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1、5 调质类食品添加剂,化学工业出版社,内 容,5.1食品增稠剂5.2食品乳化剂5.1.3 影响增稠剂作用效果的因素 5.1.4 天然增稠剂 5.1.5 化学合成增稠剂(化学改性)淀粉变性,5.1 食品增稠剂,调质类食品添加剂,食品物性特点,食品不仅含有固体，而且还有水、气体，属于分散系统或称为非均质分散系统，也称分散系。分散系统(dispersesystem)是指数微米以下、数纳米以上的微粒子，在气体、液体或固体中浮游悬浊(即分散)的系统。系统中微粒子(分散相，dispersephase)，分散在气体、液体或固体的介质（被称为分散介质，dispersemedium，也称连续相）中。绝大部分食品
2、是分散体系，一些以均相溶液形式存在，许多食品是胶体状态。黄油、人造奶油、面团、各种果冻状食品，甚至果酱、面酱之类，既不是单纯的弹性体，也不是黏性流体，而是一种既有塑性、黏性，又有弹性的物质。这就是食品的胶黏性质。,4,胶黏特性对食品的影响,风味：食品的口感与食品胶体的黏、弹、塑性质即流变性质有很大的关系。例如，汤汁的可口性，饮料的爽口性，面条、馒头的咀嚼味感，主要取决于其流变学性质。稳定性：果汁要求不分层、不沉淀；面条要求不糊汤，耐浸泡不烂；冰淇淋要求保型性好、口感细腻等。胶体粒子构成、分布或结合状态影响体系稳定。分散系统内各相之间的界面状态，对物性产生很大影响。,5,食品中蛋白质、淀粉、脂肪
3、等的化学构造和物化性质决定食品黏弹性。为了改善食品的口感，选用、复配出各种具有增进食品弹性、稳定性、韧性的蛋白质或多糖类添加剂。,6,胶体体系概论（物理化学和食品物性学）5.1.1.1 定义与分类,定义：一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。胶体分散体系的分散相粒子大小在10-910-7m，且具有分子扩散慢、不能透过半透膜、有丁铎尔效应等。分类：溶胶(sol)和凝胶(gel)1、溶胶(sol)：胶体粒子在液体中分散的状态称为胶体溶液。对于可流动的胶体溶液，称之为溶胶。食品中一般胶体粒子的分散介质(连续相)是水，称为亲水性胶体(hydrocolloid)，溶胶称为水溶胶(hydroso
4、l)。特点：在溶胶中胶体质点或大分子是独立的运动单位，可以自由运动，溶胶具有很好的流动性。,7,2、凝胶(gel)：在分散介质中的胶体粒子或高分子溶质，形成整体构造而失去了流动性，或胶体全体虽含有大量液体介质，但处于固化的状态称为凝胶。凝胶的性质介于固体和液体之间，它和溶胶不同(1)特点：凝胶体系中粒子形成网状结构，液体包在其中，不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度等。凝胶与真正的固体也不一样，它由固液两相组成，属于胶体分散体系，其结构强度往往有限，易于破坏,8,(2)分类：根据热溶解后是否可恢复成凝胶热不可逆性凝胶（多为蛋白凝胶，如鸡蛋羹、豆腐、羊羹、布丁等）。热
5、可逆性凝胶（以多糖凝胶居多，也有蛋白凝胶，如肉皮冻、骨汤冻等）。根据分散相质点是刚性或柔性：刚性凝胶（无机凝胶，非膨胀型）弹性凝胶（柔性线型高聚物分子所形成的凝胶，变形后能恢复原状。它在吸收或释放出液体时往往改变体积，表现膨胀性质）。,9,根据凝胶中含液量的多少：冻胶：液体含量常在90%以上，琼脂冻胶中99.8是水。冻胶多数是由柔性的大分子构成，具有弹性。干凝胶(简称干胶)液体含量少（离浆脱水）的凝胶，市售明胶的含水量约为15，干粉丝、方便面高聚物分子构成的干胶在吸收合适的液体后就变成冻胶。,10,胶凝作用,胶凝作用是多糖或蛋白质的又一重要特性。在食品加工中，多糖或蛋白质等大分子，可通过氢键、
6、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接、缠结或共价键等相互作用，在多个分子间形成多个联结区。这些分子与分散的溶剂水分子缔合，最终形成由水分子布满的、连续的三维空间网络结构,11,凝胶兼有固体和液体某些特性的原因大分子链间的相互作用使每个大分子可参与两个或多个分子连接区的形成，使原来流动的液体转变为有弹性的、类似为海绵的三维空间网络结构的凝胶。凝胶不具有连续液体的完全流动性，不象分子有序排列的固体有明显的刚性，但能保持一定形状，可抵抗外界应力作用，具有粘性液体某些特性的粘弹性半固体。,12,凝胶强度依赖于连结区结构的强度，若连结区不长，链与链不能牢固地结合，在压力或温度升高时，聚合物链的运动增大而分
