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1.黃原膠
黃原膠是由D一葡萄糖、D一甘露糖、D一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸構成的五糖重復單位。其中葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸摩爾比為2.8:3.0:2.0。黃原膠是由含有糖類(如葡萄糖、蔗糖、淀粉、水解淀粉等)的發酵培養基,在適宜的氮源、磷酸氫二鉀和適量的微量元素存在下,由野油菜黃單胞菌菌株作用,進行發酵,再經后提取、干燥、粉碎等工序制得。
黃原膠無味、無臭、無毒、食用安全,易溶于水。在水溶液中呈現多聚陰離子,具有獨特的理化性質。在工業生產中主要作為增稠劑,也可以作為懸浮劑、乳化劑、穩定劑。到目前為止,黃原膠被認為是國際上性能最優越的生物膠,被大量應用在食品、果汁、飲料、飼料、化妝、醫藥、陶瓷、消防、石油等行業,其市場增長潛力超過所有的親水性膠。本文綜述了黃原膠的結構、性質和生產,敘述了黃原膠在食品行業中的應用。
結構
黃原膠是淡白色或淺米黃色粉末,由五糖單位重復構成,其主鏈與纖維素相同,即由以β~1,4糖苷鍵相連的葡萄糖構成,三個相連的單糖組成其側鏈:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。與主鏈相連的甘露糖通常由乙酰基修飾,側鏈末端的甘露糖與丙酮酸發生縮醛反應從而被修飾,而中間的葡萄糖則被氧化為葡萄糖醛酸。黃原膠除擁有規則的一級結構外,還擁有二級結構,經X一射線衍射和電子顯微鏡測定,黃原膠分子間靠氫鍵作用而形成規則的螺旋結構。雙螺旋結構之間依靠微弱的作用力而形成網狀立體結構,這是黃原膠的三級結構,它在水溶液中以液晶形式存在。
特點如下:
①懸浮性和乳化性
黃原膠對不溶性固體和油滴具有良好的懸浮作用。黃原膠溶膠分子能形成超結合帶狀的螺旋共聚體,構成脆弱的類似膠的網狀結構,所以能夠支持固體顆粒、液滴和氣泡的形態,顯示出很強的乳化穩定作用和高懸浮能力。
②良好的水溶性
黃原膠在水中能快速溶解,有很好的水溶性。特別在冷水中也能溶解,可省去繁雜的加工過程,使用方便。但由于它有極強的親水性,如果直接加入水小而攪拌不充分,外層吸水膨脹成膠團,會阻止水分進入里層,從而影響作用的發揮,因此必須注意正確使用。黃原膠干粉或與鹽、糖等干粉輔料拌勻后緩慢加入正在攪拌的水位,制成溶液使用。
③增稠性
黃原膠溶液具有低濃度高粘度的特性(1%水溶液的粘度相當于明膠的100倍),是一種高效的增稠劑。
④假塑性
黃原膠水溶液在靜態或低的剪切作用下具有高粘度,在高剪切作用下表現為粘度急劇下降,但分子結構不變。而當剪切力消除時,則立即恢復原有的粘度。剪切力和粘度的關系是完全可塑的。黃原膠假塑性非常突出,這種假塑性對穩定懸浮液、乳濁液極為有效。
⑤對熱的穩定性
黃原膠溶液的粘度不會隨溫度的變化而發生很大的變化,一般的多糖因加熱會發生粘度變化,但黃原膠的水溶液在10—80℃之間粘度幾乎沒有變化,即使低濃度的水溶液在廣闊的溫度范圍內仍然顯示出穩定的高粘度。1%黃原膠溶液(含1%氯化鉀)出25℃加熱到120℃.其粘度僅降低3%。
⑥對酸堿的穩定性
黃原膠溶液對酸堿十分穩定,在PH為5—10之間叫其粘度不受影響,在PH小于4和大于11時粘度有輕微的變化。在PH3—11范圍內,粘度最大使和最小值相差不到10%。
