第五章 卡拉胶讲解
卡拉胶成胶原理
卡拉胶成胶原理
卡拉胶是一种天然高分子多糖，具有较高的热稳定性和耐盐性，是一种优良的食品添加剂。
卡拉胶在水中或盐水中不能完全
溶解，但是当其与水混合时就可以均匀地分散在水中。
卡拉胶具
有独特的凝胶特性，将它添加到食品中可形成一种半透明状、比
较稠厚的胶冻，其粘度和强度可与明胶相比，可增加数百倍甚至
数千倍。
因此，卡拉胶在食品工业中应用广泛。
卡拉胶是一种水溶性物质，易溶于水，在水中易分散、膨胀、溶解和分散性良好。
其分子结构中含有一个大分子主链和多个小
分子侧链，其中的两个主链上有许多支链和支链末端上都有很多
羟基，从而形成了复杂的氢键结构。
卡拉胶是一种胶体，具有极
强的粘度、较大的粘弹性、较高的稳定性。
因此在食品工业中卡
拉胶可作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、乳化剂等添加到各种食品中。
在食品工业中常用卡拉胶代替明胶生产多种果冻、果酱、布
丁和雪花酥等食品。
卡拉胶是一种天然高分子多糖，其分子量约为1万~10万，
分子量分布较窄，分子量越大分子链越短。
—— 1 —1 —。
卡拉胶密度
卡拉胶密度卡拉胶，作为一种常见的食品添加剂和工业原料，其性质和特点受到了广泛的关注。
其中，卡拉胶的密度是其物理性质中的一个重要参数，对于卡拉胶的加工、储存和使用都具有重要的指导意义。
本文将从卡拉胶的基本性质出发，深入探讨卡拉胶的密度及其相关性质，并分析其在不同领域的应用。
一、卡拉胶的基本性质卡拉胶，又称角叉菜胶、鹿角菜胶，是从红海藻中提取的一种多糖类化合物。
它具有良好的水溶性、粘性和稳定性，被广泛应用于食品、医药、化妆品、纺织、造纸等领域。
卡拉胶的分子结构复杂，由半乳糖和脱水半乳糖通过α-1,3糖苷键和β-1,4键交替连接而成，形成一种线性的多糖链。
这种特殊的分子结构赋予了卡拉胶独特的物理和化学性质。
二、卡拉胶的密度密度是物质的一种基本物理性质，表示单位体积内物质的质量。
对于卡拉胶而言，其密度受到多种因素的影响，如分子量、分子结构、温度、压力等。
一般来说，卡拉胶的密度与其分子量成正比，分子量越大，密度越高。
此外，温度的变化也会对卡拉胶的密度产生影响。
随着温度的升高，卡拉胶分子的热运动加剧，分子间的距离增大，从而导致密度降低。
在实际应用中，卡拉胶的密度对于其加工和使用具有重要的指导意义。
例如，在食品工业中，通过测量卡拉胶的密度可以判断其纯度和质量，从而确保食品的安全性和品质。
在医药领域，卡拉胶的密度与其在药物制剂中的分散性、稳定性等密切相关，对于药物的疗效和安全性具有重要影响。
三、卡拉胶的相关性质除了密度之外，卡拉胶还具有许多其他重要的物理和化学性质。
例如，卡拉胶具有良好的粘性和流变性，可以在水中形成粘稠的胶体溶液。
这种粘性和流变性使得卡拉胶在食品工业中被广泛用作增稠剂、稳定剂和乳化剂。
此外，卡拉胶还具有一定的胶凝性和成膜性，可以用于制作各种凝胶食品和膜状产品。
卡拉胶还具有一定的生物活性，如抗病毒、抗肿瘤、抗氧化等作用。
这些生物活性使得卡拉胶在医药和保健品领域具有广泛的应用前景。
同时，卡拉胶还具有良好的相容性和配伍性，可以与其他原料共同使用，提高产品的性能和稳定性。
卡拉胶参数
卡拉胶参数
卡拉胶（Carrageenan）是一种从红藻（海藻）中提取的多糖，常用作食品添加剂、凝胶剂和稳定剂。
以下是一些常见的卡拉胶参数：
1.化学成分：卡拉胶主要由半乳糖和半乳糖甲醛酸（或半乳糖硫酸
酯）组成，具体成分可能因来源和生产方法的不同而有所变化。
2.凝胶强度：卡拉胶的凝胶强度取决于其类型和浓度。
不同类型的
卡拉胶（如κ-卡拉胶、ι-卡拉胶和λ-卡拉胶）具有不同的凝胶特性。
3.粘度：卡拉胶溶液的粘度受其类型、浓度和溶液pH值等因素的
影响。
较高浓度的卡拉胶溶液通常具有较高的粘度。
4.溶解性：卡拉胶在水中具有良好的溶解性，尤其是在温水中。
温
度、pH值和盐浓度等因素可能影响其溶解性。
5.稳定性：卡拉胶通常具有良好的热稳定性和离子稳定性，可用于
