目前，亲水胶体作为食品添加剂被广泛应用，主要作为增稠剂、稳定剂等。现对几种常用的亲水胶体的凝胶特性及影响因素进行讨论。
01.亲水胶体的分类及几个重要的凝胶质地指标
亲水胶体来源广泛，主要分类如下：
表1常用亲水胶体（按来源）生物聚合物的分类
黄原胶、结冷胶
植物种子粉
刺槐豆胶、瓜尔豆胶
植物提取物
阿拉伯树胶
纤维素和纤维素衍生物
羧甲基纤维素钠
淀粉
天然或变性淀粉
动物亲水胶体
明胶
果胶
源自苹果、柠檬和橙子
海藻
卡拉胶、海藻酸（盐）、琼脂
表征亲水胶体凝胶质地常用的指标有模量、硬度、脆性、弹性和内聚性，如表2所示。表2亲水胶体几种重要凝胶质地指标的模量
硬度的衡量标准
硬度
断裂强度的衡量标准
脆性
破坏凝胶所需的张力
弹性
凝胶恢复力的测量
附着力
衡量分离的难易程度
表3不同胶体性质（强-弱）酸稳定性的简要比较
果胶、黄原胶、海藻酸盐、卡拉胶、琼脂
凝胶透明度
卡拉胶、明胶、海藻酸盐
凝胶热可逆性
卡拉胶、琼脂、明胶、LM果胶
快速胶凝
琼脂、果胶
品尝
果胶、明胶、卡拉胶
02.几种常用亲水胶体凝胶体系的特点
不同的亲水胶体体系有不同的凝胶条件。以下是常用亲水胶体凝胶的特点及影响因素。
1.果胶
果胶根据甲基酯化程度的不同可分为高酯果胶（HighMethoxylPectin）和低酯果胶（LowMethoxylPectin）。
(一)高甲氧基果胶凝胶的特点
高酯果胶凝胶体系形成凝胶的基本条件为pH2.0~3.8、可溶性固形物55%。影响凝胶形成和强度的因素如下：
1、果胶品质和DE值：果胶品质的好坏直接影响成胶能力。DE值越高，脱水程度越大。果胶分子之间的脱水和结合区的形成将导致更好的凝胶形成；
2、果胶含量：体系中果胶含量越高，相互之间越容易形成粘合带，凝胶效果越好；
3、可溶性固形物的含量和类型：不同含量和类型的可溶性固形物对水分子的竞争强度不同，对凝胶的形成和强度有不同的影响；
4、升温时间和冷却速度：加快冷却速度会降低凝胶形成温度。相反，如果体系温度长期略高于凝胶温度，则凝胶形成温度会升高。
(2)低甲氧基果胶凝胶的特性[1]
与高酯果胶体系类似，低酯果胶的凝胶形成条件、凝胶化温度和凝胶强度也受到以下因素的相互制约：
1、果胶品质：品质的好坏直接影响成胶能力和强度；
2、果胶的DE和DA值：随着DE值增大，成胶温度降低；随着DA值的增加，凝胶形成温度也增加。但如果DA值过高，则成胶温度会超过体系的沸点，导致体系立即形成预凝胶；
3、果胶含量：随着含量增加，凝胶强度和胶凝温度增加。但如果过高，会导致预凝胶的形成，从而降低凝胶强度。
4、Ca2+浓度和Ca2+隔离剂：随着Ca2+浓度的增加，凝胶强度和胶凝温度均增加；达到最佳凝胶强度后，钙离子浓度继续增加，凝胶强度开始变脆变弱，最终形成预凝。胶水；Ca2+隔离剂可以降低Ca2+的有效浓度，降低预凝胶形成的风险，特别是当体系中固含量较高时。
5、可溶性固形物含量及类型：可溶性固形物含量高，会增加凝胶强度和胶凝温度，但过高则易形成预凝胶；而且不同种类会影响果胶与Ca2+结合能力的程度不同。
6、体系pH值：凝胶形成的pH值可在2.6~6.8范围内。随着pH值升高，形成相同质量的凝胶需要更多的果胶或钙离子，凝胶化温度可降低。
2.黄原胶
在凝胶性能方面，黄原胶溶液对热、盐和酸碱具有良好的稳定性。粘度随着浓度的增加而迅速上升。含NaCl的胶液粘度受pH值影响在2.512之间，影响很小。
朱桂兰[2]等。研究了1%质量分数不同比例的结冷胶和黄原胶复合体系的流变学和凝胶性能，并初步探讨了它们的相互作用机制。结果显示：
1)动态频率扫描表明，黄原胶可以改善结冷胶-黄原胶复合体系的粘弹性和流动性，且黄原胶的含量对复合体系的动态流变性能起决定性作用。
2）温度扫描实验中，随着黄原胶比例的增加，储能模量G'和损耗模量G"增加，凝胶温度升高。这说明结冷胶与黄原胶分子链之间存在关系。某些相互作用。
3)结冷胶是结冷胶-黄原胶复合体系凝胶硬度的决定因素。黄原胶的加入将提高复合体系的粘弹性、内聚力和保水能力。
3.结冷胶