7、子分离（热不稳定凝胶）。适当地控制连结区的长度可以形成多种不同硬度和稳定性的凝胶支链分子或杂聚糖分子间不能很好地结合，因此不能形成足够大的连结区和一定强度的凝胶。这类多糖分子只形成粘稠、稳定的溶胶。同样，带电荷基团的分子，例如含羧基的多糖，链段之间的负电荷可产生库仑斥力，因而阻止连结区的形成。,13,凝胶基本特点,有些凝胶经过一段时间放置，网格会逐渐收缩，并把网格中的水挤出来，把这种现象称为离浆。凝胶虽含有大量液体，但不会在自重作用下流动。有流动性非常接近液体的凝胶，也有刚性非常接近于固体的凝胶。,14,食品分散体系,凝胶是食品中非常重要的物质状态。凝胶状态食品的力学性质对其口感品质（风味之一
8、，软硬、嚼劲、筋道感、柔嫩感等）起着决定作用。,15,连续相不是单一成分,凝胶的性质,(1)凝胶的膨胀作用：定义：弹性凝胶由线型高分子构成，因分子链有柔性，故吸附或释出液体时很容易改变自身的体积，这种现象就称为膨胀作用。特点：膨胀作用具有选择性，只能吸收对它亲和性很强的液体，其膨胀可以是有限的（形成胶冻），也可以是无限的(即膨胀的结果使凝胶完全溶解，形成均相溶胶甚至溶液)。膨胀过程分两个阶段：第一阶段是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层，时间很短，速度快，并有热效应；第二阶段是液体的渗透，凝胶吸收大量液体，体积大大增加。,16,(2)凝胶的脱水收缩作用：定义：凝胶在老化过程中会发生
9、特殊的分层现象，称为脱水收缩作用或离浆作用。特点：析出的一层仍为凝胶，只是浓度比原来的大，另一层不是纯溶剂，而是稀溶胶或大分子溶液。一般说来，弹性凝胶的离浆作用是可逆过程，是膨胀过程的逆过程；刚性凝胶的离浆作用是不可逆的。(3)凝胶中的扩散和化学反应：凝胶和液体一样可作为一种介质，各种物理和化学过程都可在其中进行。物理过程主要是电导和扩散作用，当凝胶浓度低时，电导值与扩散速度和纯溶剂几乎没有区别，随着凝胶浓度的增加而两者的值都降低。凝胶骨架有许多空隙，类似于分子筛，可以分离大小不同的分子（凝胶电泳和凝胶色谱法）。,17,凝胶的制备,溶胶或固体(干胶)都能形成凝胶。由溶胶转变为凝胶的过程则称为胶
10、凝作用(gelation)。前题是体系中有大分子成分固体制备凝胶简单，干胶吸收液体膨胀成弹性凝胶。从液体制备凝胶须满足两个基本条件：(1)降低溶解度，使固体物质在溶液中形成胶体分散体系。(2)固体质点不沉降也不自由移动，形成连续网状骨架结构,18,具体的制备方法：(1)使胶体溶液成为过饱和溶液。如0.5琼脂溶液冷到35就形成冻胶。加大量的蔗糖使高甲氧基果胶生成凝胶。(2)加入非溶剂，果胶水溶液中加入适量酒精后就形成凝胶(3)适量电解质加入胶粒亲水性较强，尤其是形状不对称的憎液溶胶中，可形成凝胶Fe(OH)3在适量电解质作用下可形成凝胶(4)利用化学反应产生不溶物，并控制反应条件可得凝胶。如钙离
11、子与低甲氧基果胶反应生成凝胶。,19,5.1.2 增稠剂及其在食品加工中的作用,食品增稠剂是指在水中溶解或分散，能增加流体或半流体食品的黏度，并能保持所在体系的相对稳定的亲水性食品添加剂。增稠剂分子结构特点：增稠剂分子大小一般在1100nm之间含有大量羟基、羧基、氨基等亲水基团，能与水分子发生水合，以分子状态高度分散在水中，容易形成网状结构或具有较多亲水基团的胶体，构成单相均匀分散体系。食品增稠剂对保持流态食品、胶冻食品的色、香、味、结构和稳定性起相当重要的作用。,20,21,21,增稠剂的作用,增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性，改变食品的质构和外观，将液体、浆状食品形成特定形态，
12、并使其稳定、均匀。1、使冰淇淋在冻结过程中生成的冰晶细微化，并包含大量微小气泡，使其结构细腻均匀，口感光滑，外观整洁。2、使液体食品具有令人满意的稠度，使可能产生凝聚与沉淀的体系均匀稳定，具有黏滑适口的感觉。,22,3、增稠剂的凝胶作用，是利用它的胶凝性，当体系中溶有特定分子结构的增稠剂，浓度达到一定值，而体系的组成也达到一定要求时，体系可形成凝胶。4、起泡作用和稳定泡沫作用 部分增稠剂具有适度的表面活性，可以发泡，它的溶液在搅拌时可包含大量气体，并因液泡表面黏性增加使其稳定。蛋糕、啤酒、面包、冰激凌等使用鹿角菜胶、槐豆胶、海藻酸钠、明胶等作发泡剂用。,23,5、粘合作用 香肠中使用槐豆胶、鹿