各种食品加工中的稳定和增稠。
6.使用限制：卡拉胶在食品工业中的使用受到法规和标准的限制，
需符合相关的法律法规和食品安全标准。
7.来源：卡拉胶主要来自红藻，如爪哇菜、角藻、鼠尾草等，根据
不同的来源和生产方法，卡拉胶的性质可能有所不同。
在食品工业中，卡拉胶常用于制作各种食品，如奶制品、冰淇淋、
糕点、饮料等，以提高其质地、稳定性和口感。
在使用卡拉胶时，需要根据具体的食品配方和加工工艺来确定合适的使用量和处理方法。
食品添加剂增稠剂简介及卡拉胶介绍PPT课件
软糖粉 ，可以制作透明的和不透明的软糖，口感不粘牙，有弹 性，不透明的软糖一般添加淀粉类混浊剂，比如玉米糖。 酸性软糖粉，在制作软糖时候加入酸味剂，获得酸甜感的软糖， 口感同上，口味较好。 浇注软糖粉，利用浇注机，浇注入模，一次成型，这种软糖直 接熬制到适合水分，不经过烘干，口感更有嚼劲，并且表面光 亮，十分透明。 其他软糖使用的胶体还有明胶，琼脂，果胶，变性淀粉等，口 感各不一样，各有特点。 用量1%左右。 κ比较多。
过卡拉胶分子上的硫酸酯基团(-OSO3-)可以直接与蛋白质分子
中的氨基（NH3+）结合，或通过Ca2+等多价阳离子与蛋白质
分子中的羧基（CO2-）结合，形成巨大网络结构的络合物。
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卡拉胶产品的特点
（4）凝胶性 κ-型、I-型卡拉胶形成热可逆凝胶。κ-型卡拉胶对钾离
子敏感，形成脆性凝胶，有泌水性；I-型卡拉胶对钙离子敏感， 形成柔性凝胶，不泌水；λ-型卡拉胶不能形成凝胶。
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卡拉胶应用——果冻，布丁
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 不够，价格较高；用明胶做水 果冻的缺点是凝固和融化点低， 制备和贮存都得低温冷藏；用 果胶的缺点是需要加高溶度的 糖和适当的pH才能凝固。卡 拉胶没有这些缺点，以卡拉胶 制成的水果冻富有弹性且没有 离水性，卡拉胶因具有独特的 凝胶特性而成为果冻常用的凝 胶剂。
黄原胶、结冷胶、可得然胶等
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食品增稠剂分类
增稠型：主要用于增加黏度
瓜尔胶、黄原胶、CMC（羧甲基纤维素）等
胶凝型：主要用于形成凝胶
琼脂、卡拉胶、明胶等
凝胶条件很多样，自体能凝胶， 加离子凝胶，还有加糖加酸调 pH凝胶的，不同条件口感不同
卡拉胶的性质及其应用特性
卡拉胶的性质及其应用特性引言卡拉胶又名角叉菜胶、鹿角藻胶，是从红藻中提取的一种高分子亲水性多糖，具有极高的经济价值，是世界三大海藻胶工业产品（琼胶、卡拉胶、褐藻胶)之一。
卡拉胶为食品添加剂，而食品级的卡拉胶为白色至淡黄褐色、表面皱缩、微有光泽的半透明片状体或粉末状物，无臭无味，口感粘滑。
卡拉胶形成的凝胶是热可逆性的，即加热融化成溶液，溶液放冷时，又形成凝胶。
卡拉胶因具有良好的保水性、增稠性、乳化性、胶凝性和安全无毒等特点而广泛应用于食品工业中。
1、卡拉胶的结构卡拉胶的化学结构是由D-半乳糖和3，6-脱水-D-半乳糖残基所组成的线形多糖化合物。
而根据半酯式硫酸基在半乳糖上所连接的位置不同，卡拉胶又可分为7种类型：k-卡拉胶、L-卡拉胶、r-卡拉胶、λ-卡拉胶、ξ-卡拉胶、φ-卡拉胶、θ-卡拉胶。
而目前生产和使用的有k-型、L-型和A-型卡拉胶或它们的混合物，尤其以k-型多见。
2、卡拉胶的性能1）凝胶性卡拉胶的凝胶性能主要与其化学组成、结构和分子大小有关。
卡拉胶凝胶的形成分为四个阶段：卡拉胶溶解在热水中时分子为不规则的卷曲状；温度下降的过程中其分子向螺旋化转化，形成单螺旋体；温度再下降，分子间形成双螺旋体，为立体网状结构，这时开始有凝固现象；温度再下降，双螺旋体聚集形成凝胶。
2）溶解性卡拉胶都能溶解于70℃以上的温水中，一般硫酸根含量越多越易溶解。
