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、-卡拉胶、-卡拉胶、-卡拉胶、-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
卡拉胶的凝胶特性主要与其化学组成、结构和分子大小有关。卡拉胶凝胶的形成分为四个阶段:当卡拉胶溶解在热水中时,分子变成不规则的卷曲;当卡拉胶溶解在热水中时,分子变成不规则的卷曲;随着温度下降,分子转变成螺旋状,形成单螺旋;当温度再次下降时,分子形成双螺旋,这是一种三维网络结构。此时,开始凝固;当温度再次下降时,双螺旋聚集形成凝胶。
2)溶解性
卡拉胶可溶于70以上的温水中。一般来说,硫酸盐含量越高,越容易溶解。卡拉胶首先在水中形成胶体颗粒。添加蔗糖、甘油等可改善其分散性或使用高速搅拌机破坏胶束以达到分散效果。为了促进卡拉胶的溶解,在食品工业生产中,一般采用80以上的热水来溶解、分散。
3)稳定性
卡拉胶在中性或碱性溶液中非常稳定,pH值为9时最稳定,即使加热也不会水解。在酸性溶液中,尤其是pH低于4时,容易发生酸催化水解,导致凝固强度和粘度下降。冷冻状态的卡拉胶比溶液状态更稳定,并且在室温下比溶液状态更少被酸水解。
4)反应性
卡拉胶与其他水溶性大分子的最大区别在于它可以与蛋白质发生反应。卡拉胶分子上的硫酸基团带有很强的负电荷。蛋白质是一种两性物质。在等电点以下,氨基酸和角叉菜胶结合产生沉淀,因为它们带有相反的电荷。在高于等电点的条件下,两者带有相同的电荷,多价阳离子作为结合剂与卡拉胶结合形成亲水性胶体。在等电点,多价阳离子充当结合剂并与角叉菜胶结合形成沉淀。
5)流变性
卡拉胶溶液的粘度随着浓度的增加呈指数增加,随着温度的升高呈指数下降。在恒温下,随着时间的推移,大分子开始解离,分子间的缠结减少,溶液的粘度降低。卡拉胶溶液的粘度随着pH值的增加而增加,酸度的增加促进卡拉胶分子的解离并中和其电性,减弱半酯化硫酸根之间的静电吸引力。如果碱度太高,氢氧化物自由基和带负电的卡拉胶会相互排斥,减少分子的缠结。因此,在强酸和强碱条件下,溶液的粘度会降低。3、卡拉胶的提取方法
国内生产卡拉胶以麒麟菜和皱叶菜为主要原料。总体工艺流程如下:
将原料经水洗干燥、碱处理、水洗至中性、酸化漂白、提取、过滤、冷却切条、冷冻脱水、解冻干燥即得成品。
碱处理、酸漂白和浸胶是卡拉胶生产的关键工序。这些工艺是否科学,不仅影响卡拉胶的性能和质量,而且对卡拉胶的提取率和生产成本也有重要影响。
1)碱处理
朱敏等学者的实验结果表明,在常温和高温条件下用KOH处理藻类时,得到的卡拉胶产品在凝胶强度方面均明显优于同等条件下用NaOH处理得到的卡拉胶产品。和产量。
2)酸化漂白
当黄家康等人。等人对马尾藻卡拉胶的漂白工艺进行了研究,得出在酸化漂白过程中再次用草酸酸化漂白可以综合考虑卡拉胶产品的色泽、出胶率和凝胶强度。
3)不同的提胶方法
唐一山等.提出了一种利用两种麒麟菜提取卡拉胶的新工艺,即高压空气提取和高压蒸汽提取。实验结果表明,蒸汽高压提取的收率低于常压提取,且凝胶强度显着下降。空气高压可以在更短的时间内实现更高的生产率。另外,在凝胶提取前用100U/g纤维素酶对藻类进行预处理,可使得率提高3.69%。4、卡拉胶的主要应用
卡拉胶在食品工业中的应用主要集中在其胶凝、增稠以及与蛋白质的反应。
1)饮料中的应用
乳饮料、果汁果肉饮料及固体饮料中的应用
卡拉胶具有与牛奶中的蛋白质络合的独特能力,因此在乳饮料中可以形成触变的触变结构,防止颗粒间聚集而产生沉淀。卡拉胶用于添加可可粉制成的可可奶中。添加卡拉胶作为稳定剂,可以使可可粉均匀分散在牛奶中,防止可可粉形成沉淀。果汁饮料放置时间过长,其中所含的微小果肉颗粒会下沉,影响外观。卡拉胶作为悬浮剂和稳定剂,可以使果汁中的细果肉颗粒均匀悬浮,大大减慢下沉速度。同时,由于卡拉胶的粘度较低,不易引起陈腐,可以改善饮用时的口感。在固体饮料中使用卡拉胶作为稳定剂,可以改善冲泡性,使饮料稳定,冲泡后不易分离。
酒饮料中的应用
卡拉胶可用作酒和饮料中的澄清剂和泡沫稳定剂。由于卡拉胶能与蛋白质相互作用,是一种有效的麦汁澄清剂,使产品澄清透明,有利于酵母生长,并有利于过滤,减少滤失,增加麦汁得率,提高啤酒的生物稳定性。特性,延长啤酒的保质期。
2)冷饮中的应用
卡拉胶具有良好的牛奶蛋白反应能力,添加CMC后可防止乳清分离。在冰淇淋的生产中,添加少量的冰淇淋乳化稳定剂,会使冰淇淋具有较高的膨胀率和细腻、滑爽、稳定的质地。
3)肉制品中的应用
卡拉胶用于火腿和火腿香肠上,起到胶凝、乳化、保水、增强弹性的作用。最重要的是提供适当的保水性。即使用于制作高产量的产品,它也具有良好的保水性,并且由于它能与蛋白质复合,提供了相当好的组织结构,使产品细腻、切片好、味道好。是制作火腿肠的必备添加剂。
4)糖果制造中的应用
我国很早就生产卡拉胶制成的透明水果软糖。卡拉胶软糖透明度好、色泽鲜艳、均匀、滑爽、低粘、口感酥脆。
5)果冻生产中的应用
卡拉胶因其独特的胶凝特性已成为果冻的首选胶凝剂。卡拉胶制成的果冻富有弹性,不漏水。可替代常用的琼脂、明胶、果胶。用琼脂做的果冻弹性不够,价格高;用明胶制作果冻的缺点是凝固点和熔点较低,制备和储存时需要低温冷藏;使用果胶的缺点是需要添加高浓度的糖并且只有在pH合适的情况下才能凝固。
6)面包奶油点心中的应用
新鲜面包松软有弹性,但放置后容易老化。面包的硬度和脆性逐渐增加,面包的特殊风味逐渐消失。添加卡拉胶(0.012%0.02%)可增加其保水能力,从而延缓衰老。保持面包新鲜。5、卡拉胶的发展前景
卡拉胶具有良好的胶凝性、溶解性、稳定性等性能,这使其广泛应用于食品加工生产领域。与蛋白质的反应性是所有水溶性聚合物所不具备的,这使得它在乳制品中具有很高的价值。随着对卡拉胶结构和性质研究的深入,卡拉胶的应用越来越广泛,特别是其广谱抗病毒活性,引起了国内外药理学家的高度关注。卡拉胶低聚糖及卡拉胶生物降解产生的低聚糖具有独特的新生理活性,如抗病毒、抗肿瘤等。相信未来卡拉胶的应用领域将会越来越广泛。