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卡拉胶
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卡拉胶(Carrageenan),又称为鹿角菜胶、角叉菜胶。卡拉胶是从某些红藻类海草中提炼出来的亲水性胶体,它的化学结构是由半乳糖及脱水半乳糖所组成的多糖类硫酸酯的钙、钾、钠、铵盐。由于其中硫酸酯结合形态的不同,可分为K型(Kappa)、I型(Iota)、L型(Lambda)。
物理性质
不同类型的卡拉胶的增稠和胶凝性质有很大的不同。例如,κ型卡拉胶与钾离子形成的坚硬的凝胶,而ι和λ只有轻微影响。ι型卡拉胶与钙离子相互作形成柔软,富有弹性的凝胶,但是盐对于λ型卡拉胶的性质没有影响。在大多数情况下,λ型与κ型在牛奶系统中一同使用获得一种悬浮液或奶油凝胶。卡拉胶及其混合物提供大量的有利物质导致产生大量范围广泛而复杂的商业产品以满足独特的综合性能最适合特定的应用。
一、 溶液性质
所有的卡拉胶都溶于热水,但只有κ型和ι型的钠盐溶于冷水。通常在食品中的盐浓度并不能对λ型卡拉胶产生效果;粘度在冷水和牛奶中,虽然获得较高的粘度,如果溶液是加热和冷却。λ型卡拉胶溶液当加压或搅拌时会形成假塑性或剪切变稀的溶液。这些溶液通常用于增稠,尤其是在奶制品,以提供非粘性的,滑腻的质地的体系。
温度是一个重要的因素来确定在食品体系中使用哪种类型的卡拉胶。所有的卡拉胶水合物适用于高温并且κ型和ι型尤其表现出低流动性的粘度。冷却时,这些卡拉胶在40-70 ℃之间形成的一系列凝胶的类型取决于卡拉胶的种类和阳离子的浓度。
二、酸稳定性
当卡拉胶溶液在PH值4.3,加热的情况下会失去粘度和凝胶强度。这是由于卡拉胶在低PH值时发生水解,将3,6-脱水-D-半乳糖的连接断开(Hoffmann等,1996)。在高温和低阳离子浓度下,水解程度增加。然而,一旦溶液的温度低于凝胶温度,钾离子可与卡拉胶上的硫酸盐基团结合,这样可以阻止水解现象的发生。
为了尽量减少水解的影响,建议,在可能的情况下,卡拉胶应在中性条件下处理,并且酸应在食品存放和灌装前立即添加。在酸性食物中,卡拉胶应在生产结束前添加以避免聚合物过度的分解。
三、凝胶特性
κ型和ι型卡拉胶的热溶液在阳离子存在条件下,冷却到40-70 ℃,形成一系列的凝胶质感,目前热门的解决方案。卡拉胶凝胶表现出滞后性,环境和熔融温度之间的差异。这些凝胶在室温下稳定,但加热为凝胶温度的5 – 20℃以上时熔融。冷却时,一个中性的体系会形成相似的凝胶性质。必须记住,在酸性产品中,凝胶强度和质地可通过加热和冷却的水解作用影响。
一个食品体系中的离子成分对于卡拉胶的有效利用是非常重要的。例如,κ型卡拉胶与钾离子作用,形成硬且脆的凝胶。ι型卡拉胶选择钠离子在相邻链间形成桥梁,得到典型的柔软有弹性的凝胶。
这些离子的存在,对卡拉胶的水化温度,和它的环境和熔化温度也有戏剧性效果。例如,ι型卡拉胶在水中的环境温度下会水解,但加入盐可提高凝胶点以致溶液转化成具有明显发生点的可逆性凝胶,在冷沙拉酱生产中被开发利用的性质。
卡拉胶稳定性强,干粉长期放置不易降解。它在中性和碱性溶液中也很稳定,即使加热也不会水解,但在酸性溶液中(尤其是pH值≤4.0)卡拉胶易发生酸水解,凝胶强度和黏度下降。值得注意的是,在中性条件下,若卡拉胶在高温长时间加热,也会水解,导致凝胶强度降低。所有类型的卡拉胶都能溶解于热水与热牛奶中。溶于热水中能形成黏性透明或轻微乳白色的易流动溶液。卡拉胶在冷水中只能吸水膨胀而不能溶解。
基于卡拉胶具有的性质,在食品工业中通常将其用作增稠剂、胶凝剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂等。而这些卡拉胶的生产应用与其流变学特性有着较大的关系,因而准确掌握卡拉胶的流变学性能及其在各种条件下的变化规律对生产具有重要的意义。