在水中卡拉胶首先形成胶粒，加入蔗糖、甘油等可以改善其分散性或用高速搅拌器打破胶团达到分散效果。
为促进卡拉胶的溶解，在食品工业生产中，一般使用80℃以上的热水对其进行溶解分散。
3）稳定性在中性或碱性溶液中卡拉胶很稳定，pH值为9时最稳定，即使加热也不会发生水解。
在酸性溶液中，尤其是pH 4以下时易发生酸催化水解，从而使凝冻强度和粘度下降。
成凝冻状态下的卡拉胶比溶液状态时稳定性高，在室温下被酸水解的程度比溶液状态小得多。
4）反应性卡拉胶与其它水溶性大分子相比最大的不同之处在于它可以和蛋白质反应。
卡拉胶的结构_性能_生产及其在饮料工业中的应用
卡拉胶的结构 性能 生产及其在饮料工业中的应用张乐华,王元兰,李忠海(中南林业科技大学,湖南株洲412006)摘要 介绍了卡拉胶的结构、性能、生产及其在各种饮料中用作稳定剂、悬浮剂、增稠剂等的应用,并且阐述了卡拉胶的发展前景。
关键词 卡拉胶;结构;性能;生产;应用中图分类号 TS 273 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)07-03042-03Study o n the Structure,P ro perties a nd P ro duction of C arrag eenan a nd Its A pplication in Bev erag e I ndustry ZHA NG Le hua et al (Central South Uni versi ty of Fores try and Techn ology ,Zhuzhou,Hun an 412006)Abstract The structure,properties and prod uction of carrageenan and i ts application of bei ng taken as stabilizin g agent,s uspendin g agent,thickeni ng a gent,and so on in all kinds of beverages were in troduced.The develop ment prosp ect of carrageenan was expounded.Key w ords Carrageenan;Structu re;Properties;Produ ction;Ap plication基金项目 中南林业科技大学青年科研基金项目(101 0570)。
作者简介 张乐华(1980-),男,湖南娄底人,硕士研究生,研究方向:森林食物资源开发利用。
卡拉胶
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）胶体化学特性●溶解性：不溶于冷水,但可溶胀成胶块状,不溶于有机溶剂，易溶于热水成半透明的胶体溶液(在70℃以上热水中溶解速度提高；●胶凝性：在钾离子存在下能生成热可逆凝胶；●增稠性：浓度低时形成低粘度的溶胶,接近牛顿流体，浓度升高形成高粘度溶胶，则呈非牛顿流体。
●协同性：与刺槐豆胶、魔芋胶、黄原胶等胶体产生协同作用，能提高凝胶的弹性和保水性；●健康价值：卡拉胶具有可溶性膳食纤维的基本特性，在体内降解后的卡拉胶能与血纤维蛋白形成可溶性的络合物。
可被大肠细菌酵解成CO2、H2、沼气及甲酸、乙酸、丙酸等短链脂肪酸，成为益生菌的能量源。
食品工业的应用卡拉胶稳定性强，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。
果冻生产中的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。
卡拉胶的特性及在肉制品中的应用
卡拉胶（也称鹿角菜胶或鹿角藻胶，英文名carrageenan）是一种具有商业价值的亲水凝胶，是从红藻中提取出来的一种硫酸化半乳聚糖，卡拉胶可分为7种类型，其分子量一般介于1-5×105。
