卡拉胶的复配性能及其在食品中的应用

卡拉胶的复配性能及其在食品中的应用

由于卡拉胶具有形成亲水胶体、凝胶、增稠、乳化、成膜、稳定分散等诸多物理化学特性，故可作为胶凝剂、乳化剂、增稠剂或悬浮剂使用，用于稳定乳液、控制脱液收缩、赋形、胶结和分散等，另外卡拉胶安全无毒的特性已被联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（JECFA）所确认，这都使得卡拉胶工业迅速发展，广泛应用于食品工业、日化工业及生化、医学研究等领域中。最近几年，由于应用技术的日趋成熟及应用领域的不断增加，国内外市场对卡拉胶的需求也获得大幅度上升，卡拉胶在我国已经成为在食品中应用得最为广泛的胶体之一。

一、卡拉胶的复配性能

卡拉胶具有胶凝、增稠、乳化、成膜、稳定分散等优良特性。卡拉胶形成凝胶所需浓度低、透明度高，但存在凝胶脆性大、弹性小、易脱液收缩等问题，不过这些问题可以通过与其它食品胶的协同增效作用来解决，因此有关卡拉胶协同作用的研究对于卡拉胶在食品中的应用十分重要。

（一）卡拉胶与槐豆胶的复配性能

卡拉胶为凝胶多糖，而槐豆胶为非凝胶多糖，但两者共混可以得到凝胶，这是两种多糖分子间相互作用的结果。在卡拉胶和槐豆胶体系中，卡拉胶是以具有半醋化硫酸酯的半乳糖残基为主链的高分子多糖。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和作用。在槐豆胶和卡拉胶形成的凝胶体系中，卡拉胶的双螺管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，因为其侧链太密而不具有这么明显的增稠效应。

κ-型卡拉胶单体所形成的强而脆的凝胶，其收缩脱水性在许多应用中会带来不利。但当与其他胶结合后所引起的组织结构的变化，使之具有很多实用价值，尤其在食品方面，当κ-型卡拉胶加入槐豆胶后，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，不仅使该体系的弹性和刚性因之提高，并随着槐豆胶浓度的增加，其内聚力也相应增强。当两种胶的比例达1：1时，凝胶的破裂强度可相当高，因而产生相当好的可口性。从感官的角度来看，槐豆胶可使κ-型卡拉胶凝胶的脆度下降而弹性提高，使之接近于明胶凝胶体的组织结构，但如果槐豆胶的比例过高，凝胶体会愈益胶稠。

只有卡帕型卡拉胶与刺槐豆胶有增进胶强度的协同作用,2:1可达到最大凝胶强度,而

1:4为最弱。为使刺槐豆胶充分水化,溶液需加热至82度以上,形成的凝胶仍为热可逆型凝胶；达到同样的凝胶强度,卡帕卡拉胶与刺槐豆胶的复合胶用量约只有卡帕卡拉胶单用量的 1/3。卡帕卡拉胶在水系统中0.5% 以上的浓度就能形成凝胶, 在牛奶系统中成胶浓度可低达

0.1～0.2%。ι-型和κ-型两种卡拉胶配合时，凝胶的脆度将下降，破裂强度降低而不至于脱水收缩，内聚力的稳定和破裂强度的下降，说明ι-型卡拉胶也能提高凝胶的持水性和弹性，由此所制得的凝胶比由槐豆胶配合制得的将更接近于明胶的结构。

(二)卡拉胶与魔芋胶的复配性能

魔芋胶主要化学组成为葡萄甘露聚糖，其中的葡萄糖和甘露糖的分子比约为2：3，因为甘露糖单位的第6位C上有乙酰基，故其水溶液不能形成凝胶，但在稀碱性溶液中水解去掉乙酰基后则可形成有弹性的凝胶。魔芋胶和κ-卡拉胶都是食品工业常用的胶凝剂，但前者必须在2％以上的浓度，pH＞9即强碱性条件下才能形成凝胶。除了用量大之外，应用于碱性

