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文檔簡介
調質類食品添加劑第一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日內容5.1食品增稠劑5.2食品乳化劑5.1.3影響增稠劑作用效果的因素
5.1.4天然增稠劑5.1.5化學合成增稠劑(化學改性)淀粉變性
第二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1食品增稠劑調質類食品添加劑第三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日食品物性特點食品不僅含有固體,而且還有水、氣體,屬于分散系統(tǒng)或稱為非均質分散系統(tǒng),也稱分散系。分散系統(tǒng)(dispersesystem)是指數(shù)微米以下、數(shù)納米以上的微粒子,在氣體、液體或固體中浮游懸濁(即分散)的系統(tǒng)。系統(tǒng)中微粒子(分散相,dispersephase),分散在氣體、液體或固體的介質(被稱為分散介質,dispersemedium,也稱連續(xù)相)中。絕大部分食品是分散體系,一些以均相溶液形式存在,許多食品是膠體狀態(tài)。黃油、人造奶油、面團、各種果凍狀食品,甚至果醬、面醬之類,既不是單純的彈性體,也不是黏性流體,而是一種既有塑性、黏性,又有彈性的物質。這就是食品的膠黏性質。4第四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日膠黏特性對食品的影響風味:食品的口感與食品膠體的黏、彈、塑性質即流變性質有很大的關系。例如,湯汁的可口性,飲料的爽口性,面條、饅頭的咀嚼味感,主要取決于其流變學性質。穩(wěn)定性:果汁要求不分層、不沉淀;面條要求不糊湯,耐浸泡不爛;冰淇淋要求保型性好、口感細膩等。①膠體粒子構成、分布或結合狀態(tài)影響體系穩(wěn)定。②分散系統(tǒng)內各相之間的界面狀態(tài),對物性產生很大影響。5第五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日食品中蛋白質、淀粉、脂肪等的化學構造和物化性質決定食品黏彈性。為了改善食品的口感,選用、復配出各種具有增進食品彈性、穩(wěn)定性、韌性的蛋白質或多糖類添加劑。6第六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日膠體體系概論(物理化學和食品物性學)
5.1.1.1定義與分類
定義:一種或幾種物質分散在另一種物質中就構成分散體系。膠體分散體系的分散相粒子大小在10-9~10-7m,且具有分子擴散慢、不能透過半透膜、有丁鐸爾效應等。分類:溶膠(sol)和凝膠(gel)1、溶膠(sol):膠體粒子在液體中分散的狀態(tài)稱為膠體溶液。對于可流動的膠體溶液,稱之為溶膠。食品中一般膠體粒子的分散介質(連續(xù)相)是水,稱為親水性膠體(hydrocolloid),溶膠稱為水溶膠(hydrosol)。特點:在溶膠中膠體質點或大分子是獨立的運動單位,可以自由運動,溶膠具有很好的流動性。7第七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2、凝膠(gel):在分散介質中的膠體粒子或高分子溶質,形成整體構造而失去了流動性,或膠體全體雖含有大量液體介質,但處于固化的狀態(tài)稱為凝膠。凝膠的性質介于固體和液體之間,它和溶膠不同(1)特點:①凝膠體系中粒子形成網(wǎng)狀結構,液體包在其中,不僅失去流動性,而且顯示出固體的力學性質,如具有一定的彈性、強度等。②凝膠與真正的固體也不一樣,它由固液兩相組成,屬于膠體分散體系,其結構強度往往有限,易于破壞8第八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
(2)分類:根據(jù)熱溶解后是否可恢復成凝膠①熱不可逆性凝膠(多為蛋白凝膠,如雞蛋羹、豆腐、羊羹、布丁等)。②熱可逆性凝膠(以多糖凝膠居多,也有蛋白凝膠,如肉皮凍、骨湯凍等)。
根據(jù)分散相質點是剛性或柔性:①剛性凝膠(無機凝膠,非膨脹型)②彈性凝膠(柔性線型高聚物分子所形成的凝膠,變形后能恢復原狀。它在吸收或釋放出液體時往往改變體積,表現(xiàn)膨脹性質)。9第九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
根據(jù)凝膠中含液量的多少:①凍膠:液體含量常在90%以上,瓊脂凍膠中99.8%是水。凍膠多數(shù)是由柔性的大分子構成,具有彈性。②干凝膠(簡稱干膠)液體含量少(離漿脫水)的凝膠,市售明膠的含水量約為15%,干粉絲、方便面高聚物分子構成的干膠在吸收合適的液體后就變成凍膠。10第十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日膠凝作用
膠凝作用是多糖或蛋白質的又一重要特性。在食品加工中,多糖或蛋白質等大分子,可通過氫鍵、疏水相互作用、范德華引力、離子橋接、纏結或共價鍵等相互作用,在多個分子間形成多個聯(lián)結區(qū)。這些分子與分散的溶劑水分子締合,最終形成由水分子布滿的、連續(xù)的三維空間網(wǎng)絡結構
11第十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
凝膠兼有固體和液體某些特性的原因大分子鏈間的相互作用使每個大分子可參與兩個或多個分子連接區(qū)的形成,使原來流動的液體轉變?yōu)橛袕椥缘摹㈩愃茷楹>d的三維空間網(wǎng)絡結構的凝膠。凝膠不具有連續(xù)液體的完全流動性,不象分子有序排列的固體有明顯的剛性,但能保持一定形狀,可抵抗外界應力作用,具有粘性液體某些特性的粘彈性半固體。
12第十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日凝膠強度依賴于連結區(qū)結構的強度,若連結區(qū)不長,鏈與鏈不能牢固地結合,在壓力或溫度升高時,聚合物鏈的運動增大而分子分離(熱不穩(wěn)定凝膠)。適當?shù)乜刂七B結區(qū)的長度可以形成多種不同硬度和穩(wěn)定性的凝膠支鏈分子或雜聚糖分子間不能很好地結合,因此不能形成足夠大的連結區(qū)和一定強度的凝膠。這類多糖分子只形成粘稠、穩(wěn)定的溶膠。同樣,帶電荷基團的分子,例如含羧基的多糖,鏈段之間的負電荷可產生庫侖斥力,因而阻止連結區(qū)的形成。13第十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日凝膠基本特點有些凝膠經過一段時間放置,網(wǎng)格會逐漸收縮,并把網(wǎng)格中的水擠出來,把這種現(xiàn)象稱為離漿。凝膠雖含有大量液體,但不會在自重作用下流動。有流動性非常接近液體的凝膠,也有剛性非常接近于固體的凝膠。
14第十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日食品分散體系
凝膠是食品中非常重要的物質狀態(tài)。凝膠狀態(tài)食品的力學性質對其口感品質(風味之一,軟硬、嚼勁、筋道感、柔嫩感等)起著決定作用。15連續(xù)相不是單一成分第十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日凝膠的性質