13、角菜胶的目的是使产品成为一个集聚体，均质后组织结构稳定、润滑，并利用胶的强力保水性防止香肠在储藏中失重。阿拉伯胶可以作为片、粒状产品的结合剂。也可在粉末的颗粒化、香料的颗粒化和其他用途中使用。6、成膜作用 在食品表面形成非常光润的薄膜，防止冰冻食品、固体粉末食品表面吸湿。还可以使果品、蔬菜保鲜，并有抛光作用。作被膜用的有醇溶性蛋白、明胶、琼脂、海藻酸等。7、做功能性填充料 天然增稠剂在人体内几乎不消化而被排泄掉，可用于保健、低热食品的生产。,24,8、保水作用 增稠剂能吸收几十倍乃至上百倍于自身质量的水分，并有持水性，可以加速水分向蛋白质分子和淀粉颗粒渗透的速度，改善面团的吸水量，使产品的质量
14、增大。由于凝胶特性，使面制品黏弹性增强，不易老化变干。9、矫味作用 增稠剂对一些不良的气味有掩蔽作用。其中环糊精效果较好，但绝不能将增稠剂用于腐败变质的食品。,25,26,琼脂凝胶硬度高、弹性小；明胶凝胶坚韧而富有弹性，承压性好，并有营养；卡拉胶凝胶透明度好、易溶解，适用于制作奶冻；果胶凝胶具有良好的风味，适于制作果味制品。,26,5.1.3 影响增稠剂作用效果的因素 5.1.3.1 结构及相对分子质量对黏度的影响,一般增稠剂溶液具有较高的黏度。在相同浓度和其他条件下，不同分子结构的增稠剂，黏度亦可能有较大的差别。同一增稠剂品种，随着平均相对分子质量的增加，形成网状结构的几率也增加，故增稠剂的
15、黏度与相对分子质量密切相关，即分子质量越大，黏度也越大。食品在生产和储存过程中黏度下降，其主要原因是增稠剂降解，相对分子质量变小。浓度对黏度的影响随着增稠剂浓度的增高，增稠剂分子数量（非体积）增大，相互作用的几率增加，吸附的水分子增多，流动时质点间摩擦力增加，故黏度增大。,27,5.1.3.3 pH值对黏度的影响,pH影响增稠剂的黏度和稳定性。增稠剂的黏度通常随pH值发生变化。在酸度较高的汽水、酸奶等食品中，宜选用侧链较大或较多，而位阻较大，又不易发生水解的藻酸丙二醇酯和黄原胶等。而海藻酸钠和CMC等则宜在豆奶等接近中性的食品中使用。,28,5温度对黏度的影响 温度升高溶液的黏度降低温度每升高
16、56，通常条件下的海藻酸钠溶液黏度下降12，分子热运动。温度升高，会加快强酸条件下大部分胶体水解速度，引起黏度下降。所以，胶体溶液应尽量避免长时间高温受热。位阻大的黄原胶和藻酸丙二醇酯，热稳定性较好。少量氯化钠使黄原胶黏度在-4+93范围内变化很小，这是增稠剂中的特例。,29,5.1.3.5 切变力对增稠剂溶液黏度的影响一定浓度的增稠剂溶液的黏度，会随搅拌、泵压等的加工、传输手段而变化。5.1.3.6 其他因素对黏度的影响非水溶剂或能与水相混溶的溶剂(如酒精等)，可以提高海藻酸钠溶液的黏度，并最终导致海藻酸钠的沉淀高浓度的表面活性剂会使海藻酸钠黏度降低，最终使海藻酸盐从溶液中盐析出来单价盐也会
17、降低稀海藻酸钠的黏度,30,5.1.3.7 增稠剂的协同效应几种增稠剂混合复配使用会产生黏度的相乘效应和相抵作用。有时单独使用一种增稠剂得不到理想的结果，须同其他一些增稠剂复配使用，发挥协同效应。增稠剂有较好增效作用的配合是：CMC与明胶，卡拉胶、瓜尔豆胶和CMC，琼脂与刺槐豆胶，黄原胶与刺槐豆胶等。阿拉伯胶可降低黄蓍胶的黏度。,31,32,5.1.4 天然增稠剂(1)食用明胶,食用明胶(edible gelatin)是动物的皮、骨、韧带等含的胶原蛋白，经部分水解后得到的高分子多肽的高聚物。明胶中蛋白质占82以上，蛋白质的组成氨基酸中缺乏色氨酸。性状与性能：白色或淡黄色、半透明、微带光泽的薄片
18、或细粒，有特殊的臭味。不溶于冷水，可溶于热水，溶液冷却后即凝结成胶块。明胶的凝固力较弱，浓度在5以下不能形成凝胶。为了形成较结实的凝胶，浓度一般掌握在15左右，温度2025。高于30，凝胶融化。凝胶富于弹性，口感柔软。,33,毒性：食用明胶主要为蛋白质。ADI不需要规定。使用：先将明胶用冷水冲洗干净，加热水制成10溶液后混入原料中。在2738之间不加搅拌地缓慢冷却到4（老化）能获得最大的黏度。按正常生产需要添加,34,(2)阿拉伯胶(arabic gum),又称阿拉伯树胶、金合欢胶，由金合欢树的渗出液制得，是一种由多种糖类组成的高分子聚合物。性状与性能：为无定形琥珀色固体（干粉），无臭，无味，