食品常有咸味和涩味，口感欠佳，不受欢迎；后者在有钾或钙等离子存在时，具有形成凝胶所需浓度低、透明度高等优点，但其凝胶脆性大，弹性小，易出现收缩脱液现象。这些缺陷，在很大程度上影响二者作为胶凝剂在食品工业上应用。将卡拉胶与魔芋胶进行适当复合，在中性偏酸性的条件下，可以形成对热可逆的弹性凝胶，且所形成的凝胶还具有所需胶凝剂用量少、凝胶强度高、析水率低等特点。魔芋胶可全部或部分取代槐豆胶，而获得卡拉胶与槐豆胶混合体所具有的凝胶结构。总之，魔芋胶和κ-卡拉胶有很强的协合作用，能显著增强卡拉胶的凝胶强度和弹性，减少卡拉胶的泌水性，其作用效果比槐豆胶还强，在食品工业上具有很好的应用价值。

（三）卡拉胶与其它胶的复配性能

酰胺化低酯果胶对κ-型卡拉胶的形成没有显著的影响，但由于它具有良好的持水性，从而可降低κ-型卡拉胶的使用浓度，并使凝胶柔软可口。但如果还将少量的槐豆胶的复合在内，则可增加其凝胶的内聚力。采用酰胺化低酯果胶的另一长处是可使凝胶有很好的风味释放能力。但这种果胶的不利因素是可使凝胶呈浑浊状，即由酰胺化低酯果胶配合制成的凝胶甜食，不能像由单纯卡拉胶所制得的凝胶那样透明。

黄原胶对κ-型卡拉胶有类似的影响，即可形成较柔软、更有弹性和内聚力的凝胶。此外，黄原胶能象κ-型卡拉胶那样降低失水收缩作用，瓜尔豆胶却不能左右κ-型卡拉胶的收缩析水作用。由于瓜尔豆胶含有两倍量的半乳糖，且未被取代的区域的长度远短于槐豆胶，这就解释了为什么卡拉胶与槐豆胶有良好的复配共伍作用而与瓜耳豆胶无明显共伍作用。

另外，卡拉胶的凝胶强度取决于分子链的整齐程度，但KCL 添加量的增加可提高强度。卡拉胶及复配胶的凝胶强度测量值会随时间延长而不同；强度值也会因凝胶体的温度而不同，温度越低强度越高，在5～10 度时达到极限。因此比较凝胶强度时应以凝胶后相同的时间和温度下测量为条件。胶体溶液加入柠檬酸量越多，冷却后强度越低，并且加酸温度越高强度降低越显著。然而，过低的温度下加酸也会干扰凝胶的形成，因此最适的加酸温度在60～70度。同样，卡拉胶溶液体系在不同的PH下加热，PH降低则凝胶强度降低，PH3.5以下基本不能形成凝胶，有意思的是已形成的凝胶既使在pH3.5这样低pH下凝胶态仍稳定。复配胶体系所观察到的结果与卡拉胶相似，一般在碱性环境下，强度会降低。而卡拉胶在PH9左右仍稳定。

二、卡拉胶在食品中的应用

1.在乳制品中的应用

卡拉胶在乳制品中主要作用是增稠、稳定、赋形、悬浮、凝胶等。如可可奶中加入卡拉胶后，κ-酪蛋白和卡拉胶之间相互作用，产生细微的胶体结构保持可可粉的悬浮，防止其沉淀，并使饮料具有饱满口感；炼乳通过加入低浓度的ι-型或κ-型卡拉胶使乳脂肪稳定，并能模拟全脂奶的口感与外观；卡拉胶还可用来稳定果味酸奶，使酸奶滑爽并增加质感。

在冰淇淋和雪糕制作中，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；使冰淇淋和雪糕组织细腻，结构滑爽、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粘度，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：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。

