膠體與表面活性劑在食品中的應(yīng)用

1、膠體與表面活性劑在食品中的應(yīng)用蛋白質(zhì)由氨基酸構(gòu)成，既有親水基，又有疏水基，其實質(zhì)上是高分子表面活性劑。蛋白質(zhì)是人體必須營養(yǎng)物，多用作食品乳化劑，其種類亦多，如牛奶、卵蛋白、酪蛋白、大豆蛋白等，均具有乳化、起泡及膠體的保護作用，在食品工業(yè)多用食品乳化劑應(yīng)用。膠類物質(zhì)：來自樹木分泌物，豆科植物種子，如阿拉伯樹膠、黃蓍膠、瓜爾膠等，均屬多糖，為古老的乳化劑，能提高制劑的水溶性粘度，多作輔乳化劑應(yīng)用。 食品膠的功能及其使用選擇食品膠形成凝膠的膠凝臨界濃度、膠凝臨界溫度隨體系的pH、電解質(zhì)的存在、其他蛋白質(zhì)和多糖的存在而變化。有些食品膠體在濃度較高或在外界溫度、pH、離子、濃度等條件適宜情況下才可形成凝

2、膠。一般說來，具有較多親水基團的多糖易形成凝膠，支鏈較多的多糖因受酸、堿、鹽影響小，不易形成凝膠，但有可能與其他膠復(fù)配形成凝膠。陰離子多糖在有電解質(zhì)存在下易形成凝膠，通?？梢蕴砑与娊赓|(zhì)和螯合劑來調(diào)節(jié)凝膠形成速度和強度。對于食品膠的膠凝機制，國內(nèi)外這方面的文獻報道不少，但還不是很清楚。膠凝現(xiàn)象一般可以簡單描述為親水膠體的長鏈分子相互交聯(lián)而形成能將液體纏繞固定在內(nèi)的三維連續(xù)式網(wǎng)絡(luò)，并由此獲得堅固嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)以抵制外界壓力而最終能阻止體系的流動。也就是說，食品多糖膠膠凝劑通過分子鏈的交互作用形成三維網(wǎng)絡(luò)從而使水從流體轉(zhuǎn)變成能脫模的“固體”。凝膠中能包含的水分可高達99之多，常見的食品凝膠包括果凍、布丁

3、、膠化汽水、膠化果汁、膠化果醬、膠化牛奶、凝膠糖等。據(jù)認(rèn)為，各種親水膠體的膠凝特性不同主要是因為三維網(wǎng)絡(luò)的纏繞度、分子交聯(lián)的數(shù)量和屬性、形成網(wǎng)絡(luò)各單元的相互吸引和排斥以及與不同溶劑作用的差異等原因引起的。膠凝機制的不同可通過對幾種常見食品膠的不同膠凝特性說明來理解。明膠的膠凝特性就比較特別，它能形成蛋白質(zhì)類的頗具彈性的凝膠；卡拉膠需在有鉀離子條件下能形成碳水化合物類的螺旋式凝膠，這也是其他一些海藻膠和碳水化合物的成膠方式；海藻酸鈉能通過與鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)同時形成交聯(lián)而獲得一種特殊的凝膠。根據(jù)1976年Trowell對膳食纖維下的定義“不被人體消化吸收的多糖類碳水化合物和木質(zhì)素”，絕大多數(shù)食品

4、膠均屬多糖類物質(zhì)，攝食后一般均不能被人體消化、吸收，盡管其中部分食品膠如果膠物質(zhì)、樹膠及海藻膠等可被部分腸道微生物分解，甚至將它們歸為可部分消化的纖維物質(zhì)，但可以肯定多糖類食品膠都屬于膳食纖維，并且大部分是水溶性膳食纖維，這預(yù)示著多糖類食品膠有著許多重要的生理作用。近年來國內(nèi)外對多糖類食用膠作為膳食纖維的生理作用的研究報道較多，如瓜爾豆膠、果膠、魔芋膠、殼聚糖和黃原膠等，它們作為膳食纖維都有著顯著的生理功效。可見，絕大多數(shù)食品膠應(yīng)用于食品中時，不僅有著增稠、膠凝以及乳化穩(wěn)定、懸浮等功能作用，對維持和改善食品組織結(jié)構(gòu)也起著重要作用，并且還能發(fā)揮膳食纖維的功能保健作用。食品膠也作為脂肪取代物較廣泛