结冷胶具有黄原胶、果胶和卡拉胶的所有优良特性？是现代不可缺少的亲水胶体。其凝胶性能主要包括以下几个方面：
(1)低浓度(0.05%~0.25%)即可形成优质凝胶；
(2)在加热和低pH条件下非常稳定，可在PH3.5~7.0之间形成凝胶；
(3)钠、钾离子形成的凝胶添加后可恢复，但镁、钙盐形成的凝胶不能恢复；
（4）可与其他胶配合使用，效果更佳，如变性淀粉、黄原胶、刺槐豆胶等；
(5)结冷胶与其他成分具有良好的相容性。
因为低酰基结冷胶更常用于食品工业等领域？那么在许多普通情况下呢？结冷胶是指低酰基形式的产品吗？低酰基结冷胶的凝胶性能如表4所示。
表4低酰基结冷胶凝胶性能列表[3]性能
功能
极低剂量即可有效
结冷胶可用作非常有效的胶凝剂。结冷胶的用量范围通常为0.050.4%。
凝胶具有极高的透光率
结冷胶凝胶具有优异的透明度，可以满足许多食品对凝胶高透明度的要求。
形成的凝胶在酸性条件下比较稳定，特别是在pH4.07.5时性能最好。
从酸性到中性的产品配方可以获得满意的加工和使用效果，并且可以延长酸性食品的保质期。
通过控制胶凝所需阳离子的种类和浓度等因素，可以在一定范围内调节胶凝温度和熔融温度。凝胶的胶凝温度和熔化温度之间存在滞后现象。
如果需要，可以制备热可逆凝胶。也可以制备热不可逆凝胶
该凝胶具有良好的热稳定性，与其他亲水胶体有良好的相容性。
加工过程中能承受加热、灭菌、蒸煮等高温处理。可配制多种凝胶质地
可形成多种独特的凝胶质地，所得体系具有良好的风味释放性
帮助开发新产品，例如新质地、外观或口味
弱凝胶具有良好的悬浮特性
可用作高档悬浮剂
4.卡拉胶
卡拉胶是一种多功能食品添加剂，具有保水、保油、增稠、稳定和促进凝胶形成的作用。常用于乳制品、糖果、饮料、果冻和肉制品中。卡拉胶形成的凝胶比较硬，因此需要与其他食品胶体配合使用，以增加凝胶的弹性。最近几年？卡拉胶在乳制品、软糖、果冻中的应用已基本取代了传统的明胶和琼脂胶。但卡拉胶的应用与卡拉胶的凝胶特性密切相关。因此，必须准确掌握卡拉胶的凝胶性质及其性质。各种条件下的变化规律对生产和应用具有重要意义。
卡拉胶在中性和碱性条件下均稳定，但在酸性条件下（pH3.5），卡拉胶分子会发生降解，加热会加快降解速度。卡拉胶在水体系中浓度大于0.5%即可形成凝胶，在牛奶体系中可低至0.1%~0.2%。卡拉胶可以与蛋白质相互作用，其结果取决于蛋白质的等电点和溶液的pH值。例如，在中性饮料中，卡拉胶可以与牛奶蛋白形成弱凝胶，以保持颗粒的悬浮状态，避免颗粒快速沉积；与蛋白质的相互作用也可用于去除系统中不需要的蛋白质；有些卡拉胶还具有快速形成蛋白质-多糖絮状沉积物的功能，但沉积物在流动中很容易再分散。
5.海藻酸钠
海藻酸钠是从褐藻海带或马尾藻中提取的多糖碳水化合物？它是由1?4-聚--D-甘露糖醛酸和a-L-古洛糖醛酸组成的线性聚合物吗？它是海藻酸衍生物之一吗？那么有时也被称为海藻酸钠或海带胶、海藻胶？其分子式为(H7ONA)n？相对分子质量在32,000到200,000左右？其结构单元的理论分子量为19811。海藻酸钠能否与镁、汞以外的二价金属离子进行快速离子交换反应？生成海藻酸盐凝胶？其中以氯化钙形成的凝胶膜强度最大。形成的凝胶的性质根据M/G值、海藻酸钠浓度、钙结合量和凝胶化条件而显着变化[4]。
表5：海藻酸钠浓度对凝胶质量的影响
表6：氯化钙浓度对凝胶质量的影响
表7温度对凝胶质量的影响温度()
冷冻前的外观
冷冻后的外观
解冻后的外观
脱水率(%)
凝胶强度（克）
灵活性（）
20
无色透明，胶体稍稀，胶层稍疏松，弹性、韧性好
表面冰晶稍大，冰层稍厚
表面光滑、无分层、微弹、坚韧
53.38
第289章
1·23
40
无色透明，胶体浓稠，胶层致密，弹性、韧性平均
表面冰晶较小，冰层稍厚
表面微皱，无分层，富有弹性。
51·32
311
1·27
60
无色透明，胶体稍稠，胶层紧密，弹性和韧性好
表面冰晶小，冰层薄
表面光滑、不分层、富有弹性、坚韧
49·67
第358章
1·39
80
无色透明，胶体稀薄，拉伸时易断裂，弹性稍差
