋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。单独使用卡拉胶则只能获得脆性果冻。l l洋槐豆胶、海藻胶与氯化钾复配广泛用作宠物洋槐豆胶、海藻胶与氯化钾复配广泛用作宠物罐头中的复合胶凝剂。罐头中的复合胶凝剂。l l洋槐豆胶洋槐豆胶/卡拉胶卡拉胶/CMC/CMC的复合是良好的冰淇淋的复合是良好的冰淇淋稳定剂，用量为稳定剂，用量为0.1%0.2%0.1%0.2%。第23页/共109页l l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；在奶制品及冷冻奶制品甜食中充当持水剂，增进
13、口感以及防止冰晶形成；用于干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于干酪生产可加快奶酪的絮凝作用，增加产量并增进涂布效果(用量为用量为0.2%0.6%)0.2%0.6%)；l l用于肉制品、西式香肠等加工中改善持水性能以及改进肉食的组织结构用于肉制品、西式香肠等加工中改善持水性能以及改进肉食的组织结构和冷冻和冷冻/融化稳定性；融化稳定性；l l用于膨化食品，在挤压加工时赋予润滑作用，并且能增加产量和延长货用于膨化食品，在挤压加工时赋予润滑作用，并且能增加产量和延长货架期架期;l l用于面制品以控制面团的吸水效果。改进面团特性及品质，延长老化时用于面制品以控制面团的吸水效果。改进面
14、团特性及品质，延长老化时间间(一般用量为面粉的一般用量为面粉的0.5%)0.5%)等。等。第24页/共109页三）刺云豆胶三）刺云豆胶 秘鲁的灌木Caesalpinia spinosa刺云豆胶与琼脂、卡拉胶及黄原胶等有良好的协同效应，但形成的胶冻强度不如洋槐豆胶。在洋槐豆胶供应不足时，刺云豆胶用作替代品。第25页/共109页四）亚麻籽胶四）亚麻籽胶Linseed Gum第26页/共109页五）其他植物籽胶五）其他植物籽胶罗望子胶(Tamarind Seed Gum)，主要产地为南亚、印度等地。木瓜籽胶(Qimce Seed Gum)车前草籽胶(Psyllin Seed Gum)，第27页/共1
15、09页三、树胶三、树胶 树木在树皮受到创伤时，都会自身分泌体液树木在树皮受到创伤时，都会自身分泌体液来达到保护及愈合伤口来达到保护及愈合伤口 。树胶是树木在创伤部位渗出的一种粘性体液，树胶是树木在创伤部位渗出的一种粘性体液，在阳光下干燥形成具有一定色泽和无规则形在阳光下干燥形成具有一定色泽和无规则形状的略透明的胶块。状的略透明的胶块。渗出物产生于胶树处于受刺激的不健康的状渗出物产生于胶树处于受刺激的不健康的状态下，不同的树种、气候及土壤条件和生理态下，不同的树种、气候及土壤条件和生理状况使得树木所具备的树胶分泌能力各不相状况使得树木所具备的树胶分泌能力各不相同。不同的树木所分泌的树胶，在化学结
16、构同。不同的树木所分泌的树胶，在化学结构和理化性质上都有所区别。和理化性质上都有所区别。第28页/共109页已通过JECFA(FAO/W HO)食品添加剂专业委员会)等机构普遍批准为食品稳定剂的树胶则有：阿拉伯胶、黄蓍胶和刺梧桐胶。早已列人英国及美国药典，用于制药工业。盖提胶：没有被SCF(欧共体食品科学委员会)通过。第29页/共109页一）阿拉伯胶一）阿拉伯胶(Gum arabic或或Acacia gum)来自金合欢树渗出物 阿拉伯胶是一种含有钙、镁、钾等多种阳离子的弱酸性多糖大分子，在结构上还连有2左右的蛋白质；分子量大约为50100万，具有以阿拉伯半乳聚糖为主的、多支链的复杂分子结构。第