5、地應(yīng)用于低脂食品、療效食品和保健食品的生產(chǎn)中。盡管目前脂肪取代物有數(shù)十種，種類也不同，但大部分是以食品膠為主要原料或以食品膠體為關(guān)鍵成分的。對于淀粉及變性淀粉（化學(xué)改性膠）也是當(dāng)今世界上使用量最大的一種多糖。淀粉也是多糖類食品膠，一般也具有增稠、膠凝等作用，但它除去部分抗消化性淀粉外都不屬于膳食纖維，也就是說淀粉應(yīng)用于食品中不具有膳食纖維的功能，并且其含熱量很高。（四）乳化、穩(wěn)定性食品膠添加到食品中后，體系黏度增加，體系中的分散相不容易聚集和凝聚，因而可以使分散體系穩(wěn)定，可用于果汁飲料、啤酒泡沫、糕點裱花等食品體系的穩(wěn)定。在食品中能起乳化作用的食品膠或親水膠體并不是真正的乳化劑，作用方式也不是

6、按照一般乳化劑的親水親油平衡機制來完成的，而是以好幾種其他方式來發(fā)揮乳化穩(wěn)定功能，但經(jīng)常是通過增稠和增加水相黏度以阻止或減弱分散的油粒小球發(fā)生遷移和聚合傾向方式來完成的。有些食品膠，如阿拉伯膠和明膠也可以通過保護、覆蓋膠體的作用方式達到穩(wěn)定乳化的功能，即膠粒被體系吸收后在分散的小球?；蝾w粒周圍形成一覆蓋膜層，并將電荷表面均勻分配給覆膜顆粒使其相互排斥而形成分散的穩(wěn)定體系。也有一些親水膠體能起到表面活性劑的作用，可以降低體系的表面張力以達到乳化穩(wěn)定的功能。（五）作為被膜劑和膠囊許多食品膠可用作被膜劑，它們可被覆蓋于食品表面，可以在食品表面形成一層保護性薄膜，保護食品不受氧氣、微生物的作用，起保質(zhì)

7、、保鮮、保香或上光等作用。例如，與食用表面活性劑或保鮮劑并用可以用于水果、蔬菜的表面以保持新鮮度，因為這樣可以防止其水分蒸發(fā)、調(diào)節(jié)呼吸作用、防止微生物侵襲及褐變；用于糖果等可防潮、防黏、賦予明亮光澤；也可生產(chǎn)可食性膜，如香腸腸衣。在這方面常用的食用膠有阿拉伯膠、CMC、殼聚糖、普魯蘭等。卵磷脂是食品乳化劑，適用于水包油或油包水的乳化體系。食品多是水包油型膠體，乳化劑的HLB值大于6時才能提供較好的乳化效果，而卵磷脂的HLB值為7，故具有均衡的親水和親油性，適用性廣泛。   卵磷脂是有效擴散溶液表面活性劑和許多粉狀或粒狀食品的潤濕劑，在食品中加入適量的卵磷脂可以達到

8、速溶效果。    卵磷脂具有防止或減緩食品結(jié)晶的作用。如果在含糖或油脂的食品中，加入05的卵磷脂，會改善食品的晶體結(jié)構(gòu)或食品質(zhì)地。    在富含直鏈淀粉的食品中加入少量卵磷脂，可起到防止淀粉老化的作用。  卵磷脂作為防粘分離劑，可使產(chǎn)品與產(chǎn)品加工機械、產(chǎn)品與產(chǎn)品包裝之間不粘連，從而減少產(chǎn)品損失，有助于機械設(shè)備清洗。單硬脂酸甘油酯（單甘酯）基本物性：化學(xué)名稱 單甘酯 / 親水單甘酯 商品名單甘酯、 GMS 英文名 GLycerol Monostearate 分子式C21H42O4 結(jié)構(gòu)式 1. 本品采用國內(nèi)最先進工藝化學(xué)合成法

9、精制而成。主要原材料為甘油和硬脂酸，該產(chǎn)品外觀為白色或微黃色蠟狀粉末或塊狀固體。該化學(xué)合成法生產(chǎn)的單甘酯不僅繼承了分子蒸餾單甘酯的優(yōu)良性能，而且在其基礎(chǔ)上又賦予了其良好的親水性，既可用作水包油型乳化劑，也可用作油包水型乳化劑，特別是水包油型乳化劑是乳化劑中的佼佼者，該產(chǎn)品能顯著降低油水體系的界面張力，在一定濃度范圍內(nèi)超過其他乳化劑在這方面的作用。2. 乳化劑最主要的特性是使已形成的乳狀液穩(wěn)定，在一些食品應(yīng)用中，此過程比初始的分散作用更重要更有意義。這類食品中聚結(jié)和失穩(wěn)現(xiàn)象是我們所不希望發(fā)生的，親水性單甘對乳狀液具有良好的穩(wěn)定性。3. 化學(xué)合成單甘酯不僅具有分子蒸餾單甘的特性，而且其乳化性能更加