表面冰晶稍大，冰层较厚
表面略有皱纹，无层次感，弹性差。
55·29
第297章
1.26
表8甘油用量对凝胶质量的影响甘油用量(%)
冷冻前的外观
冷冻后的外观
解冻后的外观
脱水率(%)
凝胶强度（克）
灵活性（）
1.0
无色透明，胶体稀薄，弹性好，韧性高
表面冰晶小，冰层薄
表面光滑、不分层、弹性差、韧性好
44·90
298
1.36
2.0
无色透明，胶体稀薄，弹性好，韧性高
表面冰晶小，冰层薄
表面光滑、无分层、弹性稍差、韧性好
38·25
261
1.30
3.0
无色透明，胶体稀薄，弹性稍差，韧性高
表面冰晶小，冰层薄
表面光滑、不分层、弹性差、韧性好
28·40
233
1.23
6.明胶
明胶是一种来自动物的胶体。其凝胶体系的特点是：明胶是一种胶体，质地很有弹性；明胶的溶解和凝固温度较低。同时，它是一种热不稳定凝胶，并且对酸稳定。它的耐用性较差，冷藏后会变硬。
陈海华研究了浓度、pH值、蔗糖、氯化钙、氯化钠对明胶凝胶强度的影响，以及多糖对明胶凝胶特性的影响。结果表明，明胶的凝胶强度随着明胶浓度的增加而增加；pH值影响明胶的凝胶强度，分别在pH值2和10时获得最大值。当蔗糖浓度低于1%时，明胶的凝胶强度随着蔗糖浓度的增加而增加。当蔗糖浓度高于1%时，明胶的凝胶强度随着浓度的增加而降低。明胶的凝胶强度随着氯化钠浓度的增加而降低，并随着氯化钙浓度的增加而增加。添加卡拉胶、CMC或海藻酸钠等多糖可以改善明胶的凝胶特性，增加其凝胶强度[5]。
谢冉仪[6]等。研究了明胶凝胶的性质以及各种外界因素，如时间、温度、pH值等对明胶凝胶性质的影响。结论表明：
1）当明胶溶解在70水中，并在70水浴中保持15分钟时，明胶体的凝胶强度最大；
2）当体系pH=4时，明胶溶液浓度越大，越有利于凝胶的形成；
3）自来水中柠檬酸钠浓度仅为0.04%时，明胶凝胶形成良好；
4）当明胶体系中含有10%白糖或25%麦芽糖浆时，形成的凝胶会更牢固；
5）明胶体系中白糖与麦芽糖浆的比例为5：2，浓度为25%左右时，可形成较强的明胶凝胶。
7.琼脂
琼脂又名琼脂凝胶，与海藻酸盐、卡拉胶同属于海藻胶。其凝胶体系的特点是：热/酸稳定性较差，质地光滑但不透明，是热不稳定的凝胶。体内，系统中的剂量一般较高。
刘士林[7]等利用低场核磁共振和质构分析仪探讨了影响琼脂凝胶强度和松弛特性的因素，并分析了其凝胶机理。结果表明：琼脂凝胶的强度随着琼脂质量分数的增加而增加；pH6.07.0是琼脂凝胶形成的最佳条件；适当添加氯化钾、木糖醇、蔗糖可增加琼脂凝胶的形成。胶水强度，质量分数分别为0.2%~0.3%、9%、6%时效果最佳；魔芋胶、卡拉胶、刺槐豆胶的适当比例可分别与琼脂产生协同效应。与琼脂比例为15%、5%、10%时协同作用最强；氯化钙、氯化钠和-环糊精阻碍凝胶的形成，降低琼脂凝胶的强度。琼脂凝胶的弛豫时间T23有非常显着的(p
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2013.03.027.
[3]许怀远，任向妍，王垚。结冷胶凝胶特性及在食品工业中的应用[J].中国食品添加剂，2009（04）：54-61.
[4]王秀娟，张坤生，任云霞，姚俊。海藻酸钠凝胶特性的研究[J].食品工业科技，2008（02）：259-262.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2008.02.061.
[5]陈海华。明胶的凝胶特性及多糖对明胶凝胶特性的影响[J].粮油加工，2009（05）：130-133.
[6]谢苒荑，杨晓波，肖英宏。不同因素对明胶凝胶特性的影响研究[J].食品工业，2009，29（01）：51-53.
[7]刘施琳，朱丰，林圣楠，黄金城，李天骄，王红丽，林向阳。琼脂凝胶强度及弛豫特性的研究[J].食品工业科技，2017，38（13）：85-89+100.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.016.