17、30页/共109页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；用于固体粉末香精的微胶囊成膜剂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。第31页/共109页第32页/共109页第33页/共109页二）黄蓍胶(Gum tragacanth)黄蓍胶是一种化学结构极复杂、多支链的弱酸性蛋白多糖，分子量在80万以上，由两部分所组成：易溶于水形成真溶液的中性阿拉伯半乳聚糖和酸性的、只能吸水溶胀成凝胶状物质的黄蓍胶酸。二者的比例可从90:10到50:50，取决于分泌胶的树种。水解黄蓍胶可获得L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-木糖，L
18、-岩澡糖，L-鼠李糖和D-半乳糖醛酸。第34页/共109页黄蓍胶无味，可食，口感粘滑，在水溶液中需要较长的水化时间，1%的胶溶液经充分水化后呈光滑、稠厚、乳白色无粘附性的凝胶状液体。第35页/共109页黄蓍胶的特点：l l(1)(1)在酸性条件下胶特性不受影响在酸性条件下胶特性不受影响(用于低酸性用于低酸性条件，应后调条件，应后调pHpH值值)，具有长期稳定性；，具有长期稳定性；l l(2)(2)具有降低体系表面张力的功能，用于水包油具有降低体系表面张力的功能，用于水包油型乳化稳定时，型乳化稳定时，0.2%0.2%的添加量即能使体系表面的添加量即能使体系表面张力降低一半以下，其张力降低一半以下
19、，其HLBHLB值值(亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值)为为1212。第36页/共109页黄蓍胶主要用于制药及食品工业，作为酸性油水体系的乳化稳定剂，如法式色拉酱等，也用作乳白鱼肝油、橙汁鱼肝油、矿物油、脂溶性维生素等的乳化稳定剂；不溶性粒子的悬浮稳定剂及水溶性胶状润滑剂的基质等。第37页/共109页三)刺梧桐胶(Gum karaya或Sterculia gum)化学结构上，刺梧桐胶是部分乙酰化的弱酸性多糖，具有复杂的多支链，分子量高达900万，水解后可获得D-半乳糖，L-鼠李糖，D-半乳糖醛酸和D-葡萄糖醛酸，其中糖醛酸含量可达40。第38页/共109页四）盖提胶四）盖提胶(Gum Ghatti
20、)来源于使君子科高大的落叶乔木Anogeissius latifolia等的树干渗出物，主要来自印度和斯里兰卡。第39页/共109页五）其他树胶五）其他树胶1.牧豆树胶(Mesquite gum)2.银合欢树胶(Leucaena gum)3.桃树胶(Gum Shiraz)第40页/共109页桃胶（又名桃树胶）系桃桃胶（又名桃树胶）系桃Prunuspersica(L.)BatschPrunuspersica(L.)Batsch或山桃或山桃Prunusdavidiana(Carr.)FranchPrunusdavidiana(Carr.)Franch等蔷薇科植物树干受机械伤等蔷薇科植物树干受机械伤
21、(如虫如虫咬、切伤等咬、切伤等)或致病后分泌出来的胶质半透明物质。或致病后分泌出来的胶质半透明物质。我国桃胶资源丰富，河北、陕西、甘肃、江西、江苏、浙江、安我国桃胶资源丰富，河北、陕西、甘肃、江西、江苏、浙江、安徽、云南、四川、贵州等省均为产地。桃胶中主要成分是多糖、徽、云南、四川、贵州等省均为产地。桃胶中主要成分是多糖、蛋白质等，其它物质含量极少，其多糖由半乳糖、鼠李糖、葡萄蛋白质等，其它物质含量极少，其多糖由半乳糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸等成分组成。糖醛酸等成分组成。第41页/共109页第42页/共109页目前，国内生产桃胶多数应用在工业上，而国外，如日本已应用在食品上.据国内传统医学认为，桃