19、溶于水，不溶于油和多数有机溶剂。在水中可形成清晰而胶黏的溶液，呈弱酸性。水中的溶解度可达50。阿拉伯胶具有表面活性，能使水的表面张力降低。其溶液的黏度与其浓度和pH值有关。25下，50的溶液黏度最高。pH值在67时，出现黏度最高值。酒精与电解质存在溶液的黏度降低，柠檬酸钠存在则其黏度可提高。另外随着时间的延长黏度也会下降。,35,毒性：无毒。ADI不需要规定。使用：阿拉伯胶在食品上应用非常广泛，作为食品添加剂，它主要影响食品的黏度、形状和质构，使最终产品具有所希望的性质。,36,(3)罗望子多糖胶,从豆科植物罗望子树的荚果种子中提取的多糖胶。由半乳糖、木糖与葡萄糖组成。性状与性能：为黄褐色或灰
20、色粉末，无臭，无味。在冷水中分散并溶胀，加热则成黏稠溶液。不溶于一般有机溶剂，但能与甘油等亲水性胶互溶。有类似果胶的特性，但形成凝胶后比果胶有更强的抗冲击性能。相同浓度的罗望子胶冻的强度是果胶的2倍。且在中性和酸性溶液中都能形成胶冻。耐酸、耐盐、耐热性能良好。毒性：无毒。ADI不需要规定。,37,(4)田菁胶,从豆科植物田菁的种子中提取的多糖胶。以半乳糖为支链的甘露糖聚合物(半乳甘露聚糖)。性状与性能：奶油色粉末。水溶液黏度比海藻酸钠高近10倍。毒性：属无毒品，ADI不需要规定。,38,(5)琼脂(agar),又名琼胶、冻粉或洋菜。由海藻提取制得，属多糖类物质。主要由聚半乳糖苷组成。性状与性能
21、：琼脂依制法不同，有条状、片状、粒状和粉状等，颜色由白至淡黄；半透明，具胶质感。无臭或有轻微的特征性气味，不溶于冷水。冷水中浸泡吸水膨胀软化，吸水率可高达20倍。在沸水中极易形成溶胶，温度降低后便成凝胶。0.5低浓度就能形成凝胶。1.5的琼脂溶胶在3239之间可以形成坚实而有弹性的凝胶，并在85以下不融化，这一特性可用以区别于其他海藻胶。,39,毒性：琼脂可用于各类食品，按正常生产需要添加。ADI不需要规定。研究发现，人的消化系统不能降解琼脂，可以正常排泄，吸入高剂量无害；每天食用22.5g食品级琼脂对人体吸收的钙、铜没有影响；食品级琼脂已被证实为非致癌物质。使用：琼脂主要被用做食品组分和微生
22、物研究中的培养基质。在食品工业中，主要应用琼脂的胶凝、乳化辅助作用和稳定性质。,40,(6)海藻酸钠(sodium alginoate),又称藻酸钠、海藻胶或藻朊酸钠，由海藻提取。性状与性能：白色或淡黄色粉末，几乎无臭、无味；溶于水成黏稠状胶体溶液，特殊腥味，具有吸湿性。易与金属离子结合，只有Na+、K+、Mg2+、NH4+的海藻酸盐类能溶于水，钙等离子和海藻酸出现沉淀。海藻酸钠在pH510时黏度稳定，pH值降至4.5以下时黏度明显增加，当达到pH 3时，产生不溶于水的海藻酸沉淀析出。单价电解质能降低其黏度。易与蛋白质、淀粉、明胶、阿拉伯胶、CMC、甘油、山梨醇等共溶，所以可与多种食品原料配合
23、使用。,41,毒性：大鼠经口LD505g/kg。FAO/WHO(1984)规定ADI025mg/kg(以海藻酸计)。美国食品与药物管理局(1985)将其列为一般公认安全物质。使用：海藻酸钠可广泛应用于多种食品之中,42,(7)卡拉胶(carrageenan),又名鹿角藻胶、角叉胶，由某些红海藻提取制得。半乳聚糖组成的多糖类物质。性状与性能：白色或淡黄色粉末，无臭，味淡，易溶于热水成半透明的胶体溶液，不溶于冷水，但可溶胀成胶块状；不溶于有机溶剂。水溶液具有高度黏性和胶凝特点，其凝胶具有热可逆性。尤其是与蛋白质类物质作用，形成稳定胶体的性质。,43,卡拉胶是D-吡喃半乳糖以3,6-脱水半乳糖组成的
24、高分子多糖类硫酸酯的钙、镁、钾、钠、铵盐，根据分子中硫酸酯在吡喃糖(六环糖)环上的结合型态，产生了7种主要类型的卡拉胶：-型、-型、-型、-型、-型、-型、-型。目前工业主要生产和使用的是前3种，结构不同，性质有差异。商品卡拉胶是混合型的，不同的产地主要胶型不同。毒性：FAO/WHO(1984)规定，ADI为075mg/kg。,44,范围内都是很稳定。性质明显依赖于硫酸酯的含量和位置，以及被结合的阳离子，例如-和-卡拉胶，与K+和Ca2+结合，通过双螺旋交联形成三维网络结构的热可塑性凝胶(图3-51)，有较高的浓度和稳定性，即使聚合物浓度低于0.5%，也能产生胶凝作用。,卡拉胶硫酸酯聚合物是带
25、电荷的线性大分子，具有 较高粘度，粘度随着浓度增大呈指数增加，在较大pH,45,使用：卡拉胶在食品生产中可作为增稠剂、胶凝剂、稳定剂、乳化助剂、成膜剂使用，改善食品品质与外观 提高带馅食品保水性 获得特殊性质：少量甲氧基果胶、瓜尔胶、钾盐和柠檬酸钠可形成特殊性能，如涂敷性。提高液体食品稳定性在低pH值，干燥或冷冻储藏条件下仍有较好的胶体稳定性。调整粘度：-卡拉胶比别的树胶在室温下更稠厚，而冷冻温度下更稀薄。,46,(8)果胶(pectin),系指可溶性果胶，其主要成分是多缩半乳糖醛酸甲酯。性状与性能：淡黄褐色粉末，稍有特异臭。溶于水则生成黏稠状液体，与3倍或3倍以上的砂糖混合则更易溶于水。在酸