(1)凝膠的膨脹作用:定義:彈性凝膠由線型高分子構成,因分子鏈有柔性,故吸附或釋出液體時很容易改變自身的體積,這種現(xiàn)象就稱為膨脹作用。特點:①膨脹作用具有選擇性,只能吸收對它親和性很強的液體,其膨脹可以是有限的(形成膠凍),也可以是無限的(即膨脹的結果使凝膠完全溶解,形成均相溶膠甚至溶液)。②膨脹過程分兩個階段:第一階段是溶劑分子鉆入凝膠中與大分子相互作用形成溶劑化層,時間很短,速度快,并有熱效應;第二階段是液體的滲透,凝膠吸收大量液體,體積大大增加。16第十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(2)凝膠的脫水收縮作用:定義:凝膠在老化過程中會發(fā)生特殊的分層現(xiàn)象,稱為脫水收縮作用或離漿作用。特點:析出的一層仍為凝膠,只是濃度比原來的大,另一層不是純溶劑,而是稀溶膠或大分子溶液。一般說來,彈性凝膠的離漿作用是可逆過程,是膨脹過程的逆過程;剛性凝膠的離漿作用是不可逆的。
(3)凝膠中的擴散和化學反應:凝膠和液體一樣可作為一種介質,各種物理和化學過程都可在其中進行。物理過程主要是電導和擴散作用,當凝膠濃度低時,電導值與擴散速度和純溶劑幾乎沒有區(qū)別,隨著凝膠濃度的增加而兩者的值都降低。凝膠骨架有許多空隙,類似于分子篩,可以分離大小不同的分子(凝膠電泳和凝膠色譜法)。17第十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日凝膠的制備溶膠或固體(干膠)都能形成凝膠。由溶膠轉變?yōu)槟z的過程則稱為膠凝作用(gelation)。前題是體系中有大分子成分固體制備凝膠簡單,干膠吸收液體膨脹成彈性凝膠。從液體制備凝膠須滿足兩個基本條件:(1)降低溶解度,使固體物質在溶液中形成膠體分散體系。(2)固體質點不沉降也不自由移動,形成連續(xù)網(wǎng)狀骨架結構18第十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日具體的制備方法:(1)使膠體溶液成為過飽和溶液。如0.5%瓊脂溶液冷到35℃就形成凍膠。加大量的蔗糖使高甲氧基果膠生成凝膠。(2)加入非溶劑,果膠水溶液中加入適量酒精后就形成凝膠(3)適量電解質加入膠粒親水性較強,尤其是形狀不對稱的憎液溶膠中,可形成凝膠[Fe(OH)3在適量電解質作用下可形成凝膠](4)利用化學反應產生不溶物,并控制反應條件可得凝膠。如鈣離子與低甲氧基果膠反應生成凝膠。19第十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1.2增稠劑及其在食品加工中的作用
食品增稠劑是指在水中溶解或分散,能增加流體或半流體食品的黏度,并能保持所在體系的相對穩(wěn)定的親水性食品添加劑。增稠劑分子結構特點:①增稠劑分子大小一般在1~100nm之間②含有大量羥基、羧基、氨基等親水基團,能與水分子發(fā)生水合,以分子狀態(tài)高度分散在水中,容易形成網(wǎng)狀結構或具有較多親水基團的膠體,構成單相均勻分散體系。食品增稠劑對保持流態(tài)食品、膠凍食品的色、香、味、結構和穩(wěn)定性起相當重要的作用。
20第二十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2121第二十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日增稠劑的作用增稠劑在食品中主要是賦予食品所要求的流變特性,改變食品的質構和外觀,將液體、漿狀食品形成特定形態(tài),并使其穩(wěn)定、均勻。1、使冰淇淋在凍結過程中生成的冰晶細微化,并包含大量微小氣泡,使其結構細膩均勻,口感光滑,外觀整潔。2、使液體食品具有令人滿意的稠度,使可能產生凝聚與沉淀的體系均勻穩(wěn)定,具有黏滑適口的感覺。22第二十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日3、增稠劑的凝膠作用,是利用它的膠凝性,當體系中溶有特定分子結構的增稠劑,濃度達到一定值,而體系的組成也達到一定要求時,體系可形成凝膠。4、起泡作用和穩(wěn)定泡沫作用部分增稠劑具有適度的表面活性,可以發(fā)泡,它的溶液在攪拌時可包含大量氣體,并因液泡表面黏性增加使其穩(wěn)定。蛋糕、啤酒、面包、冰激凌等使用鹿角菜膠、槐豆膠、海藻酸鈉、明膠等作發(fā)泡劑用。23第二十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5、粘合作用香腸中使用槐豆膠、鹿角菜膠的目的是使產品成為一個集聚體,均質后組織結構穩(wěn)定、潤滑,并利用膠的強力保水性防止香腸在儲藏中失重。阿拉伯膠可以作為片、粒狀產品的結合劑。也可在粉末的顆?;⑾懔系念w?;推渌猛局惺褂谩?、成膜作用在食品表面形成非常光潤的薄膜,防止冰凍食品、固體粉末食品表面吸濕。還可以使果品、蔬菜保鮮,并有拋光作用。作被膜用的有醇溶性蛋白、明膠、瓊脂、海藻酸等。7、做功能性填充料天然增稠劑在人體內幾乎不消化而被排泄掉,可用于保健、低熱食品的生產。24第二十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日8、保水作用增稠劑能吸收幾十倍乃至上百倍于自身質量的水分,并有持水性,可以加速水分向蛋白質分子和淀粉顆粒滲透的速度,改善面團的吸水量,使產品的質量增大。由于凝膠特性,使面制品黏彈性增強,不易老化變干。9、矯味作用增稠劑對一些不良的氣味有掩蔽作用。其中環(huán)糊精效果較好,但絕不能將增稠劑用于腐敗變質的食品。
25第二十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日26瓊脂凝膠硬度高、彈性?。幻髂z凝膠堅韌而富有彈性,承壓性好,并有營養(yǎng);卡拉膠凝膠透明度好、易溶解,適用于制作奶凍;果膠凝膠具有良好的風味,適于制作果味制品。
26第二十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1.3影響增稠劑作用效果的因素
5.1.3.1結構及相對分子質量對黏度的影響
一般增稠劑溶液具有較高的黏度。在相同濃度和其他條件下,不同分子結構的增稠劑,黏度亦可能有較大的差別。同一增稠劑品種,隨著平均相對分子質量的增加,形成網(wǎng)狀結構的幾率也增加,故增稠劑的黏度與相對分子質量密切相關,即分子質量越大,黏度也越大。食品在生產和儲存過程中黏度下降,其主要原因是增稠劑降解,相對分子質量變小。濃度對黏度的影響隨著增稠劑濃度的增高,增稠劑分子數(shù)量(非體積)增大,相互作用的幾率增加,吸附的水分子增多,流動時質點間摩擦力增加,故黏度增大。27第二十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1.3.3pH值對黏度的影響pH影響增稠劑的黏度和穩(wěn)定性。增稠劑的黏度通常隨pH值發(fā)生變化。在酸度較高的汽水、酸奶等食品中,宜選用側鏈較大或較多,而位阻較大,又不易發(fā)生水解的藻酸丙二醇酯和黃原膠等。而海藻酸鈉和CMC等則宜在豆奶等接近中性的食品中使用。28第二十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
5溫度對黏度的影響溫度升高溶液的黏度降低溫度每升高5~6℃,通常條件下的海藻酸鈉溶液黏度下降12%,分子熱運動。溫度升高,會加快強酸條件下大部分膠體水解速度,引起黏度下降。所以,膠體溶液應盡量避免長時間高溫受熱。位阻大的黃原膠和藻酸丙二醇酯,熱穩(wěn)定性較好。少量氯化鈉使黃原膠黏度在-4~+93℃范圍內變化很小,這是增稠劑中的特例。