22、胶可以治疗石淋、血淋、痢疾、糖尿病等症。而且桃胶资源丰富，从经济角度考虑，进口阿拉伯胶的进口价格为每吨8万元人民币，销售价格在911万元不等，而国产精制桃胶价格为每吨3万元人民币，远远低于进口阿拉伯胶。第43页/共109页第44页/共109页第45页/共109页桃胶和阿拉伯胶溶液均具有一定的粘度，能形成稳定的胶体，所以可用作增稠剂，用来改善食品的物理性质，稳定组织状态。可以用于果汁、罐头、果酱、糖果等。第46页/共109页相同浓度下，桃胶的粘度要远远高于阿拉伯胶。相同浓度下，桃胶的粘度要远远高于阿拉伯胶。且当桃胶浓度达到且当桃胶浓度达到40%40%时，溶液呈非牛顿流体状态。将桃胶与时，溶液呈非
23、牛顿流体状态。将桃胶与1818下可保存下可保存8484小时以上而保持粘度不下降。小时以上而保持粘度不下降。很多食品，如果汁等在加工的过程中都需要加热。温度低于很多食品，如果汁等在加工的过程中都需要加热。温度低于3030时，桃胶的粘度受温度的影响不大，但温度高于时，桃胶的粘度受温度的影响不大，但温度高于3030后，粘度随后，粘度随温度急剧下降，经温度急剧下降，经121121高温灭菌后，冷却到室温，测得粘度稍有高温灭菌后，冷却到室温，测得粘度稍有下降，但程度不大。下降，但程度不大。第47页/共109页果汁、果酱等食品的果汁、果酱等食品的pHpH都为酸性，因此都为酸性，因此pHpH对桃胶粘度是否有影
24、响，对桃胶粘度是否有影响，对于桃胶能否应用于食品加工也很重要。桃胶溶液对于桃胶能否应用于食品加工也很重要。桃胶溶液pHpH为为4.814.81，呈，呈酸性，酸性，pHpH变化时，桃胶粘度变化也不大。变化时，桃胶粘度变化也不大。在生产果汁、罐头、糖果等食品时，都要添加其它的添加剂，有在生产果汁、罐头、糖果等食品时，都要添加其它的添加剂，有些添加剂就会引入一些电解质，添加些添加剂就会引入一些电解质，添加CaClCaCl2 2会使桃胶粘度稍有降低，会使桃胶粘度稍有降低，NaClNaCl、MgSOMgSO4 4、K K2 2HPOHPO4 4对于桃胶粘度的几乎没有影响。对于桃胶粘度的几乎没有影响。第4
25、8页/共109页四、海藻胶四、海藻胶商品海藻胶主要有来自红藻(Red Algae)的卡拉胶、红藻胶、琼脂，和来自褐藻(Brown Algae)的海藻酸及其钠、钾、铵和钙盐，以及经化学修饰的衍生物藻酸丙二醇醋。第49页/共109页 一）卡拉胶一）卡拉胶l l卡拉胶卡拉胶(CarrageenanCarrageenan)，也叫角叉菜胶，鹿角藻，也叫角叉菜胶，鹿角藻胶，爱尔兰苔菜胶，主要是从红藻的角叉菜属胶，爱尔兰苔菜胶，主要是从红藻的角叉菜属(ChondrusChondrus)，麒麟菜属，麒麟菜属(Eucheuma Eucheuma)、杉藻属、杉藻属(GigartinaGigartina)及沙菜属及
26、沙菜属(HypneaHypnea)等品种海藻中获等品种海藻中获得。得。l l已命名的有已命名的有kappa(kappa(卡帕卡帕)，iota(iota(阿欧塔阿欧塔)，lambda(lambda(莱姆达莱姆达)，mu(mu(缪缪)，nu(nu(纽纽)，theta(theta(塞塔塞塔)，xi(xi(西西)型卡拉胶等。型卡拉胶等。第50页/共109页第51页/共109页产于菲律宾海域的Eucheuma cottonii品种主要含卡帕型卡拉胶；产于印尼海域的E,spinosum则主要含阿欧塔型；产于摩洛哥海域的杉藻属Gigartina acicularis主要含莱姆达型卡拉胶。FAO/WHO也已确