26、性溶液中比在碱性溶液中稳定。据酯化度，分为高甲氧基果胶和低甲氧基果胶。酯化度是指酯化的半乳糖醛酸基与总的半乳糖醛酸基的百分比值。高甲氧基果胶最适pH3.33.6；低甲氧基果胶最适pH4.04.5 毒性：ADI为0250mg/kg。使用：我国规定，果胶可按正常生产需要用于各类食品,47,(9)瓜尔胶(guar gum),也称瓜尔豆胶，与槐豆胶一样属于称为半乳甘露聚糖的种子储藏多糖，以-1,6-糖苷键连接的单个吡喃半乳糖作为支链，D-吡喃甘露糖以-1,4-糖苷键连接为主链构成。以共价键连接蛋白质类。性状与性能：白色或浅黄色自由流动粉末，接近无臭。在冷水中能充分水化，蔗糖等强需水剂导致水化速率下降；
27、水溶液呈中性，分散在热和冷水中形成黏稠液，黏度为天然胶中最高，具体黏度取决于粒度、制备条件与温度，黏度在pH37稳定。其假塑度低于黄原胶。有良好的无机盐兼容性（食盐浓度60%）。低于pH3发生水解，碱性水解速率低。热稳定性差（处理温度不能高于80）,48,毒性：GB2760规定按生产需要适量使用。使用：可与黄原胶、琼脂等线性多糖形成复合体。与黄原胶有协同作用。获得良好品性：改善软奶酪、涂抹糊状品和调味汁的光滑性、可口性和可分散性、良好的可倾倒性、优良的黏滞性，瓜尔豆胶加上其他胶(槐豆胶、卡拉胶)和乳化剂能通过结合自由水和增加混合物黏度阻止有砂粒感的较大乳糖结晶和冰结晶的生成。提高食品的加工性能
28、：可降低吸附(吸收)油脂的速率。避免糖衣黏附到透明玻璃纸包装上，改善肠衣的充填性；消除烹煮、烟熏和储藏期间脂肪和游离水的分离与移动；改善冷却后产品的坚实度。,49,(10)黄原胶(xanthan gum),又称汉生胶或黄杆菌胶，由微生物发酵(黄单胞菌培养)，提取制成，为高分子酸性杂多糖(由葡萄糖、甘露糖与葡萄糖醛酸组成)性状与性能：白色或浅黄至棕色粉末，易溶于水。有良好的增稠性能。即使低浓度也有很高的黏度，其1水溶液的黏度相当于明胶的100倍。具有触变性与假塑性，此特性大大增加了其在食品工业中的应用，并赋予食品以良好的感官性能。耐酸、碱，抗酶解，且不易受温度变化影响。pH值高时，可受多价离子或
29、阳离子影响而降低黏度。pH值212范围内，有一致的和很高的黏度。对大多数盐类稳定，添加食盐可提高黏度和稳定性。,50,结构与性能,黄原胶是一种由-(1,4)-D-吡喃葡萄糖单体聚合体为骨架的微生物多糖。黄原胶结构中带支链是其具有特殊抗水解能力以及有独特化学、物理性质的主要原因。黄原胶的共价结构与其增稠、悬浮及凝胶作用之间有密切关系。近期研究证实，黄原胶蛋白质组成中的主要氨基酸是丙氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸和甘氨酸。,51,毒性：小鼠经口LD5010g/kg。ADI不需要规定。使用：与其他增稠剂(如与刺槐豆胶、瓜尔豆胶)并用，可增强黏度，并有形成凝胶的性能。还具有乳化稳定性。在低浓度下显示优良的加
30、工和储藏稳定性，黄原胶已被食品工业广泛接受。1、良好的悬浮能力 2、良好的流动性 3、良好的保水性能防止淀粉老化和脱水,52,化学合成增稠剂(化学改性),工程食品和食品制造的现代化、自动化的日益发展，对增稠剂的要求越来越高，高温杀菌、强力机械搅拌、泵的输运、冷藏保鲜，要求增稠剂具有良好的耐热、抗剪切稳定性、不易回生凝沉，以及较强的耐酸稳定性，和成膜性、涂抹性等一些特殊的功能。天然增稠剂的性能已经远远不能满足需要，人们以易得、便宜得淀粉为原料开发变性淀粉是重要的途径。,53,(1)羧甲基纤维素钠(soduim carboxymethyl cellulose),简称CMC-Na，是葡萄糖聚合度为1
31、002000的纤维素衍生物 性状与性能：白色纤维状或颗粒状粉末。无臭，无味，有吸湿性。易分散在水中形成透明的胶体溶液。溶液的黏度随温度的升高而降低。温度低于20，CMC-Na水溶液的黏度随温度的下降而迅速降低。当温度在 2045之间时，黏度下降缓慢。温度高于45，黏度完全消失。溶液的黏度受pH值的影响。当pH值为7时，黏度最大，通常pH411较合适，pH 3以下易生成游离酸沉淀。现已有抗酸耐盐的产品。,54,其耐盐性较差。可与某些蛋白质发生胶溶作用，生成稳定的复合体系，从而扩展蛋白质溶液的pH值范围。毒性：本品安全性高，ADI不需要规定。可按正常生产需要使用 CMC-Na与海藻酸钠并用有相乘作
