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1、食品添加剂教案(第7次课2学时)一、授课题目第七章食品增稠剂二、学习的目的与要求本章节主要介绍食品增稠剂的定义、分类及其在食品加工中的作用；其结构与其流变特性的关系。通过本章的学习，应掌握食品加工中常见的具有代表性的增稠剂的性状、性能、应用以及当前食品增稠剂的发展趋势和前景。三、教学重点和难点重点：熟悉食品增稠剂概念及其作用，掌握根据食品增稠剂的来源进行分类的增稠剂的性能和使用方法。难点：掌握根据食品增稠剂的的性能和使用方法。五、教学过程1、教学方法：常规教学讲授方法和手段2、辅导手段：多媒体教学等手段3、学时分配：2学时；4、教学内容：第七章食品增稠剂7.I食品增稠剂的分类和作用食品增稠剂通
2、常指能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成粘稠溶液或胶冻的大分子物质，又称食品胶。食品增稠剂在食品加工中起到提供稠性、粘度、粘附力、凝胶形成能力、硬度、脆性、紧密度、稳定乳化悬浊液等作用。因此,在保持食品的色、香、味、结构和食品的相对稳定性等方面具有相当重要的作用，是食品工业中有广泛用途的一类重要的食品添加剂。7.I.1食品增稠剂的分类在食品中需要添加的食品增稠剂其量甚微，通常为千分之几，但却能有效又经济地改善食品体系的稳定性。迄今为止世界上用于食品工业的食品增稠剂己有四十余种。食品增稠剂根据组成，可分为多肽和多糖两大类物质，除明胶、酪蛋白酸钠为以氨基酸为结构单元所组成的多肽类蛋白质外，其他
3、大多是天然多糖及其衍生物，广泛分布于自然界。根据来源，可分为天然和合成两大类，但以天然的增稠剂为主，可分为动物性胶、植物性胶、微生物胶及酶处理生成胶四大类，它们的大致分类如下：(D动物性增稠剂：明胶、酪蛋白酸钠、甲壳质、壳聚糖。(2)植物性增稠剂：分为种子类胶、树脂类胶、植物提取胶及海藻类胶。种子类胶：主要有瓜尔豆胶、刺槐豆胶、罗望子胶、亚麻子胶、决明子胶、沙蒿胶、车前子胶、田菁胶。树脂类胶：主要有阿拉伯胶、黄英胶、桃胶、刺梧桐胶、印度树胶。植物提取胶:主要有果胶、魔芋胶、黄蜀葵胶、阿伯伯半乳聚糖、非洲芦荟提取物、微晶纤维素、秋葵根胶等。海藻类胶：主要有琼脂、卡拉胶、海藻酸、红藻胶。（3）微生
4、物性增稠剂：主要有黄原胶、结冷胶、凝结多糖、气单泡菌属胶、半知菌胶、菌核胶等。（4）其他增稠剂；主要有竣甲基纤维素钠、海藻酸丙二醇脂、变性淀粉、酶水解瓜尔豆胶、酶处理淀粉、葡萄糖胺、低聚葡萄糖胺。7.1.2食品增稠剂在食品加工中的作用食品增稠剂是食品工业中最重要的原料之一，它在食品加工中主要起稳定食品形态的作用，如悬浮稳定、光洁稳定、乳化稳定等。此外，它可以改善食品的触感及加工食品的色、香、味和水相等的稳定性。一般认为增稠剂在食品加工中主要起如下几方面的作用：I）增稠、分散和稳定作用食用增稠剂都是水溶性高分子,溶于水中有很大的粘度，使体系具有稠厚感。体系粘度增加后，体系中的分散相不容易聚集和凝
5、聚，因而可以使分散体系稳定。增稠剂大多具有表面活性，可以吸附于分散相的表面，使其具有一定的亲水性而易于在水体系中分散。增稠剂可以提高泡沫量及泡沫的稳定性，如啤酒泡沫及瓶壁产生连鬓”均是使用了增稠剂的缘故。2）胶凝作用有些增稠剂，如明胶、琼脂等溶液，在温热条件下为粘稠流体。当温度降低时，溶液分子连接成网状结构，溶剂和其他分散介质全部被包含在网状结构之中,整个体系形成了没有流动性的半固体，即凝胶。很多食品的加工都利用了增稠剂的这个性质，如果冻、奶冻等。有些离子性的水溶性高分子，如海藻酸钠，在有高价离子的存在下可以形成凝胶，而与温度没有关系。这对于加工很多特色食品都有益处。3）凝聚澄清作用增稠剂是高