27、定了卡帕、阿欧塔，及莱姆达型卡拉胶的测试及鉴定方法。第52页/共109页 卡帕型卡拉胶卡帕型卡拉胶阿欧塔型卡拉胶阿欧塔型卡拉胶莱姆达型卡拉胶莱姆达型卡拉胶完全溶解于完全溶解于7070以上的热水以上的热水 完全溶解于完全溶解于7070以以上的热水上的热水可以溶解于冷水可以溶解于冷水 冷却后形成结实冷却后形成结实但又脆弱的热可但又脆弱的热可逆性凝胶，透明逆性凝胶，透明性较差性较差比卡帕型胶更加柔比卡帕型胶更加柔软、富有弹性且透软、富有弹性且透明性很好的凝胶，明性很好的凝胶，也是热可逆型也是热可逆型 不形成凝胶，有高不形成凝胶，有高粘度的增稠作用粘度的增稠作用 冷冻后脱水收缩冷冻后脱水收缩 具有良好
28、的抵抗脱具有良好的抵抗脱水收缩性质水收缩性质 第53页/共109页所有的卡拉胶在中性及碱性pH条件下都稳定，酸性条件(pH3.5)下，卡拉胶分子将发生降解，加热又促使降解速度加快。只有卡帕型卡拉胶与洋槐豆胶有增进胶强度的协同作用，2:1可达到最大凝胶强度，而1:4则为最弱。第54页/共109页第55页/共109页二）红藻胶二）红藻胶 红藻胶，也称丹琼脂(Danish Agar)，是从生长在丹麦、挪威、波罗地海海域的红藻Furcellaria fastigiate中提取，在结构和一般性质上与卡帕型卡拉胶类似，但其凝胶强度高于卡拉胶(接近琼脂)，而且形成的凝胶也比卡拉胶凝胶光滑。第56页/共109
29、页三）琼脂三）琼脂琼脂，也称琼胶，洋菜，是从红藻的石花菜属(Gelidum sp.)、江篱藻属(Gracilaria sp)和鸡毛菜属(Pierocladia sp.)等品种的红藻中提取的多糖。琼脂由琼脂糖(Agarose)和琼脂果胶(Agaropectin)两部分组成，第57页/共109页 琼脂与洋槐豆胶有协同效果。复配后能得到合适的抗热性凝胶，并广泛用于宠物罐头生产。用于肉制品罐头中成胶糕点表面作为上光或点缀物覆盖剂糖果夹心第58页/共109页四）海藻酸及海藻酸盐四）海藻酸及海藻酸盐海藻酸(Alginic acid)及海藻酸盐(Algi-nates)主要是从褐藻(Phaeophyceae)
30、的昆布属Lamiaria hyperborea，L.digitata，及Ecklonia maxima，巨藻属的Macrocystis pyrifera，岩衣藻Ascophyllum nodosum，岩藻属的Fucus ser-ratus等品种海藻(海带)中提取。海藻胶存在于海藻的细胞壁中第59页/共109页海藻酸(盐)的性质主要取决于其粘度和甘露糖醛酸与古洛糖醛酸的比率(M/G)；分子量越大，其粘度也越高 海藻酸盐主要用做胶凝剂和增调剂 高M型常用做增稠剂高G型则常用做胶凝剂 第60页/共109页第61页/共109页五、果胶五、果胶世界上果胶的主要生产商有总部在英国的世界上果胶的主要生产商有
31、总部在英国的Citrus Colloids(Citrus Colloids(原原H.P H.P Bulmer)Bulmer)、丹麦的、丹麦的Danisco(Danisco(原原Grindsted)Grindsted)及及Copenhagen Pectin(Copenhagen Pectin(属属Hercules)Hercules)、法国的、法国的SanofiSanofi、德国的、德国的Herb-streith and.FoxHerb-streith and.Fox及瑞士的及瑞士的(Obipekin(Obipekin公司。公司。全世界的需要量则高达全世界的需要量则高达1600016000吨，并预