32、用。通常CMC-Na与海藻酸钠混用时的用量为0.30.5。CMC在食品工业中应用广泛。1、增稠作用：人工甜味剂无糖水那样的黏稠性，调节酱油的黏度，具有滑润口感 2、保持水分：防止老化、减少油脂酸败。3、防止调酸造成的蛋白质沉淀,55,结构与性质,CMC分子链长、具有刚性、带负电荷，在溶液中因静电排斥作用使之呈现高粘度和稳定性，它的这些性质与取代度和聚合度密切相关。低取代度（DS0.3）的产物不溶于水而溶于碱性溶液；高取代度（DS0.4）易溶于水。取代度0.71.0的CMC 可用来增加食品的粘性，溶于水可形成非牛顿流体，其粘度随着温度上升而降低，pH510时溶液较稳定，pH79时稳定性最大。但当
33、二价离子存在时则溶解度降低并生成悬浊液，三价阳离子可引起胶凝或沉淀,56,(2)淀粉磷酸酯钠,由正磷酸钠分散在乙醇溶液中加入淀粉，在120170下反应制得的淀粉衍生物。性状与性能：白色粉末，无臭，可溶于水，并形成透明糊状物。1水溶液的pH值为6.57.5，不溶于乙醇。水溶液黏性很大，在低温时很稳定，加温后黏度下降。毒性：本品安全性高，ADI不需要规定。使用：我国规定，淀粉磷酸酯钠可用于蔬菜、罐头、面制品、果酱、饮料、汤料、冰激凌、奶油和调味品中，正常生产需要添加。,57,(3)羧甲基淀粉钠,简称羧甲基淀粉或CMS-Na 性状与性能：白色或淡黄色粉末，在常温下溶于水，形成透明状液体，吸水后体积膨
34、胀200300倍，其1水溶液pH为6.58.0，在酸性条件稳定性较差。黏度与产品的分子质量及淀粉分子中的羧甲基钠基团的数目有关，性质与羧甲基纤维素钠相近。毒性：小鼠经口LD5015g/kg。FAO/WHO(1984)规定，ADI不作限制性规定。使用：我国规定，羧甲基淀粉钠可用干酱类，最大用量为0.1 g/kg；用于面包为0.02g/kg；用于冰激凌为0.06g/kg。CMS-Na用于上述食品时，尚具有良好的增稠、稳定性。,58,(4)羟丙基淀粉(hydroxpropyl starch),简称HPS，为天然淀粉经氧化丙烯处理形成的淀粉衍生物。性状与性能：白色或近白色细微粉末，无臭、无味。几乎不溶
35、于冷水，在水中加热泡涨后完全糊化，具有增稠、稳定的作用，并具有糊化温度低、流动性好、黏度和透明度都较好的特性。羟丙基淀粉成膜性好，凝沉性弱，冻融稳定性好，对酸碱等亦较稳定。毒性：对人体无毒害，ADI不需要规定。使用：我国规定，羟丙基淀粉可用于冰激凌，最大用量为12g/kg，用于果酱、果冻、午餐肉、汤料的最大用量为30g/kg。,59,(5)-环状糊精(-cyclodextrin),简称-CD，是由淀粉经微生物酶作用后提取制成的由7个葡萄糖残基以-1,4-糖苷键结合构成的环状结构的低聚糖。性状与性能：白色结晶性粉末，无臭、味甜。溶于水，溶解度为1.85g/100mL，难溶于甲醇、乙醇和丙酮。与碘
36、发生络合反应显黄色。利用环状结构中间的空洞内可以包入多种物质，形成包接物。此包接物具有改善物质物理性能的作用，故有广泛用途。它还可以提高难溶于水的物质的溶解度，改善其物理化学性质。此外，由于本品的环状空洞内具有疏水性，而外侧呈亲水性，具有界面活性剂的作用。,60,毒性：环糊精是由吡喃型葡萄糖环合成的，没有毒性。雌雄大、小鼠经口LD50为310g/kg，犬口服LD505g/kg。使用：我国规定-环状糊精可用于烘烤食品和汤料，最大使用量分别为2.5 g/kg和100g/kg。-环状糊精在食品中主要作用：消除和掩盖食品的特异臭和苦味，提高食品的风味，并且具有一定的抗氧化作用。常用于包接天然色素，提高
37、色素的稳定性；包接易挥发香料，使其不易挥发；掩蔽不良气味，如消除某些产品的异味异臭。,61,淀粉变性,淀粉变性的方法分为三类即物理方法、化学方法、生物方法；化学变性淀粉有氧化淀粉、酸变性淀粉、淀粉醚、淀粉酯、交联淀粉。,62,调质类食品添加剂,5.2 食品乳化剂,5.2.1 乳状液概论,食品物系是由液体、固体和气体混合成的胶体体系，特点是多相分散体系或非均质分散体系。,64,多个连续相,5.2.1.1.定义与分类,乳状液是胶体体系的一种，也称乳浊液、乳胶体，是液体的分散相分散在液体的连续相中。1、定义：乳状液是两种或两种以上不相混溶的混合物，其中一种液体以微粒的形式分散到另一种液体里形成的分散