6、分子物质，在一定条件下，可以同时吸附于多个分散介质体上使其凝聚而达到净化的目的。如在果汁中加入少量明胶，就可以得到澄清的果汁。4）保水作用持水性增稠剂都是亲水性高分子,本身有较强的吸水性,将其施加于食品后,可以使食品保持一定的水分含量，从而使产品保持良好的口感。5）控制结晶增稠剂可以赋予食品以较高的粘度，从而使体系不易结晶或使结晶细小。6）成膜、保鲜作用食品增稠剂可以在食品表面形成一层保护性薄膜，保护食品不受氧气、微生物的作用。食品增稠剂与食品表面活性剂并用，可以用于水果、蔬菜的保鲜7.2增稠剂的结构和流变性的关系是食品增稠剂应用的主要理论依据。7.2.1增稠剂的粘度和浓度的关系多数增稠剂在较
7、低浓度时，符合牛顿液体的流变特性，而在较高浓度时呈现假塑性。随着增稠剂浓度的增加，含有增稠剂的溶液的强度也增加。然而最特殊的食品增稠剂为阿拉伯胶，它在水中可以配成浓度高达50%的溶液。甲基纤维素的表观粘度，9与浓度（质量分数）及特性粘度正V）的关系可用Philippoffs来表示：7.2.2增稠剂的协同效应卡拉胶和槐豆胶、黄原胶和槐豆胶、黄蓍胶和海藻酸钠、黄蓍胶和黄原胶都有相互增效的协同效应。这种增效效应的共同特点是；混合溶液经过一定的时间后，体系的粘度大于体系中各组分粘度的总和，或者在形成凝胶之后成为高强度的凝胶。在卡拉胶和槐豆胶体系中，卡拉胶是以具有半酯化硫酸酯的半乳糖残基为主链的高分子多
8、糖。槐豆胶是以甘露糖残基组成主链，平均每四个甘露糖残基就置换一个半乳糖残基，其大分子链中无侧链区与卡拉胶之间有较强的键合作用。在槐豆胶和卡拉胶形成的凝胶体系中，卡拉胶的双螺旋结构与槐豆胶的无侧链区之间的强键合作用，使生成的凝胶具有更高的强度。而另一种与槐豆胶结构相似,但侧链平均数增加一倍的瓜尔豆胶，正因为其侧链太密而不具有槐豆胶这么明显的增稠效应。利用各种增稠剂之间的协同效应，采用复合配制的方法，可以产生无数种复合胶，以满足食品生产的不同需要，并可达到最低用量水平。例如一定比例的黄原胶、魔芋糖复合胶，在水中的浓度低达0.002%时仍能形成胶冻。增稠剂还有一种叠加减效的效应，例如，阿拉伯胶可降低
9、黄蓍胶的粘度。80%的黄蓍胶和20%的阿拉伯胶的混合物溶液具有最低的粘度，比其中任一组分的粘度都低，用此混合物制备的乳液具有均匀、流畅的特点。这种复合胶在制备低糖度的稳定乳液方面具有良好的前景。7.2.3切变力对增稠剂溶液粘度的影响由于增稠剂分子的高分子质量和分子的刚性，因而在较低的浓度时就具有较高的粘度。切变力的作用是降低分散相颗粒间的相互作用力，在一定条件下，这种作用力愈大，结构粘度降低也愈多。具有假塑性的液体饮料或食品调味料，在挤压、搅拌等切变力的作用下发生的切变稀化现象，有利于这些产品的管道运送和分散包装。7.2.4增稠剂的胶凝作用增稠剂高相对分子质量、大分子链间的交联与螯合以及大分子
10、链的强烈溶剂化，都有利于体系三维网络结构的形成，有利于形成凝胶。琼脂的浓度即使低于1%也能形成凝胶，是典型的胶凝剂。卡拉胶、果胶在K+或Ca2+存在下也能形成凝胶。1%2%的明胶溶液在30以下胶凝，1%的卡拉胶溶液在引起胶凝的阳离子K+或Ca2+为0.1%-0.9%时，于2070以下胶凝。1%果胶溶液在PH3,可溶性固体55%时，于室温条件下也能发生胶凝。在作为交联剂的阳离子存在时，随着阳离子浓度的升高，果胶所形成的凝胶强度以及凝胶的熔化温度均会随之升高。7.2.5增稠剂凝胶的触变在增稠剂所形成的凝胶中，增稠剂大分子间的键合只形成松弛的三维网络结构。在交联剂存在的情况下，大分子与大分子之间的螯
11、合，或者螺旋形分子由于氢键和分子间力的作用，均易形成松弛的三维结构。在K+或Ga+存在下，卡拉胶的凝胶就具有这种特点。增稠剂凝胶的这种松弛三维网络结构的存在，使其易发生触变现象。这种现象特别有利于食用涂抹酱。这是因为切变力可以破坏松弛的三维网络结构，使酱变稀,但只要外力停止，经过一段时间，己经摇溶或变稀的凝胶又可以恢复原状。7.2.6有机溶剂对增稠剂的增效效应当在极性有机溶剂中或有机极性溶剂的水溶液中加入某些增稠剂时，由于体系中的氢键和分子间力的作用，可以形成一定的结构粘度，使体系的粘度高于体系中任何一组分的粘度。这种有机溶剂，可以选作增稠剂薄膜的增塑剂。例如，对CMC薄膜，甘油就是良好的增塑