32、计将以每年增长吨，并预计将以每年增长5%5%的速度的速度上升。上升。果胶的总产量仍以高酯果胶为主。大约占总量的果胶的总产量仍以高酯果胶为主。大约占总量的7575。第62页/共109页高酯果胶(High Methoxyl Pectin)：l l天然存在的果胶天然存在的果胶 ，DEDE值高于值高于50%50%低酯果胶(Low Methoxyl Pectin)l l经酸或碱处理，经酸或碱处理，DEDE值小于值小于50%50%l l碱性条件下用氨处理碱性条件下用氨处理 ，酰胺果胶，酰胺果胶(Amidated(Amidated Pectin)Pectin)在酸性条件下用作胶凝剂和稳定剂。第63页/共10
33、9页果胶中平均每100个半乳糖醛酸残基C6位上以甲酯化形式(带有甲氧基)存在的百分数称为果胶的酯化度DE值(Degree of Esterification)或DM值(Degree of Methoxylation)每100个半乳糖醛酸残基C6位上以酰胺化形式存在的百分数则称之为酰胺化度(Degree of Amidation)。第64页/共109页一）高酯果胶一）高酯果胶果胶分子上带有数目不等的羧基基团和不带电荷的甲氧基基团，在特定的pH条件下，羧基基团以一定量的不带电荷的COOH及带负电荷的COO形式存在。第65页/共109页果胶分子间只有相互靠近，形成许多结合区，才能达到形成凝胶的三维空
34、间网络而形成凝胶。减小分子间的排斥力，凝胶才容易形成，所能形成凝胶的强度、成胶温度、成胶速度等都与体系的条件密切相关。果胶分子上带电荷越多，相互排斥越严重，凝胶形成就越难。果胶的DE值越高，成胶就越容易。第66页/共109页DE值低于65%的高酯果胶称为慢凝固果胶，DE值高于70，则为称快凝固果胶。第67页/共109页在pH3.5以上高酯果胶不能形成凝胶 高酯果胶的一般使用条件是体系pH=2.03.8；固形物含量高于55，最主要用途是传统果酱、果冻、凝胶软糖、糕点及糖果夹心等。第68页/共109页在果胶浓度低于凝胶浓度时，果胶可用作增稠剂，如用于改善低糖含量果汁饮料的口感，则有良好的果味增进作
35、用；在果酱、果冻及其它高糖耐储食品中作胶凝剂；在糖果、饼干、糕点中作夹心；在酸奶制品，果味甜食中作稳定剂。第69页/共109页二）低酯果胶二）低酯果胶由于低酯果胶分子上带的COO-相对较多。不太受糖、酸含量的影响，凝胶条件的pH值范围可宽至2.6-6.8，可溶性固形物含量1080，形成的凝胶具有热可逆性，比高酯果胶凝胶更软，更有弹性。第70页/共109页低酯果胶，特别是酰胺果胶所形成的凝胶是热可逆性凝胶，如果DE值较高，加之固形物含量较高时，形成的凝胶也会有比较好的热稳定性。低酯果胶有较好的触变性，凝胶受剪切力作用可成为泵送流体，特别适用于带果肉酸奶生产。在低固形物含量下(20%)，CMC或刺
36、槐豆胶与低酯果胶复合可改进凝胶组织感。第71页/共109页低酯果胶当pH6.5后也不能形成凝胶。低酯果胶的使用条件是体系pH=2.66.8；固形物含量高于10，要求有钙离子存在(至少15mg/g果胶)，主要用于低糖果酱、酸奶果肉底料、软糖、甜食、焙烤制品上光等等。第72页/共109页六、微生物代谢胶六、微生物代谢胶 微生物代谢胶也称生物合成胶。许多微生物在生长代谢过程中，在不同的外部条件下都能产生一定量的各种多糖。分为三大类：细胞壁多糖、细胞体内多糖及细胞体外多糖。第73页/共109页商业开发应用的主要有黄原胶(xanthan gum)、结冷胶(gellan gum),凝胶多糖(curdlan