目前工业生产和使用的主要有κ-型,ι-型和λ-型卡拉胶三种，尤其以κ-型为多见。
卡拉胶因具有良好的保水性、增稠性和胶凝特性而被广泛地应用于食品工业中，而用于肉品工业中的卡拉胶主要为κ-和ι-型。
它们可以作为胶凝剂用于罐头制品中，在碎肉制品中可以作为脂肪替代品。
卡拉胶在熟肉片制品中可以改善产品的保水性、切片性、口感和多汁性等。
1 卡拉胶的一般性状与鉴别1.1 一般性状卡拉胶产品一般为白色或淡黄色粉末，无臭、无味，有的产品稍带海藻味。
卡拉胶形成的凝胶是热可逆性的，即加热凝结融化成溶液，溶液放冷时，又形成凝胶。
在热水或热牛奶中所有类型的卡拉胶都能溶解。
在冷水中，卡拉胶溶解，卡拉胶的钠盐也能溶解，但卡拉胶的钾盐或钙盐只能吸水膨胀而不能溶解。
卡拉胶不溶于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂。
1.2类型鉴别取该品4g，加入蒸馏水200ml，加热至80℃不断搅拌直至该品溶解。
用蒸馏水补充蒸发损失的水分，使溶液冷至室温，变成半透明粘稠液体，并能产生凝胶状物。
取上述溶液50ml，加入2.5%氯化钾溶液200ml，重新加热并充分混匀、冷却，用玻璃棒测试，当出现脆性的胶体，说明是以κ-型为主的卡拉胶；当出现柔软性(弹性)胶体，说明是以ι-型为主的卡拉胶；如果溶液不是胶体，那就是λ-型为主的卡拉胶，取此溶液5ml，加入1%亚甲基蓝溶液一滴，应产生纤维状沉淀。
2 卡拉胶在肉制品中的应用特性2.1分散性和保水性卡拉胶分子结构中的α-硫酸脂基基团是高亲水性的，能溶于水。
如先用乙醇、甘油或饱和蔗糖液浸湿，则较易分散于水中。
将卡拉胶溶于80℃的热水中形成粘性透明或轻微乳白色的易流动溶液。
卡拉胶的分散性和保水性集中表现在它能减少肉制品的蒸煮损失，增加制品出品率。
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1240cm-1（总硫酸基）、930cm-1（-3，6-内醚）； 850cm-1（4-硫酸基） ——κ-卡拉胶 1240cm-1（总硫酸基）、930cm-1（-3，6-内醚）； 850cm-1（4-硫酸基）； 805cm-1 （2-硫酸基）——ι-卡拉胶 1240cm-1（总硫酸基）吸收最强，在930-940cm-1没有吸收峰， 820 cm-1有吸收 峰（6-硫酸基），——λ-卡拉胶
4.2琼胶原藻及其化学成分分析
卡拉胶原藻
卡帕藻 麒麟菜 角叉菜、沙菜、杉藻、银杏藻、叉红藻等
卡拉胶原藻种类较多，主要生长在赤道附近的亚洲国家— 菲律宾、印尼等。
中国20世纪70年代开始在海南利用琼枝生产卡拉胶，80年代 又有几个厂利用麒麟菜及沙菜生产卡拉胶。 目前产量估计150吨左右，主要是β型和κ型卡拉胶。
卡拉胶的红外吸收光谱分析
卡拉胶的红外吸收曲线可以简易地提供关于卡拉胶结构的 化学组成，特别是关于硫酸基结合位置的资料。从而有助 于识别卡拉胶 的类型。。 1250cm-1-1370cm-1的宽吸收峰——硫酸基总量； 930-940cm-1——α-D-3，6-内醚半乳糖； 845- 850cm-1——4-硫酸基-β-D-半乳糖； 830cm-1——2-硫酸基-α-D-半乳糖； 820cm-1——6-硫酸基-α-D-半乳糖； 805cm-1——2-硫酸基-α-D-3，6内醚半乳糖
a和b都有1240cm-1宽吸收带（含硫酸 基多糖的共有特征）
930-940cm-1（-3，6-内醚）； 845- 850cm-1（4-硫酸基） ——κ-卡拉胶 C、d、e除有1240cm-1、930940cm-1（-3，6-内醚）； 845850cm-1（4-硫酸基）吸收峰，还有 805-810 cm-1（2-硫酸基）吸收峰 ——ι-卡拉胶 （f）在930-940cm-1没有吸收峰，但 820 cm-1有吸收峰（6-硫酸基），且碱 处理后消失
琼胶原藻的化学成分分析
4.3卡拉胶的化学成分与结构