⑦對鹽的穩定性
黃原膠溶液能和許多鹽溶液(鉀鹽、鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽等)混溶,粘度不受影響。在較高鹽濃度條件下,甚至在飽和鹽溶液中仍保持其溶解性而不發生沉淀和絮凝,其粘度幾乎不受影響。
⑧對酶解反應的穩定性
黃原膠穩定的雙螺旋結構使其具有極強的抗氧化和抗酶解能力,許多的酶類如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和半纖維素酶等酶都不能使黃原膠降解。
注:黃原膠在大多數以水為基相體系內完全溶解,但由于它有極強的親水性,如果直接加入水中而攪拌不充分,外層吸水膨脹成膠團,從而阻止水份進入里層,進而影響作用的發揮,因此必須注意正確使用----→取一份黃原膠用十份或以上的干燥物料,如食品中的糖味精、鹽等物調勻,然后慢慢傾倒在攪拌中的水里,浸泡約兩小時,繼續攪拌至完全溶解后在使用。
2.卡拉膠
卡拉膠的利用起源于數百年前,在愛爾蘭南部沿海出產一種海藻,俗稱為愛爾蘭苔蘚(Irish Moss),現名為皺波角藻(Chondrus crispus),當地居民常把它采來放到牛奶中加糖煮,放冷,待凝固后食用。18世紀初期,愛爾蘭人把此種海藻制成粉狀物并介紹到美國,后來有公司開始商品化生產,并以海苔粉(sea moss farina)的名稱開始銷售,廣泛用于牛奶及多種食品中。19世紀美國開始工廠化提煉卡拉膠,到19世紀40年代卡拉膠工業才真正在美國發展起來。我國在1973年在海南島開始有卡拉膠生產。
結構:
卡拉膠的化學結構是由D-半乳糖和3,6-脫水-D-半乳糖殘基所組成的線形多糖化合物。而根據半酯式硫酸基在半乳糖上所連接的位置不同,卡拉膠又可分為7種類型:k-卡拉膠、L-卡拉膠、r-卡拉膠、λ-卡拉膠、ξ-卡拉膠、φ-卡拉膠、θ-卡拉膠。而目前生產和使用的有k-型、L-型和A-型卡拉膠或它們的混合物,尤其以k-型多見。
其特點如下:
①溶解性:
不溶于冷水,但可溶脹成膠塊狀,不溶于有機溶劑,易溶于熱水成半透明的膠體溶液,(在70℃以上熱水中溶解速度提高。
②膠凝性:
在鉀離子存在下能生成熱可逆凝膠。
③增稠性:
濃度低時形成低粘度的溶膠,受力后極易變形,且切應力與變形速率成正比的低粘性流體; 濃度升高形成高粘度溶膠。
④協同性:
與刺槐豆膠、魔芋膠、黃原膠等膠體產生協同作用,能提高凝膠的彈性和保水性。
⑤健康價值:
卡拉膠具有可溶性膳食纖維的基本特性,在體內降解后的卡拉膠能與血纖維蛋白形成可溶性的絡合物。可被大腸細菌酵解成二氧化碳、氫氣、沼氣及甲酸、乙酸、丙酸等短鏈脂肪酸,成為益生菌的能量源。
注: 卡拉膠穩定性強,干粉長期放置不易降解。它在中性和堿性溶液中也很穩定,即使加熱也不會水解,但在酸性溶液中(尤其是pH值≤4.0)卡拉膠易發生酸水解,凝膠強度和黏度下降。
值得注意的是,在中性條件下,若卡拉膠在高溫長時間加熱,也會水解,導致凝膠強度降低。所有類型的卡拉膠都能溶解于熱水與熱牛奶中。溶于熱水中能形成黏性透明或輕微乳白色的易流動溶液。卡拉膠在冷水中只能吸水膨脹而不能溶解。卡拉膠屬于魔芋膠體系,其溶解度相對不高,因此要進行保溫。
如保溫時間不夠,溶解不完全,所做出的產品口感就不好,嚴重的會造成產品不完全成型;但同時保溫時間過長,卡拉膠又偏堿或者加入了檸檬酸鈉之類的緩沖劑,就容易發生去乙酰化變性。因此建議夏天煮沸后不要保溫,冬天煮沸后保溫10min,春秋季節介于兩者之間。