12、剂。7.7.2增稠剂的发展趋势和前景增稠剂在食品添加剂工业和食品工业中的地位已经越来越重要。在过去10年内食用胶的生产及销售趋势是稳中有升，其原因除了食品胶的功能性外，另外一个重要的原因是迎合市场需要的众多低脂、无脂及低热值产品的问世。采用人体无法消化吸收的类脂物质取代配方中的油脂，以水替代配方中的油，然后以多糖胶质控制水的流变性质来赋予食品类似脂肪的口感，这往往与使用食品胶有关。1)增稠剂的发展趋势世界范围内，用于食品工业的增稠剂的总产量及消费量都已趋于饱和，但各品种之间的相互消长取决于供应量及价格的变化。有些品种的需求量逐年增加，如用于生产低热量果酱的低酯果胶就越来越受欢迎；而另一些品种则
13、在逐年下降,如许多树胶，这是因为原用途不断被其他胶所取代。由于每种现存的亲水胶都有其特殊的用途及独特的性质，使得在不同的食品加工体系中，合理应用各种食品胶成为一种专门知识。值得注意的是，相同名称的增稠剂产品，如果原料来源的品种不一、生产工艺控制水平不一，不同生产商的产品都会导致某些应用性质和品质的差异。即使同一生产商的同逸闻品也发展出许多不同的规格供应给不同的使用对象，所以增稠剂市场早已体现出丰富的选择性。目前，增稠剂生产商已开始注重与用户之间的合作关系，在为用户提供针对性产品及符合工艺条件要求的复合胶的同时，又提供良好的技术支持，使食品制造商选择正确的增稠剂的品种及用量来达到最佳食品的造型、
14、口感及最低的生产成本。增稠剂除充当稳定、增稠、凝胶等品质改良剂功能之外，目前己成为功能食品”的组分之一。这是因为随着人们对健康食品方向发展，对功能食品及健康食品的兴趣不断提高，对多糖化合物所表现出来的功能性更加重视。目前比较热门的应用有：健康饮料、高纤维果汁，低粘度增稠剂用于脂肪替代品，纯天然亲水胶如果胶、阿拉伯胶的应用等。2)增稠剂的研究趋势近几十年来，增稠剂的研究已成为国内外碳水化合物或多糖方面的研究热点,有关各种新型食品胶的结构组成、物化特性及在食品工业中的应用研究报告比较多，预测增稠剂今后的研究趋势如下：(1)深入研究增稠剂的“构效”关系研究各种增稠剂的功能与结构之间的关系很有必要，但
15、这方面的系统研究报告还较少，这些研究可为今后寻找增稠剂的替代品、增稠剂的改性、人工化学合成增稠剂提供化学理论基础。(2)研究复合型增稠剂以现有增稠剂为基础原料，通过研究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为，确定单体胶种类及各自比例，从而产生不同功能的复合胶，满足食品工业市场的需求。(3)深入研究增稠剂的生理功效作为可溶性膳食纤维，更加深入研究各种增稠剂所具有的功效也是今后这方面研究的热点。尤其是对于那些产量大、应用广泛的增稠剂采说就显得十分重要，如果胶、卡拉胶、黄原胶和海藻胶等，这也符合当今食品添加剂天然、营养和多功能的发展潮流。(4)研究开发生物食品胶资源经过较长时间的开发，目前从自然界的植物、动物中获得的增稠剂己十分有限，并且自然界植物、动物生产周期较长，生产效率较低，同时也不利于自然生态保护，采用现代生物技术(如微生物发酵、基因工程)生产天然增稠剂成为一个重要方向。实践证明：已被开发应用的微生物食品胶如黄原胶、结冷胶和凝结多糖等己经为我们人类带来了巨大的经济效益和社会效益。六、思考与练习1、什么是食品增稠剂；增稠剂一般具有哪些特点？2.增稠剂按来源如何进行分类？3.请解释琼脂的胶凝机理与特性，在相关食品的生产中如何利用？4.简述黄原胶的增稠特性及生产应用。5.冷冻食品中常使用哪些增稠剂，举例说明。6谈谈国内外增稠剂的发展趋势和前景。七、课后记
