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食品膠的定義

通常是指溶解于水中，并在一定條件下能充分水化形成黏稠、滑膩或膠凍液的大分子物質(zhì),在加工食品中可以起到提供增稠、增黏、黏附力、凝膠形成能力、硬度、脆性、緊密度、穩(wěn)定乳化、懸濁體等作用，使食品獲得所需要的各種形狀和硬、軟、脆、黏、稠等各種口感，所以也常稱作食品增稠劑、增黏劑、膠凝劑、穩(wěn)定劑、懸浮劑、食用膠、膠質(zhì)等。

食品膠的分類：

1、天然

植物多糖物質(zhì)：果膠、阿拉伯膠、瓜爾膠、槐豆膠等；

海藻多糖物質(zhì)：瓊脂、海藻酸類、卡拉膠等；

微生物多糖類：黃原膠、茁霉多糖；

動物：

多糖：甲殼；蛋白：明膠。

2、合成

羧甲基纖維素鈉、丙二醇、變性淀粉等。

食品膠的功能特性

增稠性；膠凝性；膳食纖維功能；乳化、穩(wěn)定性、作為被膜劑和膠囊；懸浮分散性；保水持水性；控制結(jié)晶。

一、性質(zhì)

（一）凝膠

當體系中溶有特定分子結(jié)構(gòu)的增稠劑，濃度達到一定值，體系也滿足一定要求時，通過以下作用，體系形成三維空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

增稠劑大分子鏈間相互交聯(lián)與螯合

增稠劑大分子與溶劑分子(水)的強親合性

瓊脂：1%濃度就可形成凝膠

海藻酸鹽：熱不可逆凝膠(受熱后不會稀釋)——人造果凍的原料

（二）相互作用

減效：阿拉伯膠可減低黃蓍膠的粘度

增效：混合液體經(jīng)過一定時間后，體系的粘度大于各自增稠劑單獨使用粘度之和

在增稠劑實際應(yīng)用中，往往單獨使用一種增稠劑得不到理想效果，常需復(fù)配使用，發(fā)揮協(xié)同作用。

如：CMC和明膠，卡拉膠、瓜爾膠和CMC，瓊脂和刺槐豆膠，黃原膠和刺槐豆膠等

二、功效與應(yīng)用

1、賦予食品所要求的流變特性，改變食品的質(zhì)構(gòu)和外觀，使液體或漿狀食品形成特點形態(tài)，具有粘滑適口的感覺。如：冰淇淋等冰點心的質(zhì)量，很大程度上取決于冰晶形成的狀態(tài)。加入增稠劑可防止冰晶過大(以免感到組織粗糙有渣)，使冰晶細微化，口感光滑，結(jié)構(gòu)細膩均勻。

2、使制品均勻穩(wěn)定，富有特色。如：配制酸奶時須加有機酸，但會引起乳蛋白凝聚與沉淀而分層。添加增稠劑有助于分層的解決

3、提高起泡性和穩(wěn)定性。如：冰淇淋常使用槐豆膠、海藻酸鈉等做發(fā)泡劑

4、成膜：在食品表面形成光滑的薄膜，作用如下。

防止吸濕：冷凍食品、固體粉末食品；

防止失水：果蔬保鮮，并有拋光效果。

這類增稠劑也稱為被膜劑，是增稠劑的發(fā)展動向之一，如：醇溶蛋白、明膠、瓊脂、海藻酸等。

5、保水

因增稠劑具有強親水作用，在肉制品、面粉制品中能品質(zhì)改良的作用。

面粉類食品：改善面團的吸水性，加速水分向蛋白質(zhì)分子和淀粉顆粒滲透的速度，有利于面團的調(diào)制過程。

利用增稠劑的持水性和凝膠性，可增加產(chǎn)品的重量、粘彈性和淀粉的?化程度，不易老化失水。

三、我國允許使用的食用膠舉例

（一）瓜爾膠（guar gum）

瓜爾膠也稱瓜爾豆膠、胍膠，是目前國際上較為廉價而又廣泛應(yīng)用的食用膠體之一。瓜爾豆膠是從瓜爾樹種子中分離出來的一種可食用的多糖類化合物。

1、瓜爾膠的結(jié)構(gòu)組成

瓜爾膠是線狀半乳甘露聚糖，屬于非離子型高分子。

在結(jié)構(gòu)上，以β-1，4鍵相互連接的D-甘露糖單元為主鏈，不均勻地在主鏈的一些D-甘露糖單元的C6位上再連接了單個D-半乳糖（α-1，6鍵）為支鏈，其半乳糖與甘露糖之比為1：1.8，簡化為1：2。實際上半乳糖在甘露糖主鏈上的分布是不均勻的，在其主鏈的有一些區(qū)段上并沒有半乳糖，而在另一些部分則是高取代區(qū)。