37、)，葡聚 搪(dextran)、威 兰(welan)，普 鲁 兰(pullulan)、酵 母 多 糖(yeast glycan)，rhamsan，scle-roglucan，elsinan 第74页/共109页一）黄原胶一）黄原胶黄原胶也称汉生胶，由黄单胞菌Xan-thomonas campestris在特定的培养基、pH值、通氧量及温度下代谢获得。高粘度发酵液经杀菌、异丙醇沉淀、干燥、粉碎及批号控制后得到商品黄原胶。第75页/共109页黄原胶只溶于冷水和热水而不溶于有机溶剂 分子量约250万，完全水解后可得到D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸 黄原胶与半乳甘露糖、洋槐豆胶、瓜儿胶、海藻酸
38、钠、阿拉伯胶有良好的协同效果 第76页/共109页第77页/共109页第78页/共109页二）结冷胶二）结冷胶 结冷胶过去称多糖结冷胶过去称多糖PS-60.1978PS-60.1978年首次发现，由假单胞菌年首次发现，由假单胞菌Pseudomonas elodeaPseudomonas elodea代谢获得。代谢获得。结冷胶主要用做胶凝剂结冷胶主要用做胶凝剂它的凝胶形成浓度可低达它的凝胶形成浓度可低达0.050.05。结冷胶能溶于冷水，但形成凝。结冷胶能溶于冷水，但形成凝胶的条件必须是胶的条件必须是l l(1)(1)需先加热；需先加热；l l（2 2）有一定量的盐离子存在，这样结冷胶溶液才会冷
39、却后形成热可逆型）有一定量的盐离子存在，这样结冷胶溶液才会冷却后形成热可逆型凝胶，凝胶的强度、凝胶形成温度及融化温度与盐离子浓度及种类密切凝胶，凝胶的强度、凝胶形成温度及融化温度与盐离子浓度及种类密切相关。相关。第79页/共109页三）凝胶多糖三）凝胶多糖凝胶多糖过去编号为多糖PS-13140，1966年发现，由产碱杆菌Alcaligenes faecalis var.myxogenes变异菌株代谢获得，是一种由400-500个D-葡萄糖(1-3)键连接起来的线性中性多糖，分子量约70 00080 000。第80页/共109页在食品工业(主要是日本)中用作胶凝剂，如添加在大豆蛋白粉中生产豆腐状
40、凝胶面条，用于肉制品、甜食中做持水剂；凝胶多糖干燥后可形成水不溶性薄膜，因此也可用作食用薄膜。第81页/共109页四）葡聚糖四）葡聚糖是第一个工业化生产及应用的微生物代谢多糖，早在是第一个工业化生产及应用的微生物代谢多糖，早在19511951年就已年就已开始生产医用葡聚糖代替血浆。开始生产医用葡聚糖代替血浆。商业化生产的葡聚糖主要是由明串珠菌的商业化生产的葡聚糖主要是由明串珠菌的Leuconostoc Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512(F)mesenteroides NRRL B-512(F)或或B B-512-512菌株在含有蔗糖及其它营菌株在含有蔗糖