果冻中作用

卡拉胶作为一种很好的凝固剂,可取代通常的琼脂、明胶及果胶等。用琼脂做成的果冻弹性不足,价格较高;用明胶做成果冻的缺点是凝固和融化点低,制备和贮存都需要低温冷藏;用果胶的缺点是需要加入高溶度的糖和调节适当的pH值才能凝固。卡拉胶没有这些缺点,用卡拉胶制成的果冻富有弹性且没有离水性,因此,其成为果冻常用的凝胶剂。
卡拉胶在果冻中应用时应注意以下几点:
一是由于卡拉胶属于魔芋胶体系,其溶解度相对不高,因此要进行保温。如保温时间不够,溶解不完全,所做出的果冻口感就不好,严重的会造成果冻很嫩不成型;但同时保温时间过长,卡拉胶又偏碱或者加入了柠檬酸钠之类的缓冲剂,就容易发生去乙酰化变性,产生“蛋花汤”的现象,果冻仍可能不成型。因此建议夏天煮沸后不要保温,冬天煮沸后保温10min,春秋季节介于两者之间。
二是由于卡拉胶不耐酸,加酸温度越低越好,一般在70℃-80℃果冻灌装之前或根据实际工艺条件进行,否则温度越高卡拉胶越容易被破坏,影响口感,同时建议柠檬酸溶于水后添加,以免造成局部过酸;调节pH值一般不低于4,需要更酸的口感则应使用其他胶体辅助;巴氏杀菌也会影响口感,需要根据实际情况进行调节。
三是过滤。在煮沸后,使用筛网过滤料液,其目的是去除无法溶解的魔芋胶颗粒,获得相对透明的果冻,这样做可以得到某些高档果冻透明的效果。

软糖中应用

用卡拉胶做透明水果软糖在我国早有生产,其水果香味浓,甜度适中,爽口不粘牙,而且透明度比琼脂更好,价格较琼脂低,加到一般的硬糖和软糖中能使产品口感滑爽,更富弹性,黏性小,稳定性增高。
卡拉胶在软糖中使用时应注意:一是以卡拉胶为主的软糖粉在高糖浓度下不易溶解,所以建议先将其用水溶解,否则容易产生“沙眼”,即一粒一粒的小胶粒。二是还原糖含量太低,储存时间长,容易返砂;还原糖含量太高,在熬糖时候容易注模不成型。三是可以在熬胶结束后加入花色物料,比如胡萝卜酱,不过要计算好软糖粉的比例。

冰淇淋中应用

在冰淇淋和雪糕的制作中,卡拉胶可使脂肪和其它固体成分分布均匀,防止乳成分分离和冰晶在制造与存放时增大,它能使冰淇淋和雪糕组织细腻,滑爽可口。在冰淇淋生产中,卡拉胶因可与牛奶中的阳离子发生作用,产生独特的胶凝特性,可增加冰淇淋的成型性和抗融性,提高冰淇淋在温度波动时的稳定性,放置时也不易融化。
在冰淇淋生产中,卡拉胶虽然不适合作为主稳定剂,但它在很低浓度下能作为很好的防止乳清分离的辅稳定剂使用。因为卡拉胶虽然会增加体系的黏度,但不能包容足够的胶以稳定体系。刺槐豆胶、瓜尔豆胶以及羧甲基纤维素单独使用或组合使用是较好的主稳定剂,然而它们具有相同的缺点,即在冰淇淋混合物中会导致乳清分离。所以加入卡拉胶能抑制这种现象的发生。
卡拉胶应用于冰淇淋中应注意:一是可以添加少量淀粉填充,数量多了就有粉质感,口感不佳;二是卡拉胶用量较少,多用于老化后凝冻过程中。
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