2.在饮料中的应用

卡拉胶在水中的作用主要是凝胶、悬浮、赋形和增稠等。如：ι-卡拉胶能形成柔顺的有弹性的凝胶且形成的胶不会在室温下融化，对于在不需使用冰箱的场合很有用，它形成的凝胶不会随老化时间延长而变硬，对于即可使用的甜食是很重要的，但是它的融点较高，致使产品的口感下降。κ-型卡拉胶产生的凝胶较硬，脆性大，不象ι-卡拉胶所形成的凝胶那样柔顺。在κ-型卡拉胶加入槐豆胶或琼脂可获得柔软的质构，κ-和ι-型卡拉胶的混合物与纯净的槐豆胶可用于生产低热型产品，其中酸的加入必须在处理后期，以防止卡拉胶的过度水解。水果饮品冲剂一般含糖或甜味剂、酸、香精，ι-型卡拉胶或κ-卡拉胶在制成的饮品中含量为0.1%或0.2%时就可提供良好的质感和令人愉快的口感。另外，由于卡拉胶能与蛋白发生络合作用，从而也能在一定程度上提高植物蛋白饮料在受热时的稳定性。

3.在肉类制品中的应用

卡拉胶用于禽肉制品可提高并能给保持水分，风味、质构、切割性、冷冻融化及稳定性带来益处。如卡拉胶用于火腿及火腿肠就能起到凝胶、乳化、保水、增强弹性的作用，尤其是提供适当的保水性，即使是制造高出品率的产品时，它也能有良好的持水性，并且由于它能够与蛋白质络合，就能提供相当好的组织结构，使产品具有细腻、切片良好、口感好，弹性好、韧脆适中，嫩滑爽口等性能，从而提高了产品质量，降低了成本，是制作火腿必需的食品添加剂。另外，因为卡拉胶在冷盐中分散且不会使盐水粘度上升，因此在禽肉给水处理中不会带来不便。κ-型和ι-型卡拉胶或κ-卡拉胶与槐豆胶复配使用会使肉汤凝胶，而且调味料也悬浮在肉汤中清晰可见，并能保持罐头中鱼的风味。κ-卡拉胶、槐豆胶与KCL溶液在冷冻鱼表面形成被膜，它保护鱼肉不被破坏，在加工过程中保持完整不被机械损坏。在火腿生产中，κ-卡拉胶和游离水结合并且与蛋白质作用，保证水分含量以及可溶蛋白含量。近年来禽肉类产品的市场需求数量持续上升，消费者需要容易处理，价格稳定以及低脂高蛋白的肉类，所以肉制品加工商就面临禽肉在进行热处理或机械处理时带来的问题。这些问题包括蛋白质变性（会带来改变其质构和失水问题）、脂肪氧化（会带来风味丧失的问题）以及冷冻融化不稳定（这会在肉中产生冰晶，从而使肉的质构变坏）等，而这些问题都可以通过使用卡拉胶和磷酸盐、盐、淀粉等添加剂复合来解决完成。

4．在啤酒和果酒中的应用

卡拉胶在啤酒生产工艺中能作为使酒澄清的助剂。在啤酒的整个酿造阶段，有两个重要的生产过程，即麦芽汁制备和啤酒发酵。啤酒发酵正常与否，决定于所制备麦芽汁质量的优劣，清亮透明的外观是体现麦汁质量的一个重要方面。在麦汁制备过程中，采用麦汁澄清剂，除去多余的蛋白质，是获得清亮透明麦汁的一种重要途径。卡拉胶是所有麦汁澄清剂中较为理想的一种。