38、体系。被分散的、间断的相为内相（分散相、间断相），外部的液体为外相（连续相）。2、分类：油滴分散在水介质中是水包油型乳状液（O/W）水滴分散在油介质中是油包水型乳状液（W/O）,65,乳状液类型的食品可根据内相含量多少分为低内相比(30)，适中内相比(3070)和高内相比(7077)3种，见表 食品乳状液类型。,66,5.2.1.2 性质,乳状液的性质有物理性质（风味，物理稳定性）和化学性质（化学稳定性），乳状液的特性与连续相的性质，以及连续相与内相的比例有关。1、外观 乳状液的外观随原料的颜色、折光率的不同及分散相颗粒大小而变化。,67,连续相颜色通常能控制产品颜色。,68,3、粘度 乳状液
39、的粘度通常是随外相的粘度、外相对内相的比率和分散液珠颗粒大小的变化而变化。即乳状液粘度取决于乳化剂类型和浓度。当乳状液为低内相比时，乳状液粘度与外相相似。当内相浓度增大时，产品粘度也增大。当内相体积比外相体积大时，表观粘度明显增大。这是由于乳状液中颗粒密集引起的。理论上，如果颗粒大小、形状一致，那么内相体积可占总乳状液体积的74。,69,影响乳状液粘度因素,(1)连续相和分散相粘度，(2)分散相与连续相的容量比，(3)表面活性剂所引起的吸着膜性质，(4)电气粘性，(5)分散相滴液粒径分布。,70,3、颗粒大小,颗粒大小通常用内相颗粒直径表示。通常用乳状液颗粒最小值和最大值范围表示。较小颗粒乳状
40、液均匀细腻，较大颗粒则粗糙颗粒大小与乳化剂的类型、质量、组合的加入顺序和制备乳状液的技术有关。大多商业上有效地乳状液的颗粒在0.52.5m，颗粒细小且相似的乳状液，稳定性好。乳状液颗粒大小可以决定外观(见表8-2)。,71,4、微粒电荷,可以用电泳方法判断乳状液的分散相微粒所带电荷。产生原因：可能是一种组分(如肥皂)电离引起的 或非离子乳状液的电子摩擦引起的，显然，在离子体系中电荷比非离子体系中多的多。颗粒小的微粒电荷能稳定乳状液，而高粘度乳状液的微粒电荷对稳定性的影响比流体乳状液小。,72,5、导电性 乳状液导电性由连续相导电性决定。水包油型乳状液的导电性好，而油包水型乳状液的导电性差，可用
41、导电试验来判断乳状液类型。6、pH值 人们用pH值判断乳状液性能取得了满意的效果。根据乳化剂特性，非离子乳化产品适用的pH值在310范围。,73,7、稳定性,乳状液稳定性要通过储存的时间、粘度、气味及储存环境来考察。稳定性取决于分散微粒聚合的速率 聚合的速率取决于乳化剂的类型和浓度、乳状液粘度、组成相、分散颗粒大小、微粒电荷和储存条件。乳状液遵守Stockes沉淀作用规律，颗粒越细小，沉淀速度越慢，乳状液越稳定。与分散相大小相比，乳状液连续相粘度对沉淀影响不大，但粘度高可减少乳状液分离的趋势。,74,5.2.2 乳化作用与乳化机理,5.2.2.1 概述现象：一般条件下的油和水混合，油脂分散很不
42、稳定的，油珠将很快聚结，形成油水两层。原因：油的分散使界面具有较高的能量，界面积增大导致体系不稳定，具有自动降低能量的倾向。表面自由能取决于表面积和表面张力，为了制得稳定均匀的乳状液，阻止油珠聚合，就必须降低界面处表面张力，加入阻止油珠聚合的表面活性剂乳化剂。油可以微小的液滴分散于水中，形成乳状液的现象（操作）叫乳化。,75,5.2.2.2 乳化作用机理,形成稳定乳状液的机理：(1)降低表面张力，(2)形成界面膜，(3)电荷的影响。乳化剂分子结构的共同特点：分子两端一端是极性亲水基，另一端是非极性疏水基。一般地讲，疏水基团均为碳氢链结构，亲水基团因种类不同而不同。,76,表面活性剂结构特点,具
43、有两亲性结构的有机化合物,亲油基,亲油基,亲油基,亲油基,亲油基,亲油基,亲水基,77,1、溶解过程（降低表面张力）,78,两性表面活性剂如甜菜碱型,79,80,乳化剂亲水部分和水相之间相互作用导致水表面张力极大减小。水和乳化剂亲水部分微弱作用将有助于形成亲油性乳状液，强相互作用将有助于形成亲水性乳状液。在理想条件下，当乳化体系表面能比破坏乳状液时高106倍时，表面活性剂能降低原来表面或界面能量1/201/25。如果表面张力达到0，将制得自发乳状液，自发乳状液不必是稳定的。,降低表面张力有助于乳状液稳定，但不是关键原因。,81,2、形成界面膜与胶束,乳状液稳定的第二方面是形成坚固的界面膜。表面
44、活性剂存在于两种不相溶相形成的膜内，界面膜有防止乳状液颗粒的絮凝作用和聚合作用，紧密填充膜的形成对乳状液的稳定性起很大作用。过量的乳化剂加入水溶剂中，强亲水性乳化剂形成的胶束，是一种微观的液晶结构。食品乳化剂的临界胶束浓度都很低,82,83,当乳化剂和水混合物加热到足够的温度，乳化剂液化时，水渗入到极性基中间，才能形成液晶结构。胶束形成时乳化剂的浓度是临界胶束浓度，取决于乳化剂分子中亲油基的结构、温度、离子强度和pH值。胶束结构是非常小的，直径大约是0.0050.01m。液晶结构有薄层状、立方体状或六边形的结构。还可能有交替膜、圆球状和圆柱体型。,84,3、电荷的影响,离子乳化剂相对于非离子型