10、優(yōu)越，消泡、起泡、穩(wěn)泡性能更加優(yōu)良。 4. 親水單甘酯是一種優(yōu)質(zhì)高效食品乳化劑和表面活性劑，用于面包、糕點、餅干、人造奶油、巧克力、冰淇淋、方便面、豆制品及蛋白類飲料，且有良好的乳化穩(wěn)定、分散、消泡、保鮮、抗淀粉老化硬結(jié)等作用，是國際上公認(rèn)的無毒、無限量使用的食品添加劑。 5. 在塑料橡膠類制品、紡織、日化、醫(yī)藥等行業(yè)中也有較廣泛的應(yīng)用。它除 了具有 乳化作用外還兼有發(fā)沉、消沉、防老及控制脂肪酸凝聚的作用，是一種典型的非離子型表面活性劑。 用 途： 1. 食品糖果的添加劑，作乳化劑添加巧克力、人造奶油、冰淇淋等或作表面活性劑用。 2. 米面制品上的應(yīng)用 , 能增加生面團的緊密性和明顯提高面條的

11、彈性，面條制品在沸煮時不易糊爛，減少煮水混濁，食用時口感良好。 3. 冰淇淋上的應(yīng)用 , 可使冰淇淋各組分混合均勻，組織細(xì)膩嫩滑，膨化適度，品嘗時口溶性好，避免冰晶形成，提高保形性和貯存穩(wěn)定性。 4. 糕點上的應(yīng)用 , 可作蛋糕的起泡劑。能促進蛋白起泡性，在制作蛋糕時能形成 " 蛋白單甘酯 " 的復(fù)合體，有效地幫助蛋糕打攪起泡，產(chǎn)生穩(wěn)定的氣泡膜，從而制出穩(wěn)定細(xì)小氣泡、容積明顯增大的糕點。 5. 食用油脂、乳制品上的應(yīng)用 , 人造奶油、起酥油、花生醬、蛋黃醬、沙拉醬、蠔油等產(chǎn)品，都需要加入單甘酯作為乳化劑和穩(wěn)定劑，以調(diào)整油脂結(jié)晶作用，防止油水分離、分層現(xiàn)象發(fā)生，提高所制產(chǎn)品質(zhì)

12、量。煉奶、麥乳精、乳酪、速溶全脂奶粉等乳制品，單甘酯是其良好的乳化劑，可提高速溶性，防止沉淀、結(jié)塊結(jié)粒、改善產(chǎn)品質(zhì)量。粉末油脂制品如咖啡伴侶，單甘酯是其主要的乳化劑。 6. 飲料上的應(yīng)用，如豆奶、花生奶、乳酸奶、可可奶、杏仁奶等，可顯著提高溶解度和穩(wěn)定性，防止沉淀、分離現(xiàn)象，延長貨架壽命。 7. 生產(chǎn)化妝品、護膚劑香脂、冷霜、發(fā)乳等原料。8. 醫(yī)藥方面可作藥物軟膏的優(yōu)良乳化劑、生產(chǎn)酶制劑能提高淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維酶的活性。在飼料添加劑中能提高飼料的抗結(jié)塊和抗氧化性能，延長飼料保存期。9. 本品可用作塑料薄膜的包覆劑、抗靜電劑、防霧劑、剝離劑、增塑劑和乳化劑以及紡織原料的柔軟整理劑和抗靜

13、電劑等等。  阿 拉 伯 膠 在 食 品 工 業(yè) 中 的 應(yīng) 用 阿拉伯膠曾經(jīng)是食品工業(yè)中用途最廣及用量最大的水溶膠，目前的全世界年需要量仍保持在大約 4-5 萬噸 。 阿拉伯膠具有 良好的乳化特 性，特別適合于水包油型乳化體系 ，廣泛用于乳 化香精中作乳化穩(wěn)定劑 ；它還具有良好的成膜特性 ；做為微膠 囊成膜劑用于將香精油或其它液體原料轉(zhuǎn)換成粉末形式，可以延 長風(fēng)味品質(zhì)并防止氧化，也用作烘焙制品的香精載體。 阿拉伯 膠能阻礙糖晶體的形成，用于糖果中作抗結(jié)晶劑，防止晶體析，也能有效地乳化奶糖中的奶脂 ，避免溢出；還用于巧克力表面 上光，使巧克力只溶于口，不溶于手；在可樂等碳酸飲料中阿拉