29第二十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1.3.5切變力對增稠劑溶液黏度的影響一定濃度的增稠劑溶液的黏度,會隨攪拌、泵壓等的加工、傳輸手段而變化。
5.1.3.6其他因素對黏度的影響非水溶劑或能與水相混溶的溶劑(如酒精等),可以提高海藻酸鈉溶液的黏度,并最終導致海藻酸鈉的沉淀高濃度的表面活性劑會使海藻酸鈉黏度降低,最終使海藻酸鹽從溶液中鹽析出來單價鹽也會降低稀海藻酸鈉的黏度
30第三十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1.3.7增稠劑的協(xié)同效應幾種增稠劑混合復配使用會產生黏度的相乘效應和相抵作用。有時單獨使用一種增稠劑得不到理想的結果,須同其他一些增稠劑復配使用,發(fā)揮協(xié)同效應。增稠劑有較好增效作用的配合是:CMC與明膠,卡拉膠、瓜爾豆膠和CMC,瓊脂與刺槐豆膠,黃原膠與刺槐豆膠等。阿拉伯膠可降低黃蓍膠的黏度。31第三十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日32第三十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.1.4天然增稠劑
(1)食用明膠
食用明膠(ediblegelatin)是動物的皮、骨、韌帶等含的膠原蛋白,經部分水解后得到的高分子多肽的高聚物。明膠中蛋白質占82%以上,蛋白質的組成氨基酸中缺乏色氨酸。性狀與性能:白色或淡黃色、半透明、微帶光澤的薄片或細粒,有特殊的臭味。不溶于冷水,可溶于熱水,溶液冷卻后即凝結成膠塊。明膠的凝固力較弱,濃度在5%以下不能形成凝膠。為了形成較結實的凝膠,濃度一般掌握在15%左右,溫度20~25℃。高于30℃,凝膠融化。凝膠富于彈性,口感柔軟。33第三十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:食用明膠主要為蛋白質。ADI不需要規(guī)定。使用:先將明膠用冷水沖洗干凈,加熱水制成10%溶液后混入原料中。在27~38℃之間不加攪拌地緩慢冷卻到4℃(老化)能獲得最大的黏度。按正常生產需要添加
34第三十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(2)阿拉伯膠
(arabicgum)又稱阿拉伯樹膠、金合歡膠,由金合歡樹的滲出液制得,是一種由多種糖類組成的高分子聚合物。性狀與性能:為無定形琥珀色固體(干粉),無臭,無味,溶于水,不溶于油和多數(shù)有機溶劑。在水中可形成清晰而膠黏的溶液,呈弱酸性。水中的溶解度可達50%。阿拉伯膠具有表面活性,能使水的表面張力降低。其溶液的黏度與其濃度和pH值有關。25℃下,50%的溶液黏度最高。pH值在6~7時,出現(xiàn)黏度最高值。酒精與電解質存在溶液的黏度降低,檸檬酸鈉存在則其黏度可提高。另外隨著時間的延長黏度也會下降。35第三十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:無毒。ADI不需要規(guī)定。使用:阿拉伯膠在食品上應用非常廣泛,作為食品添加劑,它主要影響食品的黏度、形狀和質構,使最終產品具有所希望的性質。36第三十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(3)羅望子多糖膠
從豆科植物羅望子樹的莢果種子中提取的多糖膠。由半乳糖、木糖與葡萄糖組成。性狀與性能:為黃褐色或灰色粉末,無臭,無味。在冷水中分散并溶脹,加熱則成黏稠溶液。不溶于一般有機溶劑,但能與甘油等親水性膠互溶。有類似果膠的特性,但形成凝膠后比果膠有更強的抗沖擊性能。相同濃度的羅望子膠凍的強度是果膠的2倍。且在中性和酸性溶液中都能形成膠凍。耐酸、耐鹽、耐熱性能良好。毒性:無毒。ADI不需要規(guī)定。37第三十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(4)田菁膠
從豆科植物田菁的種子中提取的多糖膠。以半乳糖為支鏈的甘露糖聚合物(半乳甘露聚糖)。性狀與性能:奶油色粉末。水溶液黏度比海藻酸鈉高近10倍。毒性:屬無毒品,ADI不需要規(guī)定。
38第三十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(5)瓊脂(agar)又名瓊膠、凍粉或洋菜。由海藻提取制得,屬多糖類物質。主要由聚半乳糖苷組成。性狀與性能:瓊脂依制法不同,有條狀、片狀、粒狀和粉狀等,顏色由白至淡黃;半透明,具膠質感。無臭或有輕微的特征性氣味,不溶于冷水。冷水中浸泡吸水膨脹軟化,吸水率可高達20倍。在沸水中極易形成溶膠,溫度降低后便成凝膠。0.5%低濃度就能形成凝膠。1.5%的瓊脂溶膠在32~39℃之間可以形成堅實而有彈性的凝膠,并在85℃以下不融化,這一特性可用以區(qū)別于其他海藻膠。
39第三十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:瓊脂可用于各類食品,按正常生產需要添加。ADI不需要規(guī)定。研究發(fā)現(xiàn),①人的消化系統(tǒng)不能降解瓊脂,可以正常排泄,吸入高劑量無害;②每天食用22.5g食品級瓊脂對人體吸收的鈣、銅沒有影響;③食品級瓊脂已被證實為非致癌物質。使用:瓊脂主要被用做食品組分和微生物研究中的培養(yǎng)基質。在食品工業(yè)中,主要應用瓊脂的膠凝、乳化輔助作用和穩(wěn)定性質。
40第四十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
(6)海藻酸鈉(sodiumalginoate)又稱藻酸鈉、海藻膠或藻朊酸鈉,由海藻提取。性狀與性能:白色或淡黃色粉末,幾乎無臭、無味;溶于水成黏稠狀膠體溶液,特殊腥味,具有吸濕性。易與金屬離子結合,只有Na+、K+、Mg2+、NH4+的海藻酸鹽類能溶于水,鈣等離子和海藻酸出現(xiàn)沉淀。海藻酸鈉在pH5~10時黏度穩(wěn)定,pH值降至4.5以下時黏度明顯增加,當達到pH3時,產生不溶于水的海藻酸沉淀析出。單價電解質能降低其黏度。
易與蛋白質、淀粉、明膠、阿拉伯膠、CMC、甘油、山梨醇等共溶,所以可與多種食品原料配合使用。41第四十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:大鼠經口LD50>5g/kg。FAO/WHO(1984)規(guī)定ADI0~25mg/kg(以海藻酸計)。美國食品與藥物管理局(1985)將其列為一般公認安全物質。使用:海藻酸鈉可廣泛應用于多種食品之中42第四十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(7)卡拉膠(carrageenan)又名鹿角藻膠、角叉膠,由某些紅海藻提取制得。半乳聚糖組成的多糖類物質。性狀與性能:白色或淡黃色粉末,無臭,味淡,易溶于熱水成半透明的膠體溶液,不溶于冷水,但可溶脹成膠塊狀;不溶于有機溶劑。水溶液具有高度黏性和膠凝特點,其凝膠具有熱可逆性。尤其是與蛋白質類物質作用,形成穩(wěn)定膠體的性質。43第四十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日卡拉膠是D-吡喃半乳糖以3,6-脫水半乳糖組成的高分子多糖類硫酸酯的鈣、鎂、鉀、鈉、銨鹽,根據(jù)分子中硫酸酯在吡喃糖(六環(huán)糖)環(huán)上的結合型態(tài),產生了7種主要類型的卡拉膠:κ-型、ι-型、λ-型、μ-型、ν-型、ξ-型、θ-型。目前工業(yè)主要生產和使用的是前3種,結構不同,性質有差異。商品卡拉膠是混合型的,不同的產地主要膠型不同。毒性:FAO/WHO(1984)規(guī)定,ADI為0~75mg/kg。44第四十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