41、及其它营养素的液态培养基中，在特定的养素的液态培养基中，在特定的pH pH 值及温度控制下发酵生产，再值及温度控制下发酵生产，再经乙醇或甲醇沉淀得到原始葡聚糖经乙醇或甲醇沉淀得到原始葡聚糖(native dextran)(native dextran)，再将分子量，再将分子量可高达几千万道尔顿的原始葡聚糖经稀酸部分水解成不同分子量可高达几千万道尔顿的原始葡聚糖经稀酸部分水解成不同分子量大小的片段，经提纯、分离后得到一系列高纯度不同分子量的商大小的片段，经提纯、分离后得到一系列高纯度不同分子量的商品葡聚糖。品葡聚糖。第82页/共109页葡聚糖为中性多糖，其结构主要是a-D-葡萄糖(1-6)键连接
42、起来的主链 第83页/共109页葡聚糖也有较好的油水乳化稳定性，但并末通过食品立法而作为食用安全添加剂。葡聚糖的主要用途是医药领域，如用作血浆替代物和高科技生物技术领域，如层析用葡聚糖凝胶Sephadex及用于分离蛋白质、DNA等的DEAE-Sephadex等第84页/共109页五）普鲁兰五）普鲁兰普鲁兰也称为茁霉多糖、出芽短梗孢糖，主要由真菌Aureobasidium pullulans(也称黑酵母)代谢产生。1938年首次发现，1976年开始商业化生产。第85页/共109页六）六）rhamsan胶胶七）小核菌葡聚糖七）小核菌葡聚糖八）酵母多糖八）酵母多糖九）威兰胶九）威兰胶第86页/共10
43、9页普鲁兰具有成膜特性，溶液干燥后能形成无色透明的薄膜，这种薄膜能溶于冷水，并具有抗油性及很低的氧透析性，添加山梨糖醇、甘油等则能改进其韧性及弹性，温度对这种薄膜的影响也不大，因此可用作防止食物氧化的食用包装膜。制药中用做粘着剂 第87页/共109页七、化学修饰胶七、化学修饰胶化学修饰胶，也称化学改性或半合成胶，是利用来源丰富的多糖化学修饰胶，也称化学改性或半合成胶，是利用来源丰富的多糖(碳水化合物碳水化合物)为原料，通过化学反应在分子链上植入或去掉某些基为原料，通过化学反应在分子链上植入或去掉某些基团而形成原多糖的化学衍生物，从而改变了原多糖的许多理化特团而形成原多糖的化学衍生物，从而改变了
44、原多糖的许多理化特性及溶解度。性及溶解度。典型产品是：典型产品是：l l纤维素生产纤维素生产CMC(CMC(羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠)及其衍生物；及其衍生物；l l用淀粉生产各种变性淀粉及淀粉衍生物；用淀粉生产各种变性淀粉及淀粉衍生物；l l用甲壳类水生物的皮壳生产甲壳质及甲壳胺。用甲壳类水生物的皮壳生产甲壳质及甲壳胺。第88页/共109页一）纤维素胶一）纤维素胶(Cellulose Gums)商品纤维素胶目前主要有羧甲基纤维素纳(CMC)、甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、甲乙基纤维素(MEC)，羟乙基纤维素(HEC)，羟丙基纤维素(HPC)，羟乙基甲基纤 维 素(HEMC)，羟
45、乙 基 乙 基 纤 维 素(EHEC)，羟丙基甲基纤维素(HPMC)，羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)等，以及由纤维素经特殊处理而得到的微晶纤维素(MCC)，第89页/共109页1.1纤维素衍生物羧甲基纤维素钠l l羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠(Sodium Car-boxymethyl(Sodium Car-boxymethyl CelluloseCellulose，简称，简称CMCCMC或或SCMC)SCMC)，是最主要的，是最主要的离子型纤维素胶离子型纤维素胶 第90页/共109页增稠剂：在即食汤、巧克力奶及含果肉冷饮增稠剂：在即食汤、巧克力奶及含果肉冷饮中；中；持水性：防止食品水分蒸发