卡拉胶是一类线性、含有硫酸酯基团的高分子多糖。 理想的卡拉胶具有重复的 α- (1→4)-D-吡喃半乳糖-β(1→3) -D-吡喃半乳糖(或3，6内醚-D-吡喃半乳糖)二糖单元骨 架结构。 通常卡拉胶采用希腊字母来命名，这种命名方法已被普遍 接受。商业上使用最多的是κ(kappa)、ι(iota)、 λ(1ambda)三种类型，另外还有α，β，θ，μ ，v，γ ， δ，ξ，π，ω等类型。 但是天然产的卡拉胶往往不是均一的多糖，而是多种均一 组分的混合物或者是结合型结构(hybrid)，很多时候是结构中 混有其它碳水化合物取代基(如木糖、果糖或酮酯类物质)。
第五章 红藻碳水化合物 卡拉胶
5.1前言
红藻多糖
琼胶
（1→3）ß-D-半乳糖基——（1→4）3， 6内醚-ɑ-L-半乳糖为重复二糖。
卡拉胶
（1→3）ß-D-半乳糖基——（1→4）3， 6内醚-ɑ-D-半乳糖为重复二糖。
卡拉胶的研究历史
600多年前，英国南爱尔兰群郡沿海居民首次使用当地盛产的爱尔 兰苔（皱波角叉菜）作食用、药用和肥料，并注意到他的牛乳反应。 18世纪初，爱尔兰移民美洲，带去了种植角叉菜等红藻的经验。 1837年，角叉菜多糖提取物的分离已有报道 1871年，角叉菜多糖的精制方法已有专利，以前文献称为carrageen 或carrageenin，20世纪50年代，美国化学会建议改用carrageenan， 普遍采用； 20世纪30年代，美国东岸开始生产卡拉胶； 20世纪40年代，卡拉胶生产迅速增长，同时大量研究改进加工方法， 使产品多样化； 目前，卡拉胶年产量2万多吨。
卡拉胶的结构的核磁共振（NMR）光谱分析
300MHz质子核磁共振光谱仪于80℃测定了κ-卡拉胶和ι-卡拉胶的 质子化学位移。
表2-14 κ-卡拉胶和ι-卡拉胶的1H-NMR化学位移（δ，ppm） 80℃
多糖Biblioteka ß-D-半乳糖单位（G）3，6内醚-ɑ-D-半乳糖（A）
H1 H2 H3 H4 H5 H6 H1 H2 H3 H4 H5 H6
卡拉胶的凝胶形成机理
卡拉胶的螺旋体结构
凝胶的生成是因为生成了双螺旋体束。当温度升高到凝胶融点以上时，热 搅动能阻碍双螺旋体的形成趋势，聚合物则以无轨线团存在于溶液中，随 着冷却，先生成三维聚合物网状结构，在其中，于半乳糖O-2和O-6之间以 氢键扭成双螺旋体，生成聚合物链的结合点（凝胶Ⅰ）。具初步凝胶态； 继续冷却，导致这些结合点聚集（凝胶Ⅱ），构成双螺旋体束，形成硬的 凝胶 。
κ-卡拉胶
4.61 3.59 3.95 4.81 3.77 3.80 5.09 4.12 4.50 4.62 4.60 4.19
ι-卡拉胶
4.64 3.62 3.92 4.90 3.77 3.81 5.30 4.67 4.84 4.69 4.66 4.25
主要为k-卡拉胶；
40%乙醇提取物中 还出现ι-卡拉胶碳 原子共振信号
4.4卡拉胶的性质
卡拉胶的凝胶化机理
与琼胶类似，卡拉胶中的κ-卡拉胶和ι-卡拉胶，在加水并加热近沸时 就融化成溶胶，放冷后能形成凝胶。有的κ-卡拉胶和β -卡拉胶在较低 浓度时就可形成硬的凝胶；有的ι-卡拉胶虽也能形成凝胶，但富于弹性， 强度较弱；其他类型卡拉胶则基本不形成凝胶。 凝胶性质主要取决于多糖中存在的硫酸基及其结合位置。 κ-卡拉胶和ι-卡拉胶的凝胶强度还因与其他类型卡拉胶的杂交程度、 分子量大小、原藻种类、生长季节和环境不同，以及生产工艺等因素 有直接关系。 人为的加入某些阳离子也能显著的增高凝胶强度。如κ-卡拉胶中加入 K+,形成的凝胶强度大，硬而脆； ι-卡拉胶中加入Ca2+.形成的凝胶强 度也大，但弹性强，不脆。
硫酸基对凝胶性质的影响：
1，3-连接的半乳糖单位（如λ-卡拉胶）的C2 上的硫酸基 作为锲入基能够阻碍双螺旋体 的形成； 在3，6-内醚半乳糖单位如（ ι -卡拉胶）的C2 上的硫酸基 向外突出，不影响双螺旋体的形成； 1，3-连接的半乳糖单位（如κ-卡拉胶）的C4 上的硫酸基 也是向外突出，不影响双螺旋体的形成； 1，4-连接的半乳糖单位的C6上若有硫酸基，则在链上生 成纽结，能抑制双螺旋体的形成。