范圍內都是很穩(wěn)定。性質明顯依賴于硫酸酯的含量和位置,以及被結合的陽離子,例如κ-和ι-卡拉膠,與K+和Ca2+結合,通過雙螺旋交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡結構的熱可塑性凝膠(圖3-51),有較高的濃度和穩(wěn)定性,即使聚合物濃度低于0.5%,也能產生膠凝作用。
卡拉膠硫酸酯聚合物是帶電荷的線性大分子,具有較高粘度,粘度隨著濃度增大呈指數(shù)增加,在較大pH45第四十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日使用:卡拉膠在食品生產中可作為增稠劑、膠凝劑、穩(wěn)定劑、乳化助劑、成膜劑使用,改善食品品質與外觀
①提高帶餡食品保水性
②獲得特殊性質:少量甲氧基果膠、瓜爾膠、鉀鹽和檸檬酸鈉可形成特殊性能,如涂敷性。③提高液體食品穩(wěn)定性在低pH值,干燥或冷凍儲藏條件下仍有較好的膠體穩(wěn)定性。④調整粘度:λ-卡拉膠比別的樹膠在室溫下更稠厚,而冷凍溫度下更稀薄。46第四十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(8)果膠(pectin)系指可溶性果膠,其主要成分是多縮半乳糖醛酸甲酯。性狀與性能:淡黃褐色粉末,稍有特異臭。溶于水則生成黏稠狀液體,與3倍或3倍以上的砂糖混合則更易溶于水。在酸性溶液中比在堿性溶液中穩(wěn)定。據(jù)酯化度,分為高甲氧基果膠和低甲氧基果膠。酯化度是指酯化的半乳糖醛酸基與總的半乳糖醛酸基的百分比值。高甲氧基果膠最適pH3.3~3.6;低甲氧基果膠最適pH4.0~4.5毒性:ADI為0~250mg/kg。使用:我國規(guī)定,果膠可按正常生產需要用于各類食品
47第四十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(9)瓜爾膠(guargum)
也稱瓜爾豆膠,與槐豆膠一樣屬于稱為半乳甘露聚糖的種子儲藏多糖,以α-1,6-糖苷鍵連接的單個吡喃半乳糖作為支鏈,D-吡喃甘露糖以β-1,4-糖苷鍵連接為主鏈構成。以共價鍵連接蛋白質類。性狀與性能:白色或淺黃色自由流動粉末,接近無臭。在冷水中能充分水化,蔗糖等強需水劑導致水化速率下降;水溶液呈中性,分散在熱和冷水中形成黏稠液,黏度為天然膠中最高,具體黏度取決于粒度、制備條件與溫度,黏度在pH3~7穩(wěn)定。其假塑度低于黃原膠。有良好的無機鹽兼容性(食鹽濃度60%)。低于pH3發(fā)生水解,堿性水解速率低。熱穩(wěn)定性差(處理溫度不能高于80℃)48第四十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:GB2760規(guī)定按生產需要適量使用。使用:可與黃原膠、瓊脂等線性多糖形成復合體。與黃原膠有協(xié)同作用。①獲得良好品性:改善軟奶酪、涂抹糊狀品和調味汁的光滑性、可口性和可分散性、良好的可傾倒性、優(yōu)良的黏滯性,瓜爾豆膠加上其他膠(槐豆膠、卡拉膠)和乳化劑能通過結合自由水和增加混合物黏度阻止有砂粒感的較大乳糖結晶和冰結晶的生成。②提高食品的加工性能:可降低吸附(吸收)油脂的速率。避免糖衣黏附到透明玻璃紙包裝上,改善腸衣的充填性;消除烹煮、煙熏和儲藏期間脂肪和游離水的分離與移動;改善冷卻后產品的堅實度。49第四十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(10)黃原膠(xanthangum)又稱漢生膠或黃桿菌膠,由微生物發(fā)酵(黃單胞菌培養(yǎng)),提取制成,為高分子酸性雜多糖(由葡萄糖、甘露糖與葡萄糖醛酸組成)
性狀與性能:白色或淺黃至棕色粉末,易溶于水。有良好的增稠性能。即使低濃度也有很高的黏度,其1%水溶液的黏度相當于明膠的100倍。具有觸變性與假塑性,此特性大大增加了其在食品工業(yè)中的應用,并賦予食品以良好的感官性能。耐酸、堿,抗酶解,且不易受溫度變化影響。pH值高時,可受多價離子或陽離子影響而降低黏度。pH值2~12范圍內,有一致的和很高的黏度。對大多數(shù)鹽類穩(wěn)定,添加食鹽可提高黏度和穩(wěn)定性。
50第五十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日結構與性能
黃原膠是一種由β-(1,4)-D-吡喃葡萄糖單體聚合體為骨架的微生物多糖。黃原膠結構中帶支鏈是其具有特殊抗水解能力以及有獨特化學、物理性質的主要原因。黃原膠的共價結構與其增稠、懸浮及凝膠作用之間有密切關系。近期研究證實,黃原膠蛋白質組成中的主要氨基酸是丙氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸和甘氨酸。51第五十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:小鼠經口LD50>10g/kg。ADI不需要規(guī)定。使用:與其他增稠劑(如與刺槐豆膠、瓜爾豆膠)并用,可增強黏度,并有形成凝膠的性能。還具有乳化穩(wěn)定性。在低濃度下顯示優(yōu)良的加工和儲藏穩(wěn)定性,黃原膠已被食品工業(yè)廣泛接受。1、良好的懸浮能力2、良好的流動性3、良好的保水性能防止淀粉老化和脫水52第五十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日化學合成增稠劑(化學改性)工程食品和食品制造的現(xiàn)代化、自動化的日益發(fā)展,對增稠劑的要求越來越高,高溫殺菌、強力機械攪拌、泵的輸運、冷藏保鮮,要求增稠劑具有良好的耐熱、抗剪切穩(wěn)定性、不易回生凝沉,以及較強的耐酸穩(wěn)定性,和成膜性、涂抹性等一些特殊的功能。天然增稠劑的性能已經遠遠不能滿足需要,人們以易得、便宜得淀粉為原料開發(fā)變性淀粉是重要的途徑。
53第五十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(1)羧甲基纖維素鈉
(soduimcarboxymethylcellulose)簡稱CMC-Na,是葡萄糖聚合度為100~2000的纖維素衍生物性狀與性能:白色纖維狀或顆粒狀粉末。無臭,無味,有吸濕性。易分散在水中形成透明的膠體溶液。溶液的黏度隨溫度的升高而降低。溫度低于20℃,CMC-Na水溶液的黏度隨溫度的下降而迅速降低。當溫度在20~45℃之間時,黏度下降緩慢。溫度高于45℃,黏度完全消失。溶液的黏度受pH值的影響。當pH值為7時,黏度最大,通常pH4~11較合適,pH3以下易生成游離酸沉淀。現(xiàn)已有抗酸耐鹽的產品。54第五十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日其耐鹽性較差。可與某些蛋白質發(fā)生膠溶作用,生成穩(wěn)定的復合體系,從而擴展蛋白質溶液的pH值范圍。毒性:本品安全性高,ADI不需要規(guī)定??砂凑Ia需要使用CMC-Na與海藻酸鈉并用有相乘作用。通常CMC-Na與海藻酸鈉混用時的用量為0.3%~0.5%。CMC在食品工業(yè)中應用廣泛。1、增稠作用:人工甜味劑無糖水那樣的黏稠性,調節(jié)醬油的黏度,具有滑潤口感2、保持水分:防止老化、減少油脂酸敗。3、防止調酸造成的蛋白質沉淀