2、瓜爾膠的物化性質(zhì)

1）溶解性。瓜爾膠能溶于冷/熱水中并同時迅速開始水化，最終獲得半透明狀黏稠溶液。但不能溶于乙醇等有機溶劑。

2）黏度。瓜爾膠是黏度最高的天然膠體之一，其1%水溶液黏度在4~5Pa·s之間。

3）熱穩(wěn)定性。溫度上升時，瓜爾膠溶液粘度下降。

4）酸穩(wěn)定性。瓜爾膠溶液天然pH為中性，pH變化在4~10范圍內(nèi)對膠溶液的性狀影響不明顯。

5）流變性。瓜爾膠及其衍生物的溶液都呈非牛頓型的假塑性流動特性，即具有攪稀作用。

3、瓜爾膠的應(yīng)用

我國規(guī)定（GB 2760-2014）:瓜爾膠可用于各類食品中，按生產(chǎn)需要適量使用。

稀奶油：最大使用量為1.0g/kg；

較大嬰兒和幼兒配方食品：最大使用量為1.0g/L。

瓜爾豆膠在不同食品中的具體功能：

（二）阿拉伯膠（Arabic gum）

阿拉伯樹膠是來源于豆科的金合歡樹屬的樹干滲出物。天然阿拉伯膠塊多為大小不一的淚珠狀，略透明的琥珀色，無味，精制膠粉則為白色。

最高質(zhì)量的阿拉伯膠應(yīng)該是半透明、琥珀色、無任何味道、橢球狀膠。

1、阿拉伯膠的結(jié)構(gòu)組成

阿拉伯膠是一種含有鈣、鎂、鉀等多種陽離子的弱酸性大分子多糖，具有以阿拉伯半乳聚糖為主的、多支鏈的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)。

水解阿拉伯膠可獲得D-半乳糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖和D-半乳糖醛酸。

阿拉伯糖的結(jié)構(gòu)上還連有2%左右的蛋白質(zhì)

2、阿拉伯膠的物化性質(zhì)

1）溶解度：阿拉伯膠具有高度的水中溶解性，能很容易的溶于冷、熱水中，但不溶于乙醇等有機溶劑。

2）黏度：阿拉伯膠是典型的“高濃低黏”型膠體。

3）流變性：溶液濃度在40%以下仍呈牛頓流體，當濃度高達40%以上時，開始表現(xiàn)出假塑性流體特性。

4）酸穩(wěn)定性：pH值4~8范圍內(nèi)較穩(wěn)定，當pH低于3時，黏度下降。

5）乳化穩(wěn)定性：非常良好的親水親油性，是非常好的天然水包油型乳化穩(wěn)定劑。

6）熱穩(wěn)定性：一般加熱膠溶液不會引起膠的性質(zhì)改變。

阿拉伯膠的應(yīng)用實例：

（三）果膠

1、果膠的結(jié)構(gòu)組成

果膠是由D-半乳糖醛酸殘基經(jīng)α（1→4）苷鍵相連接聚合而成的酸性大分子多糖，并且半乳糖醛酸C6上的羧基有許多是甲酯化形式，為甲酯化的殘留羧基則以游離酸形式以鉀、鈉、銨、鈣鹽形式存在；在C2或C3的羧基位置上常帶有乙?；推渌行裕ǘ啵┨侵ф?，如L-鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖等。

[化學(xué)結(jié)構(gòu)]

果膠主要由半乳糖醛酸與其甲基酯的聚合物組成。部分羧基被甲酯化。如果全部被甲酯化，則甲氧基含量約為16.3%。

高酯果膠：甲氧基含量≥7%

低酯果膠：甲氧基含量＜7%

[性能]

溶于20倍的水中成粘稠狀液體，對酸性溶液較堿性溶液穩(wěn)定，不溶于乙醇，能用乙醇、甘油、蔗糖漿潤濕，與3倍以上的砂糖混合后更易溶于水

[制法]