14、 伯膠用于乳化、分散香精油和油溶性色素，避免它們在儲存期間 精油及色素上浮而 出現(xiàn)瓶頸處的色素圈；阿拉伯膠還與植物油 及樹脂等 一塊用作飲料的霧濁劑以增加飲料外觀的多樣性 。 營養(yǎng)學(xué)上，阿拉伯膠基本不產(chǎn)生熱量，是良好的水溶性膳 食纖維 ， 被用于保健品糖果及飲料 。在醫(yī)學(xué)上阿拉伯膠還具 有降低 血液中膽固醇的功能。阿拉伯膠也廣泛用于其它 工業(yè) 。 在食品工業(yè)中的應(yīng)用可歸納為 ：天然乳化穩(wěn)定劑，增稠劑、懸 浮劑、粘合劑、成膜劑, 上光劑 ， 水溶性膳食纖維等。 l 阿 拉 伯 膠 在 食 品 中 應(yīng) 用 典 型   產(chǎn) 品 應(yīng) 用   功  &#

15、160;     能   用  量   可樂型碳飲料軟飲料中乳化及穩(wěn)定配方中的香精油及油溶性色素，提高二氧化碳的保持能力 0.1-.0.5%   乳化香精   乳化及穩(wěn)定配方中的 精油12-15%   微膠囊粉末香精粉狀油 (精油 )   噴霧干燥生產(chǎn)微膠囊 中的成膜劑以防止產(chǎn) 品氧化，延長風(fēng)味保 質(zhì)期 ; 噴霧干燥生產(chǎn) 油粉中的成膜劑油含量的 1-2倍 6   巧克力，尖果仁上光劑/成膜劑 (提高光澤，不溶于手，避免油脂氧化 。   用30%膠液 噴霧  

16、; 糖果， 奶糖； 膠姆糖；咳嗽糖 無糖糖果   用作抗結(jié)晶劑；防止蔗糖晶體析出，有效地乳化奶糖中的奶脂 ， 避免奶脂溢出。   30-50%   烘焙制品 表面上光劑；烘焙制品的香精載體 30%   粉狀果汁，可溶性肉 粉   增 稠 劑   0.1-2%   復(fù)合維生素飲料 ，含油溶性功能 成分飲料   乳 化 分 散 穩(wěn) 定 劑   0.1-0.5%   保健飲料   可溶性膳食纖維，降低膽固醇   5-10%   啤 酒   穩(wěn) 定 啤 酒 泡 沫

17、   0.1-0.5%   人參粉片/蒜粉片   粘合劑 ， 上光劑   10-20%   含油醬菜   乳化分散及口感改進劑   0.5-1%   l 阿 拉 伯 膠 的 性 質(zhì) 天然阿拉伯膠塊多為大小不一的淚珠狀，略透明的琥珀色；精制膠粉則為白色；無味可食。阿拉伯膠干粉非常穩(wěn)定可以長久儲存。 l 溶 解 度： 阿拉伯膠具有高度的水中溶解性及較低的溶液 粘度，能很容易地溶于冷 / 熱水，可配制成50濃度的水溶液而仍具有流動性，這是其它親水膠體所不具備的特點之一。但不溶于乙醇等有機溶劑 。 l 

18、粘 度： 5% 水溶液的粘度低于5 厘泊； 25% 水溶液的粘度約 80-140 厘泊 (25C，2 小時后 Brookfield 轉(zhuǎn)子粘度計 RVF 型，轉(zhuǎn)速 20rpm)。在常溫下都有可能調(diào)制出50%濃度的膠液，阿拉伯膠是典型的“高 濃 低 粘”型膠體。 一般而言，噴霧干燥的產(chǎn)品比原始膠的粘度略低些 。 l 酸 穩(wěn) 定 性 ：因為阿拉伯膠結(jié)構(gòu)上帶有酸性基團，溶液的自然pH 值也呈弱酸性，一般在pH 4-5 (25% 濃度 )。溶液的最大粘度約在pH 5-5.5 附近，但在 pH 值在4-8 范圍內(nèi)變化對其阿拉伯膠性狀影響不大，具有酸環(huán)境較穩(wěn)定的特性。當(dāng)pH 值低于3 時，結(jié)構(gòu)上酸