45、乳化剂对乳状液稳定性提供了附加的作用。乳状液液滴表面的电荷基团增加了排斥力。离子型乳化剂在围绕每一油液滴上将形成电荷的双层。Dlvo理论：假如液滴间净排斥作用，由静电斥力和范德华力作用产生的引力结合比液滴动能还大，乳状液将是稳定的。,85,5.2.3影响乳状液稳定性的因素与作用机制,5.2.3.1、乳状液的稳定性 分散液滴上浮或下降速度可用Stockes方程式表示 1乳状液的颗粒大小与均质化 分散滴液的细度对乳状液稳定性的影响是比较大的。一般工业上，12m的粒度是比较稳定的。与粒径同样重要的是粒径均一性。,86,2两相的比重差,上浮或下降速度正比于两相的比重差，若两相的比重相同，则乳状液完全不
46、受重力影响，不发生上浮或下降现象。若加入比重调整剂，适当加到分散油相中，可使分散相与连续相的比重相同。,87,3.粘度,分散液滴的粘度高会减慢液滴聚结速度。聚结因液滴冲撞发生，粘度增大会阻止这种倾向，乳状液中粒子密度（浓度）增大会增加冲撞的机会，但乳状液的粘度也增大。在乳状液中加入增稠剂可以增加粘度 增稠剂结构的一部分会吸着、固化液滴，实现液滴分散，使乳状液稳定。极稀水溶液中，一些高分子化合物的吸引作用会引起分散液滴的凝聚（做凝聚剂）。小固体颗粒粘附在水液滴表面，通过形成物理障碍阻止凝聚现象发生而稳定乳状液。,88,4电荷作用,滴液间的静电作用(相互斥力)，可大大减小液滴聚集机会。离子表面活性
47、剂会增加分散液滴的电荷 有时用电解质增大液滴电荷，形成双电层电荷增加乳状液的稳定性。有时过量的电解质，反而会中和液滴电荷，并且使表面活性剂产生脱水现象，有损乳状液的稳定性。只有很少的食品胶体的稳定性依赖静电排斥力。具有功能的、简单离子型食品乳化剂较少。,89,90,多价正离子,5界面吸附层增大界面膜强度可提高乳状液稳定性。增大界面膜强度，一般用添加聚合物、非离子表面活性剂和固体粉末状物质等。6温度温度降低，乳状液的两相，特别是连续相粘度增大，会使乳状液变稳定,91,5.2.3.2、乳状液的去稳定作用,乳状液去稳定性可能由于下列5个因素中的某一个或几个而发生：絮凝、凝结（聚合）、沉积、奥氏熟化和
48、相转化。1絮凝 液滴的粘连而集合或聚集，即为絮凝。原因是液滴之间的引力超过斥力。此时不需要围绕液滴的界面层整体破坏，这些引力主要是范德华力和静电引力。,92,2凝结（聚合）,分散相液滴聚结或絮凝后形成一单个、大液滴时，此现象称凝结。所有液滴聚结在一起，即形成两个独立的分离的相。合适浓度的乳化剂，在液滴表面的强稳定薄膜将减小不稳定性。当凝结发生时，界面膜被破坏，液滴更紧密接触，将导致液滴数量减小。,93,94,3液滴浓度的变化 两相相对密度不同，乳状液上下液滴浓度不同。4奥氏熟化(Ostwarddpening)奥氏熟化过程：小液滴将消失，大液滴形成奥氏熟化的驱动力是两个不同大小液滴有不同的化学位
49、能。只有当所有液滴大小都相同时，平衡才会存在，这时才真正是单一液滴或两个永久且单独相存在。奥氏熟化永远是一个失稳的因素，这是由于原始液滴大小变化总是发生的，并且两相不可能完全不相容。,95,在饱和溶液中，溶解和沉淀的动态进行中，结果是小液滴溶解，在大液滴上沉淀,5相转化在临界量达到之前，随着越来越多地把一相物质加入另一相中，此时乳状液粘度也将会提高。假如加入更多同一相物质的话，超过界限量，乳状液将使不连续的相转化为连续的相。相转变也是制备乳状液的方法。生奶油是水包油型乳状液（O/W），经持续激烈地搅拌就会变成油包水型的黄油（W/O），发生相转变,96,5.2.3.3 乳状液稳定性评价方法,1、
50、冷冻/融化试验（普通方法，24h内进行）乳状液在冰点(大约-10)和融点(大约在37或40)循环几次。56次冻/融试验表明乳状液固有稳定性，但不等于有足够的贮存期。2、恒定温度贮存试验（老化）一般在低温(15)下，高温(40)和常温下进行，在高、低温下，界面膜减弱或破坏更容易。室温(2025)试验一般连续23年。在高温下试验，以确定常温贮存稳定性，如果乳状溶在40下6个月内是稳定的，则在20它可以贮存2年（每升高10反应双倍）。,97,3、离心试验如果乳状液在超速离心作用下，3000040000rpm转速下旋转10min不破乳，它将是很稳定的。4、观察显微镜或眼睛观察乳状液，使用染色法帮助测定
