5 调质类食品添加剂

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)•5.1.6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。①胶体粒子构成、分布或结合状态影响体系稳定。②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。65.1.1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10-9～10-7m，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(hydrosol)。•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。72、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：•①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。•②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•①热不可逆性凝胶（多为蛋白凝胶，如鸡蛋羹、豆腐、羊羹、布丁等）。•②热可逆性凝胶（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：•①刚性凝胶（无机凝胶，非膨胀型）•②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：•①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。•②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、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，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5.1.1.2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：•①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)。•②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）。175.1.1.3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。如钙离子与低甲氧基果胶反应生成凝胶。195.1.2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：•①增稠剂分子大小一般在1～100nm之间•②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。202121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，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。2526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。265.1.3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。5.1.3.2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。275.1.3.3pH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。285.1.3.4温度对黏度的影响温度升高溶液的黏度降低•温度每升高5～6℃，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。295.1.3.5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•单价盐也会降低稀海藻酸钠的黏度305.1.3.7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