啤酒和果酒中常含有一些胶体物质而使得其浑浊，造成过滤困难，并影响最终啤酒和果酒的清亮，这时必须加入澄清剂以除去浑浊物。但是一般的澄清剂难以将这些物质完全除去，而且花费时间长。利用卡拉胶与蛋白质的反应，可以有效地达到麦汁澄清的目的，原理是这样的：带阴离子基团的卡拉胶与麦汁中带正电荷的亲水性高分子蛋白质通过静电作用形成结合键，并迅速地促使各种微小蛋白质、类脂、葡聚糖等分子凝聚成大片絮状物加快沉降。而这些絮状物质通过重力作用沉降，从而达到啤酒澄清的目的。利用卡拉胶麦汁澄清剂可以加快麦汁澄清速度，改善啤酒的非生物稳定性，而且有助于热麦汁中热凝固物的絮凝沉淀，麦汁冷却后，对一些极微小的的冷凝固物粒子（d〈2μm）也可以排除，可显著改善啤酒的过滤性能及非生物稳定性，增加麦汁的出品率，降低煮沸时间，有利于酵母的生长。

可见，在麦汁制备中，卡拉胶是一种较为理想的麦汁澄清剂，它能显著地改善麦汁的外观质量，尤其是在麦芽溶解不好，质量较差的情况下，使用它效果将更加明显。经卡拉胶处

理的麦汁对酵母发酵不存在任何负面影响，酿制出的啤酒颜色为淡黄色，理化指标均符合国家或企业产品标淮。加卡拉胶酿制的啤酒非生物稳定性提高，保质期可以增加。降低总酒损耗和硅藻土消耗，给企业带来一定的经济效益。

5.在果冻食品中的应用

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。

6.在糖果中的应用

用卡拉胶做透明水果软糖在我国早有生产，它水果香味浓，甜度适中，爽口不粘牙，而且其透明度比琼脂更好，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，粘性小，稳定性增高。

7.在罐头中的应用

卡拉胶在普通果蔬类罐头以及鱼和肉类罐头中作凝固剂效果都很好，用卡拉胶作凝固剂不受产品所含可溶性固形物的多少与pH的限制，无论加糖与否，也不论是在酸性、中性、还是碱性，都能形成凝胶，其适用性比明胶和果胶强。

8.在面包和饼干中的应用

新鲜的面包其面包心软而富有弹性，但放置时容易老化，面包的硬度和脆性都逐渐增加，面包的特殊风味也逐渐消失。在面包中加入卡拉胶就能增加保水能力，从而延缓老化，对保持面包新鲜很有益处。κ-卡拉胶在南瓜饼馅心中充当胶凝剂可获得坚固但柔软并具有切割性的产品，当饼冷却下来后，可形成蛋糊冻样的质构，这能防止饼体积缩小阻止饼表面变硬，形成饼皮。

9．在功能性食品中的应用

膳食纤维近年来受到人们越来越多的重视，它被称为“第七营养素”，同时作为一种功能性食品基料，膳食纤维的开发应用相当广泛，经过测定卡拉胶中的总膳食纤维含量近70%，并证实具有许多重要的生理功能：在胃内具有饱腹感，并延缓食物在胃内的滞留时间；降低肠内胆固醇的吸收量；抑制有害物质的生成，促进排泄，分解致癌物质等重要的生理作用。卡拉胶膳食纤维的这些活性使之可望在预防人类高血压，动脉硬化，大肠癌，糖尿病和便秘等疾病方面发挥功效，卡拉胶也就必将在人类的健康饮食方面发挥一定的作用。

10．在其它食品中的应用

在低油或无油色拉涂抹料中，卡拉胶可模拟高油色拉涂抹料的口感并能使得调料悬浮；在低脂肪汉堡中使用卡拉胶有助于保持水分和良好的质构；κ-卡拉胶与瓜尔豆胶复配用于宠物食品，保证生产过程中不会出现脂质分离，并能给体系带来粘度；卡拉胶还能用于巧克力牛奶、牛奶布丁、婴儿食品、浓缩淡牛奶、搅打起泡沫的天然和人造稀奶油、酸牛奶、加工干酪注膜、餐后水凝胶点心、鱼凝胶、风昧调昧品、番茄调料等食品中。