55第五十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日結構與性質CMC分子鏈長、具有剛性、帶負電荷,在溶液中因靜電排斥作用使之呈現(xiàn)高粘度和穩(wěn)定性,它的這些性質與取代度和聚合度密切相關。低取代度(DS≤0.3)的產物不溶于水而溶于堿性溶液;高取代度(DS>0.4)易溶于水。取代度0.7~1.0的CMC可用來增加食品的粘性,溶于水可形成非牛頓流體,其粘度隨著溫度上升而降低,pH5~10時溶液較穩(wěn)定,pH7~9時穩(wěn)定性最大。但當二價離子存在時則溶解度降低并生成懸濁液,三價陽離子可引起膠凝或沉淀56第五十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(2)淀粉磷酸酯鈉
由正磷酸鈉分散在乙醇溶液中加入淀粉,在120~170℃下反應制得的淀粉衍生物。性狀與性能:白色粉末,無臭,可溶于水,并形成透明糊狀物。1%水溶液的pH值為6.5~7.5,不溶于乙醇。水溶液黏性很大,在低溫時很穩(wěn)定,加溫后黏度下降。毒性:本品安全性高,ADI不需要規(guī)定。使用:我國規(guī)定,淀粉磷酸酯鈉可用于蔬菜、罐頭、面制品、果醬、飲料、湯料、冰激凌、奶油和調味品中,正常生產需要添加。
57第五十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(3)羧甲基淀粉鈉
簡稱羧甲基淀粉或CMS-Na性狀與性能:白色或淡黃色粉末,在常溫下溶于水,形成透明狀液體,吸水后體積膨脹200~300倍,其1%水溶液pH為6.5~8.0,在酸性條件穩(wěn)定性較差。黏度與產品的分子質量及淀粉分子中的羧甲基鈉基團的數(shù)目有關,性質與羧甲基纖維素鈉相近。毒性:小鼠經口LD50>15g/kg。FAO/WHO(1984)規(guī)定,ADI不作限制性規(guī)定。使用:我國規(guī)定,羧甲基淀粉鈉可用干醬類,最大用量為0.1g/kg;用于面包為0.02g/kg;用于冰激凌為0.06g/kg。CMS-Na用于上述食品時,尚具有良好的增稠、穩(wěn)定性。58第五十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(4)羥丙基淀粉(hydroxpropylstarch)
簡稱HPS,為天然淀粉經氧化丙烯處理形成的淀粉衍生物。性狀與性能:白色或近白色細微粉末,無臭、無味。幾乎不溶于冷水,在水中加熱泡漲后完全糊化,具有增稠、穩(wěn)定的作用,并具有糊化溫度低、流動性好、黏度和透明度都較好的特性。羥丙基淀粉成膜性好,凝沉性弱,凍融穩(wěn)定性好,對酸堿等亦較穩(wěn)定。毒性:對人體無毒害,ADI不需要規(guī)定。使用:我國規(guī)定,羥丙基淀粉可用于冰激凌,最大用量為12g/kg,用于果醬、果凍、午餐肉、湯料的最大用量為30g/kg。
59第五十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日(5)β-環(huán)狀糊精(β-cyclodextrin)
簡稱β-CD,是由淀粉經微生物酶作用后提取制成的由7個葡萄糖殘基以α-1,4-糖苷鍵結合構成的環(huán)狀結構的低聚糖。性狀與性能:白色結晶性粉末,無臭、味甜。溶于水,溶解度為1.85g/100mL,難溶于甲醇、乙醇和丙酮。與碘發(fā)生絡合反應顯黃色。利用環(huán)狀結構中間的空洞內可以包入多種物質,形成包接物。此包接物具有改善物質物理性能的作用,故有廣泛用途。它還可以提高難溶于水的物質的溶解度,改善其物理化學性質。此外,由于本品的環(huán)狀空洞內具有疏水性,而外側呈親水性,具有界面活性劑的作用。60第六十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日毒性:環(huán)糊精是由吡喃型葡萄糖環(huán)合成的,沒有毒性。雌雄大、小鼠經口LD50為3~10g/kg,犬口服LD50>5g/kg。使用:我國規(guī)定β-環(huán)狀糊精可用于烘烤食品和湯料,最大使用量分別為2.5g/kg和100g/kg。β-環(huán)狀糊精在食品中主要作用:消除和掩蓋食品的特異臭和苦味,提高食品的風味,并且具有一定的抗氧化作用。常用于包接天然色素,提高色素的穩(wěn)定性;包接易揮發(fā)香料,使其不易揮發(fā);掩蔽不良氣味,如消除某些產品的異味異臭。61第六十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日淀粉變性淀粉變性的方法分為三類即物理方法、化學方法、生物方法;化學變性淀粉有氧化淀粉、酸變性淀粉、淀粉醚、淀粉酯、交聯(lián)淀粉。62第六十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日調質類食品添加劑5.2食品乳化劑第六十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.1乳狀液概論
食品物系是由液體、固體和氣體混合成的膠體體系,特點是多相分散體系或非均質分散體系。64多個連續(xù)相第六十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.1.1.定義與分類
乳狀液是膠體體系的一種,也稱乳濁液、乳膠體,是液體的分散相分散在液體的連續(xù)相中。1、定義:乳狀液是兩種或兩種以上不相混溶的混合物,其中一種液體以微粒的形式分散到另一種液體里形成的分散體系。被分散的、間斷的相為內相(分散相、間斷相),外部的液體為外相(連續(xù)相)。2、分類:油滴分散在水介質中是水包油型乳狀液(O/W)水滴分散在油介質中是油包水型乳狀液(W/O)
65第六十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日乳狀液類型的食品可根據(jù)內相含量多少分為低內相比(<30%),適中內相比(30%~70%)和高內相比(70%~77%)3種,見表食品乳狀液類型。66第六十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
5.2.1.2性質
乳狀液的性質有物理性質(風味,物理穩(wěn)定性)和化學性質(化學穩(wěn)定性),乳狀液的特性與連續(xù)相的性質,以及連續(xù)相與內相的比例有關。
1、外觀乳狀液的外觀隨原料的顏色、折光率的不同及分散相顆粒大小而變化。67第六十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日連續(xù)相顏色通常能控制產品顏色。
68第六十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
3、粘度
乳狀液的粘度通常是隨外相的粘度、外相對內相的比率和分散液珠顆粒大小的變化而變化。即乳狀液粘度取決于乳化劑類型和濃度。①當乳狀液為低內相比時,乳狀液粘度與外相相似。②當內相濃度增大時,產品粘度也增大。③當內相體積比外相體積大時,表觀粘度明顯增大。這是由于乳狀液中顆粒密集引起的。理論上,如果顆粒大小、形狀一致,那么內相體積可占總乳狀液體積的74%。