46、或糖果不形成结持水性：防止食品水分蒸发或糖果不形成结晶，如防止面制品中的各种馅心晶，如防止面制品中的各种馅心“出水出水”；在酸性条件下稳定蛋白质，防止沉淀的功能，在酸性条件下稳定蛋白质，防止沉淀的功能，CMCCMC通过与大豆蛋白、明胶及酪蛋白等反应，通过与大豆蛋白、明胶及酪蛋白等反应，可使得系统中的蛋白质不发生沉淀，如在自可使得系统中的蛋白质不发生沉淀，如在自然条件下大豆蛋白在等电点附近将发生沉淀然条件下大豆蛋白在等电点附近将发生沉淀(pH3.5(pH3.55.6)5.6)，但与，但与CMCCMC结合后通常能防止结合后通常能防止沉淀发生沉淀发生;CMC;CMC也能在也能在pH4.5pH4.55
47、.05.0范围内稳定范围内稳定酸性奶制品。酸性奶制品。CMCCMC也是常用的一种冰淇淋稳定剂，可以提也是常用的一种冰淇淋稳定剂，可以提高冰淇淋的膨胀度，改进融化速度，并赋予高冰淇淋的膨胀度，改进融化速度，并赋予良好的形感及口感。良好的形感及口感。第91页/共109页甲基纤维素及羟丙基甲基纤维素l l甲基纤维素甲基纤维素(Methyl Cellulose(Methyl Cellulose，简称，简称MC)MC)，是，是最早开发的纤维素衍生物之一，也是一种国际最早开发的纤维素衍生物之一，也是一种国际普遍接受的食品品质改良剂。普遍接受的食品品质改良剂。第92页/共109页MCMC的水溶液在中性条件及
48、常温下性质稳定，的水溶液在中性条件及常温下性质稳定，加热使粘度下降，达一定温度后则产生胶凝加热使粘度下降，达一定温度后则产生胶凝现象。现象。MCMC常用于焙烤制品和带馅的食品，能保持物常用于焙烤制品和带馅的食品，能保持物料多汁，防止水分受热时蒸发。加热时形成料多汁，防止水分受热时蒸发。加热时形成的凝胶可保持固定食品的形状。的凝胶可保持固定食品的形状。MCMC与热物料均匀混合，不增加物料的粘度，与热物料均匀混合，不增加物料的粘度，而且在低粘度的条件下可增加物料的热交换而且在低粘度的条件下可增加物料的热交换效果。效果。MCMC在热加工过程中可以降低粘度减少蒸煮时在热加工过程中可以降低粘度减少蒸煮时
49、间，所以特别适用于樱桃、荔枝等肉质细嫩间，所以特别适用于樱桃、荔枝等肉质细嫩水果罐头的加工制作。水果罐头的加工制作。第93页/共109页甲乙基纤维素(Mehtyl Ethyl Cellulose，简称MEC)羟丙基纤维素及羟乙基纤维素(Hydroxy Propyl Celluolse，简称HPC)1.2微晶纤维素(Microcrvstallin Cellulose,简称MCC)第94页/共109页二）变性淀粉二）变性淀粉二）变性淀粉二）变性淀粉(modified starches)(modified starches)及淀粉衍及淀粉衍及淀粉衍及淀粉衍生物生物生物生物(derivatized s
50、traches)(derivatized straches)2.1转化淀粉l l酸水解改性酸水解改性-粘度低粘度低l l2.1.22.1.2氧化改性氧化改性-粘度低、色白、凝胶快粘度低、色白、凝胶快l l焦糊精焦糊精-溶解性好溶解性好2.2交链淀粉第95页/共109页2.3淀粉衍生物l l2.3.12.3.1醋酸酯淀粉醋酸酯淀粉-抗回生抗回生l l磷酸单酯淀粉磷酸单酯淀粉-冻融稳定性冻融稳定性l l2.3.32.3.3琥珀酸半酯淀粉琥珀酸半酯淀粉-水包油型乳化稳定剂水包油型乳化稳定剂l l羟丙基淀粉醚羟丙基淀粉醚-冻融稳定性、热稳定性冻融稳定性、热稳定性第96页/共109页八、蛋白质亲水胶体八