將蘋果、柑橘、柚子等果皮洗凈，加1.8倍熱水，再加0.14%的鹽酸于90~95℃下萃取30min，壓榨過濾，真空濃縮至果膠含量達9~12%后，用乙醇沉淀。再經(jīng)洗滌、脫水、干燥、粉碎、過篩而制得產(chǎn)品

將檸檬、柑桔和酸橙等柑桔類水果皮破碎，加果皮量4倍的0.15%的檸檬酸溶液，于加熱條件下浸漬、萃取制得果膠。

一般由植物果皮提取的果膠中甲氧基含量在7~14%之間。

要提高產(chǎn)品中的甲氧基含量，可將果膠與甲醇進行甲酯化。

要獲得低酯果膠，采用脫酯工藝，常用：酶法、堿法或酸法。

2、果膠的物化性質(zhì)

1）溶解性。在水中可溶，在大多數(shù)有機溶劑中不溶

2）果膠溶液的流變特性。稀果膠溶液幾乎是牛頓流體；濃度大于1%的果膠溶液呈現(xiàn)假塑現(xiàn)象。

3）穩(wěn)定性

在pH值2.5~4.5時高酯果膠是穩(wěn)定的，當pH大于4.5時，失穩(wěn)現(xiàn)象就會發(fā)生；低酯果膠在高pH時更為穩(wěn)定。

使用：

果醬、果凍的制作——膠凝劑

蛋黃醬、精油的穩(wěn)定劑

高酯果膠與低酯果膠的區(qū)別：

高酯果膠：用作帶酸味的果醬、果凍、果膠軟糖、糖果、餡心和乳酸菌飲料等的穩(wěn)定劑。

低酯果膠：無酸味或低酸味的果醬、果凍、凝膠軟糖、冷凍甜食、色拉調(diào)味醬、冰淇淋、酸奶等的穩(wěn)定劑。

注意事項：

果膠須完全溶解或分散后再添加，以免形成不均勻凝膠。為此需要高效率混合器，并緩慢添加果膠粉，以免果膠結(jié)塊，否則極難溶解或分散

能用乙醇、甘油或蔗糖漿潤濕，或與3倍以上的砂糖混合，可提高果膠的溶解速度

果膠在酸性溶液中比堿性溶液穩(wěn)定。

（四）明膠
1、明膠的結(jié)構(gòu)組成

明膠分子既沒有固定的結(jié)構(gòu)，又沒有固定的相對分子質(zhì)量。

明膠膠原蛋白質(zhì)是以三螺旋結(jié)構(gòu)的肽鏈為基本單位，相互間連接成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶于水，通過水解使部分連接鍵斷裂后即成為具有水溶性的明膠，三螺旋結(jié)構(gòu)自身也可拆散成單一的α鏈，或者α鏈加β鏈，或γ鏈結(jié)構(gòu)。

2、明膠的物化性質(zhì)

1）溶解性：溫水是明膠最普通的溶劑，常溫下明膠可以溶于尿素、溴化鉀或碘化鉀的溶液中，也能溶于醋酸、水楊酸等有機酸中。

2）溶脹性能：明膠不溶于冷水但能吸水膨脹形成堅固而有彈性的膠凍，加熱此膠凍則能變成溶液。

3）起泡性能：將明膠溶液在試管內(nèi)按一定幅度上下?lián)u動，試管里將有一部分膠形成泡沫，這就是明膠的起泡能力。

4）不耐酸堿性：明膠能與酸、堿、鹽形成化合物。

5）流變特性：

攪拌會使溶液黏度降低

靜止會使其溶液黏度增大

溫度是影響?zhàn)ざ鹊闹匾蛩?/span>

一般來說，溫度越低，黏度增長越快

明膠溶液的黏度在等電點處最低

6）凝膠性能

a）凍點和熔點：

明膠溶液遇冷形成膠凍，規(guī)定濃度為10%的膠液開始凝結(jié)時的最高溫度成為明膠的凍點。此膠凍熔化所需要的最低溫度成為明膠的熔點。

b）熔點在等電點處為最高

加少量鉻鹽或鋁鹽可使其熔點提高；加入鉀鹽，可以使其熔點降低。

3、明膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用

我國規(guī)定（GB 2760-2014）：明膠可應(yīng)用于各類食品中，按生產(chǎn)需要適量使用產(chǎn)品應(yīng)用。

（五）黃原膠（又名漢生膠）

1、黃原膠的結(jié)構(gòu)組成

黃原膠的二級結(jié)構(gòu)是側(cè)鏈繞主鏈骨架反向纏繞，通過氫鍵維系形成棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)。