69第六十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日影響乳狀液粘度因素(1)連續(xù)相和分散相粘度,(2)分散相與連續(xù)相的容量比,(3)表面活性劑所引起的吸著膜性質,(4)電氣粘性,(5)分散相滴液粒徑分布。70第七十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日3、顆粒大小顆粒大小通常用內相顆粒直徑表示。通常用乳狀液顆粒最小值和最大值范圍表示。較小顆粒乳狀液均勻細膩,較大顆粒則粗糙顆粒大小與乳化劑的類型、質量、組合的加入順序和制備乳狀液的技術有關。大多商業(yè)上有效地乳狀液的顆粒在0.5~2.5μm,顆粒細小且相似的乳狀液,穩(wěn)定性好。乳狀液顆粒大小可以決定外觀(見表8-2)。71第七十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日4、微粒電荷
可以用電泳方法判斷乳狀液的分散相微粒所帶電荷。產生原因:①可能是一種組分(如肥皂)電離引起的②或非離子乳狀液的電子摩擦引起的,顯然,在離子體系中電荷比非離子體系中多的多。顆粒小的微粒電荷能穩(wěn)定乳狀液,而高粘度乳狀液的微粒電荷對穩(wěn)定性的影響比流體乳狀液小。72第七十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5、導電性乳狀液導電性由連續(xù)相導電性決定。水包油型乳狀液的導電性好,而油包水型乳狀液的導電性差,可用導電試驗來判斷乳狀液類型。
6、pH值人們用pH值判斷乳狀液性能取得了滿意的效果。根據(jù)乳化劑特性,非離子乳化產品適用的pH值在3~10范圍。
73第七十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日7、穩(wěn)定性乳狀液穩(wěn)定性要通過儲存的時間、粘度、氣味及儲存環(huán)境來考察。穩(wěn)定性取決于分散微粒聚合的速率聚合的速率取決于乳化劑的類型和濃度、乳狀液粘度、組成相、分散顆粒大小、微粒電荷和儲存條件。乳狀液遵守Stockes沉淀作用規(guī)律,顆粒越細小,沉淀速度越慢,乳狀液越穩(wěn)定。與分散相大小相比,乳狀液連續(xù)相粘度對沉淀影響不大,但粘度高可減少乳狀液分離的趨勢。74第七十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.2乳化作用與乳化機理5.2.2.1概述現(xiàn)象:一般條件下的油和水混合,油脂分散很不穩(wěn)定的,油珠將很快聚結,形成油水兩層。原因:油的分散使界面具有較高的能量,界面積增大導致體系不穩(wěn)定,具有自動降低能量的傾向。表面自由能取決于表面積和表面張力,為了制得穩(wěn)定均勻的乳狀液,阻止油珠聚合,就必須降低界面處表面張力,加入阻止油珠聚合的表面活性劑——乳化劑。油可以微小的液滴分散于水中,形成乳狀液的現(xiàn)象(操作)叫乳化。75第七十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.2.2乳化作用機理形成穩(wěn)定乳狀液的機理:(1)降低表面張力,(2)形成界面膜,(3)電荷的影響。乳化劑分子結構的共同特點:分子兩端一端是極性親水基,另一端是非極性疏水基。一般地講,疏水基團均為碳氫鏈結構,親水基團因種類不同而不同。
76第七十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
表面活性劑結構特點具有兩親性結構的有機化合物親油基親水基親水基親水基親水基親油基親油基親油基親油基親油基親油基親油基親油基親水基77第七十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日1、溶解過程(降低表面張力)
78第七十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日兩性表面活性劑如甜菜堿型79第七十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日80第八十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日乳化劑親水部分和水相之間相互作用導致水表面張力極大減小。水和乳化劑親水部分微弱作用將有助于形成親油性乳狀液,強相互作用將有助于形成親水性乳狀液。在理想條件下,當乳化體系表面能比破壞乳狀液時高106倍時,表面活性劑能降低原來表面或界面能量1/20~1/25。如果表面張力達到0,將制得自發(fā)乳狀液,自發(fā)乳狀液不必是穩(wěn)定的。降低表面張力有助于乳狀液穩(wěn)定,但不是關鍵原因。
81第八十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2、形成界面膜與膠束
乳狀液穩(wěn)定的第二方面是形成堅固的界面膜。表面活性劑存在于兩種不相溶相形成的膜內,界面膜有防止乳狀液顆粒的絮凝作用和聚合作用,緊密填充膜的形成對乳狀液的穩(wěn)定性起很大作用。過量的乳化劑加入水溶劑中,強親水性乳化劑形成的膠束,是一種微觀的液晶結構。食品乳化劑的臨界膠束濃度都很低82
第八十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日83第八十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日當乳化劑和水混合物加熱到足夠的溫度,乳化劑液化時,水滲入到極性基中間,才能形成液晶結構。膠束形成時乳化劑的濃度是臨界膠束濃度,取決于乳化劑分子中親油基的結構、溫度、離子強度和pH值。膠束結構是非常小的,直徑大約是0.005~0.01μm。液晶結構有薄層狀、立方體狀或六邊形的結構。還可能有交替膜、圓球狀和圓柱體型。84第八十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日3、電荷的影響
離子乳化劑相對于非離子型乳化劑對乳狀液穩(wěn)定性提供了附加的作用。乳狀液液滴表面的電荷基團增加了排斥力。離子型乳化劑在圍繞每一油液滴上將形成電荷的雙層。Dlvo理論:假如液滴間凈排斥作用,由靜電斥力和范德華力作用產生的引力結合比液滴動能還大,乳狀液將是穩(wěn)定的。85第八十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.3影響乳狀液穩(wěn)定性的因素與作用機制
5.2.3.1、乳狀液的穩(wěn)定性
分散液滴上浮或下降速度可用Stockes方程式表示
1.乳狀液的顆粒大小與均質化①分散滴液的細度對乳狀液穩(wěn)定性的影響是比較大的。一般工業(yè)上,1~2μm的粒度是比較穩(wěn)定的。②與粒徑同樣重要的是粒徑均一性。86第八十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2.兩相的比重差
上浮或下降速度正比于兩相的比重差,若兩相的比重相同,則乳狀液完全不受重力影響,不發(fā)生上浮或下降現(xiàn)象。若加入比重調整劑,適當加到分散油相中,可使分散相與連續(xù)相的比重相同。
87第八十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日3.粘度
分散液滴的粘度高會減慢液滴聚結速度。聚結因液滴沖撞發(fā)生,粘度增大會阻止這種傾向,乳狀液中粒子密度(濃度)增大會增加沖撞的機會,但乳狀液的粘度也增大。在乳狀液中加入增稠劑可以增加粘度