19、基的離子狀態(tài)趨于減少，從而使得溶解度下降，而粘度下降 。 l 乳 化 穩(wěn) 定 性 ：由于阿拉伯膠結(jié)構(gòu)上帶有部分蛋白物質(zhì)及結(jié)構(gòu)外表的鼠李糖， 使得阿拉伯膠有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。 但不同來源樹種的阿拉伯膠其乳化穩(wěn)定效果有差別；一般規(guī)律， 鼠李糖含量高，含氮量高的膠體，其乳化穩(wěn)定性能更好些。 因此 ABC- 4197 膠在乳化穩(wěn)定方面比 ABC-4638 膠更好, 常用于可樂/雪碧等基料中乳化配料中的精油，也用于保健品飲料中乳化油溶性成分。 阿拉伯膠還具有降低溶液表面張力的功能，用于穩(wěn)定啤酒泡等。 l 熱 穩(wěn) 定 性 ： 一般性加熱膠溶液不會引

20、起膠的性質(zhì)改變 ， 但長時間高溫加熱會使得膠體分子降解，導(dǎo)致乳化性能下降 。 l 兼 容 性 ： 阿拉伯膠能與大部分天然膠和淀粉相互兼容, 在 較低 pH 條件下， 阿拉伯膠與明膠能形成聚凝軟膠用來包裹油溶 物質(zhì) 。刺槐豆膠中文別名： 角豆膠； 洋槐豆膠, 槐豆膠, 長角豆膠刺槐豆膠的性質(zhì)與功能: 無色，無味的植物胚乳精制多糖，主要含有甘露糖及半乳搪其最重要的特點是它與瓊脂、丹麥瓊脂、卡拉膠及黃原膠等親水膠體有良好的凝膠協(xié)同效應(yīng)，可使復(fù)合后的用量水平很低并改善凝膠組織結(jié)構(gòu)。刺槐豆膠與其它天然膠產(chǎn)生協(xié)同果，可大大增加其粘度、凝膠能力及強度；根據(jù)不同配比，可制成各種彈性和脆性規(guī)格的膠凍。

21、如刺槐豆膠與黃原膠等可形成有彈性的凝膠，膠凍強度取決于二者比例。刺槐豆膠不溶于酒精等有機溶劑和油脂。PH 值 的變化在 3-11范圍內(nèi)對其膠溶液的性狀影響均不大。刺槐豆膠還能與其它卡拉膠,  黃原膠等等天然膠產(chǎn)生協(xié)同效果，可大大增加其粘度和成膠特性；根據(jù)比例不一，可制成各種彈性和脆性規(guī)格的膠凍。刺槐豆膠的粘度與其協(xié)同效應(yīng)能力無關(guān)。在食品工業(yè)上，刺槐豆膠常與其它食用膠復(fù)配用作增稠劑、持水劑、粘合劑及膠凝劑等。用刺槐豆膠與卡拉膠復(fù)配可形成彈性果凍，而單獨使用卡拉膠則只能獲得脆性果凍。應(yīng)用用途寵物罐頭刺槐豆膠海藻膠與氯化鉀復(fù)配廣泛用作寵物罐頭中的復(fù)合膠凝劑冰淇淋穩(wěn)定劑刺槐豆膠/卡拉膠/CM

22、C的復(fù)合是良好的冰淇淋穩(wěn)定劑，用量為0.1-0.2奶制品及冷凍奶制品甜食刺槐豆膠還用在奶制品及冷凍奶制品甜食中充當(dāng)持水劑，增進口感以及防止冰晶形成奶酪生產(chǎn)可加快奶酪的絮凝作用，增加產(chǎn)量并增進涂布效果 (用量為0.2-0.6)肉制品、西式香腸改善持水性能以及改進肉食的組織結(jié)構(gòu)和冷凍/熔化穩(wěn)定性膨化食品在擠壓加工時賦予潤滑作用，并且能增加產(chǎn)量和延長貨架時間面制品控制面團的吸水效果，改進面團特性及品質(zhì)，延長老化時間米飯食味改良劑：本劑是在食品用親油性表面活性劑和親水性表面活性劑中，添加防變質(zhì)劑和增量劑配制而成的米飯食味改良劑。日常所吃米飯，決定其食味的重要因素之一，是米粒的含水率和含水狀態(tài)。精碾后的白米，含水率不足14，呈低水分狀態(tài)。當(dāng)做飯浸米時，由于白米腹側(cè)構(gòu)成水的滲透通路的細(xì)胞間隙較多，于是便