黃原膠的三級結(jié)構(gòu)是棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)間靠微弱的非極性共價鍵結(jié)合形成的螺旋復(fù)合體。

2、黃原膠的物化性質(zhì)

1）懸浮性和乳化性

即使在很低的濃度下，溶液黏度依然很高，這種高黏度特性使之成為一種極為有效的增稠劑和穩(wěn)定劑。

黃原膠借助水相的稠化作用，可降低油相和水相的不相容性，能使油脂乳化在水中，因而它在許多食品飲料中用作乳化劑和穩(wěn)定劑。

2）水溶性

黃原膠在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特別是在冷水中也能溶解。

3）增稠性

黃原膠有良好的增稠性能，特別是在低質(zhì)量濃度下具有很高的黏度。黃原膠溶液的黏度是相同質(zhì)量濃度下明膠的100倍左右。

4）流變性

黃原膠溶液是一種典型的假塑性流體，溶液具有高度假塑性，即具有剪切變稀作用。

5）熱穩(wěn)定性

黃原膠的水溶液在10~80℃之間黏度幾乎沒有變化，即使低濃度的水溶液在廣闊的溫度范圍內(nèi)仍然顯示出穩(wěn)定的高黏度。

黃原膠溶液在一定溫度范圍內(nèi)（-4~93℃）反復(fù)加熱冷凍，其黏度幾乎不受影響。

6）對酸、堿、鹽的穩(wěn)定性

a）對酸堿十分穩(wěn)定

在pH5~10之間其黏度不受影響

在pH小于4和大于11時黏度只有輕微的變化。

b）能與許多鹽溶液混溶，黏度不受影響。

它可在10%KCl、10%CaCl2、5%NaCO3溶液中長期存放（25℃，90天），黏度幾乎保持不變。

7）對酶解反應(yīng)的穩(wěn)定性

黃原膠抗酶能力很強，食品生產(chǎn)中有許多酶類如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和半纖維素酶等都不能使黃原膠降解。

3、黃原膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用

我國規(guī)定（GB2760-2014）黃原膠可在各類食品中按生產(chǎn)需要適量使用。

作為增稠劑、穩(wěn)定劑的應(yīng)用限制：

稀奶油、果蔬汁(漿)、香辛料類：按生產(chǎn)需要適量使用；

生干面制品：最大使用量為4.0g/kg；

黃油和濃縮黃油、其他糖和糖漿：最大使用量為5.0g/kg；

特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品：最大使用量為9.0g/kg；

生濕面制品(如面條、餃子皮、餛飩皮、燒麥皮)：最大使用量為10.0g/kg。

（六）卡拉膠

卡拉膠有名鹿角藻膠，角叉膠，由某些紅海藻提取制得，是由半乳聚糖所組成的多糖類物質(zhì)?？ɡz的水溶液有高黏性和膠凝特點，其凝膠具有熱可逆性。

卡拉膠的應(yīng)用：我國規(guī)定（GB 2760-2014），卡拉膠可應(yīng)用于各類食品中，按生產(chǎn)需要適量使用。作為乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑的應(yīng)用限制：

嬰幼兒配方食品：最大使用量為0.3g/L；

其他糖和糖漿：最大使用量為5.0g/kg；

生干面制品：最大使用量為8.0g/kg。

（七）羧甲基纖維素鈉

羧甲基纖維素鈉簡稱CMC或SCMC，又名纖維素膠，是最主要的離子型纖維素膠，是一種陰離子線型高分子物質(zhì)。通常用短棉線（纖維素含量高達98%）或木漿為原料，通過氫氧化鈉處理后再與氯乙酸鈉反應(yīng)而成，按反應(yīng)條件不同，可獲得羧甲基團取代度很廣的范圍（即0.4~1.5，最高理論值為3.0）的CMC。

1、羧甲基纖維素鈉的分子結(jié)構(gòu)：

纖維素的分子鏈結(jié)構(gòu)式（為D-的葡萄糖的數(shù)目，即聚合度）

DS=1的CMC的理想單元的結(jié)構(gòu)

2、CMC在食品工業(yè)中的應(yīng)用

GB 2760-2014規(guī)定：羧甲基纖維素鈉可在各類食品中按生產(chǎn)需要適量使用。

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