增稠劑結構的一部分會吸著、固化液滴,實現(xiàn)液滴分散,使乳狀液穩(wěn)定。極稀水溶液中,一些高分子化合物的吸引作用會引起分散液滴的凝聚(做凝聚劑)。小固體顆粒粘附在水液滴表面,通過形成物理障礙阻止凝聚現(xiàn)象發(fā)生而穩(wěn)定乳狀液。
88第八十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日4.電荷作用
滴液間的靜電作用(相互斥力),可大大減小液滴聚集機會。離子表面活性劑會增加分散液滴的電荷有時用電解質增大液滴電荷,形成雙電層電荷增加乳狀液的穩(wěn)定性。有時過量的電解質,反而會中和液滴電荷,并且使表面活性劑產生脫水現(xiàn)象,有損乳狀液的穩(wěn)定性。
只有很少的食品膠體的穩(wěn)定性依賴靜電排斥力。具有功能的、簡單離子型食品乳化劑較少。89第八十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日90多價正離子第九十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
5.界面吸附層增大界面膜強度可提高乳狀液穩(wěn)定性。增大界面膜強度,一般用添加聚合物、非離子表面活性劑和固體粉末狀物質等。
6.溫度溫度降低,乳狀液的兩相,特別是連續(xù)相粘度增大,會使乳狀液變穩(wěn)定91第九十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.3.2、乳狀液的去穩(wěn)定作用
乳狀液去穩(wěn)定性可能由于下列5個因素中的某一個或幾個而發(fā)生:絮凝、凝結(聚合)、沉積、奧氏熟化和相轉化。
1.絮凝液滴的粘連而集合或聚集,即為絮凝。原因是液滴之間的引力超過斥力。此時不需要圍繞液滴的界面層整體破壞,這些引力主要是范德華力和靜電引力。
92第九十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2.凝結(聚合)
分散相液滴聚結或絮凝后形成一單個、大液滴時,此現(xiàn)象稱凝結。所有液滴聚結在一起,即形成兩個獨立的分離的相。合適濃度的乳化劑,在液滴表面的強穩(wěn)定薄膜將減小不穩(wěn)定性。當凝結發(fā)生時,界面膜被破壞,液滴更緊密接觸,將導致液滴數(shù)量減小。93第九十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日94第九十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
3.液滴濃度的變化兩相相對密度不同,乳狀液上下液滴濃度不同。
4.奧氏熟化(Ostwarddpening)
奧氏熟化過程:小液滴將消失,大液滴形成奧氏熟化的驅動力是兩個不同大小液滴有不同的化學位能。只有當所有液滴大小都相同時,平衡才會存在,這時才真正是單一液滴或兩個永久且單獨相存在。奧氏熟化永遠是一個失穩(wěn)的因素,這是由于原始液滴大小變化總是發(fā)生的,并且兩相不可能完全不相容。95
在飽和溶液中,溶解和沉淀的動態(tài)進行中,結果是小液滴溶解,在大液滴上沉淀第九十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
5.相轉化在臨界量達到之前,隨著越來越多地把一相物質加入另一相中,此時乳狀液粘度也將會提高。假如加入更多同一相物質的話,超過界限量,乳狀液將使不連續(xù)的相轉化為連續(xù)的相。相轉變也是制備乳狀液的方法。生奶油是水包油型乳狀液(O/W),經持續(xù)激烈地攪拌就會變成油包水型的黃油(W/O),發(fā)生相轉變96第九十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.3.3乳狀液穩(wěn)定性評價方法
1、冷凍/融化試驗(普通方法,24h內進行)乳狀液在冰點(大約-10℃)和融點(大約在37℃或40℃)循環(huán)幾次。5~6次凍/融試驗表明乳狀液固有穩(wěn)定性,但不等于有足夠的貯存期。
2、恒定溫度貯存試驗(老化)一般在低溫(1~5℃)下,高溫(40℃)和常溫下進行,在高、低溫下,界面膜減弱或破壞更容易。室溫(20~25℃)試驗一般連續(xù)2~3年。在高溫下試驗,以確定常溫貯存穩(wěn)定性,如果乳狀溶在40℃下6個月內是穩(wěn)定的,則在20℃它可以貯存2年(每升高10℃反應雙倍)。97第九十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
3、離心試驗如果乳狀液在超速離心作用下,30000~40000rpm轉速下旋轉10min不破乳,它將是很穩(wěn)定的。
4、觀察顯微鏡或眼睛觀察乳狀液,使用染色法幫助測定分散相粒子大小,一般,粒子小分布越小,乳狀液越穩(wěn)定。
5、低剪切力速度鑒定使用攪拌器或振動器加速乳狀液相的分離,3天后,發(fā)現(xiàn)有相分離情況,說明乳狀液固有不穩(wěn)定性。98第九十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.4表面活性劑的其他作用
1起泡作用2懸浮作用3破乳作用和消泡作用4絡合作用乳化劑與淀粉絡合,在生面筋結構中的作用是改善面筋體積和顆粒,增強面筋結構,促進結構形成均勻。
5結晶控制在食品體系中,乳化劑可以控制糖、淀粉和脂肪的結晶。99第九十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
6潤濕作用潤濕使味覺細胞對食品風味的感覺加快??刂品勰┦称返慕Y塊、吸濕和沖調特性。
7潤滑作用不同的固體食品對切刀、包裝物和消費者牙齒的粘結力不同。
100第一百頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.5乳化劑、親水親油平衡值與乳化作用
食品乳化劑就是指添加于食品后可顯著降低油水兩相界面張力,使互不相溶的油(疏水性物質)和水(親水性物質)形成穩(wěn)定乳狀液的表面活性劑。
5.2.5.1乳化劑的分類乳化劑性質的差異,除與烴基的大小、形狀有關外,主要還與親水基的不同有關。親水基團的變化比疏水基團要大得多,因而乳化劑的分類,一般也就以親水基團的結構,即按離子的類型劃分。101第一百零一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日根據(jù)溶于水后,分子狀態(tài)分為離子型、非離子型、兩性型。102第一百零二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.5.2乳化劑的親水親油平衡值
1949年Griffin提出乳化劑的親水親油平衡(hydrophiliclipophlicbalance)的概念,并用HLB值表示乳化劑同時對水和油的相對吸引作用的大小。每一個乳化劑都有一個處于0~20之間的無量綱的HLB值;HLB值0~9,為油溶性的憎水乳化劑;HLB值11~20,為水溶性的親水乳化劑;HLB值10,為水親水性和親油性平衡。HLB值定標標準:
石蠟(HLB=0)
十二烷基硫酸鈉(HLB=40,附加的解離作用)
103第一百零三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日研究表明混合乳化劑的HLB值具有累加性對于兩種或兩種以上的乳化劑并用時,復合乳化劑的HLB值可根據(jù)下式計算:
104不同乳化劑HLB值的計算方法有各自的專用公式?!锏谝话倭闼捻摚惨话傥迨唔?,2022年,8月28日關于HLB值的幾點說明HLB值是選擇乳化劑的輔助方法根據(jù)乳狀液的類型,借助HLB值,選擇乳化劑,減少試驗次數(shù)和誤差HLB概念是一個經驗性的法則,沒有物理學基礎沒有考慮油相的結構和組成及水溶液介質的組成(電解質)沒有考慮分子有多個極性基團時相對位置的影響。不能預測實際的穩(wěn)定化作用105第一百零五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日HLB的重要意義每一種要乳化的物質都有它自己“所需要的HLB值”要乳化一個特定的物質,必須使用有相同的HLB值的乳化劑或乳化劑混合物。乳化劑化學結構與油的化學結構越相似,乳化效果越好說明:選擇最合適乳化劑時,單靠HLB值是很不夠的,還應考慮多種因素,由試驗結果決定。106第一百零六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日選擇乳化劑的規(guī)律性結論①實踐證明不同種類親油基的親油性強弱順序排:脂肪基>帶脂烴鏈的芳香基>芳香基>帶弱親水基的親油基。②結構越相似,親和性越好。③在結構方面,親水基位置在親油基鏈一端的乳化劑比靠近親油基鏈中間的乳化劑親水性要好。④在相對分子質量方面,相對分子質量大的乳化劑分散能力比相對分子質量小的好。⑤直鏈結構的乳化劑,乳化特性是在8個碳原子以上才顯著表現(xiàn)出來的,10~14個碳原子的乳化劑的乳化與分散性較好。107第一百零七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日108第一百零八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.6乳狀液的制備
5.2.6.1制備工藝109第一百零九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日乳狀液制備是經驗性很強的工作乳狀液制備工藝應主要掌握好以下3個環(huán)節(jié):確定乳化劑確定需要的HLB值、乳化劑的化學類型和種類、數(shù)量。調整配比調整使用乳化劑的配比,使其大體符合最佳HLB值。完善配方調整黏度、pH、香精、色素、防腐劑等110第一百一十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日111第一百一十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.6.2乳狀液制備技術和設備
乳狀液制備技術按乳化劑加入方式,主要分3種:①乳化劑在油中法。先將溶有乳化劑的油加熱,然后在攪拌條件下加入溫水,開始為W/O型乳液,再繼續(xù)加水可得O/W型的。此法用于HLB值較小的乳化劑。②乳化劑在水中法。將乳化劑先溶于水,在攪拌中將油加入,此法先產生O/W型乳液,若欲得W/O型乳液則繼續(xù)加油至發(fā)生相轉變。此法用于HLB值較大的乳化劑。③輪流加液法。每次只取少量油或水,輪流加入乳化劑。此法對于制備食品乳化液,如蛋黃醬或其他含食用油的乳狀液尤其適宜。112第一百一十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日113第一百一十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日114第一百一十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日115第一百一十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日116第一百一十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.6.3制備穩(wěn)定乳狀液的要點①大分子或微粒物質加入將增加乳狀液粘度和穩(wěn)定性。②乳狀液穩(wěn)定性也依靠其形成時的條件。不僅包括乳狀液的成分,也包括乳化劑密度、溫度、物理狀態(tài)(晶體、液體)。③成分加入的次序非常重要。④注意中間相和連續(xù)相的性質,兩者都影響乳狀液穩(wěn)定性。兩種類型乳狀液,用不飽和的乳化劑和不飽和的油,與飽和的乳化劑和飽和油制備的乳狀液更穩(wěn)定。117?第一百一十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.2.7常用食品乳化劑及應用
1、蔗糖脂肪酸酯(sucmxfattyacidester),又稱脂肪酸蔗糖酯,簡稱蔗糖酯、SE,10.001。分為單酯、二酯和三酯、多酯,蔗糖脂肪酸酯成品多為混合物。118第一百一十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2、司盤類乳化劑10.003
山梨醇酐脂肪酸酯的商品名,也譯為斯潘(span,arlacel,sorbitanfattyacidester)05版增加了司盤20,取消了10.004、5、6,統(tǒng)一為10.003。山梨醇酐脂肪酸酯為淡黃色至黃褐色的油狀或蠟狀物,有特異臭氣,其HLB值為1.8~8.6,可溶于油或分散于水,適于制成O/W型和W/O型兩種乳狀液。毒性:ADI為0~25mg/kg。119第一百一十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日1201-5間1-4間1-4/3-6間第一百二十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日3、吐溫類乳化劑10.025,10.026吐溫類乳化劑(polysorbate/tween)是由司盤(span)在堿性催化劑催化和環(huán)氧乙烷加成,精制而成。也稱為聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯。121第一百二十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日96版10.015,10.016代號,05版統(tǒng)一歸為10.025,10.026。FAO/WHO食品添加劑法規(guī)委員會許可使用的為聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯122第一百二十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日4、大豆磷脂與改性大豆磷脂
(統(tǒng)一稱為:磷酯)10.019
磷脂一般是卵磷脂、腦磷脂和肌醇磷脂的混合物,其卵磷脂含量約在20%以上,有的國家如美國常用卵磷脂來統(tǒng)稱這一混合物。123第一百二十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日性狀與性能:淡黃至棕色,透明或不透明的黏稠物質,稍有特異臭,不溶于水,在水中膨潤呈膠體溶液,溶于乙醚及石油醚,難溶于乙醇及丙酮,在空氣中或光照下迅速變褐。毒性:為大豆的天然成分,F(xiàn)AO/WHO(1985)規(guī)定ADI不需要規(guī)定。124第一百二十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日調質類食品添加劑5.3其它調質類食品添加劑125第一百二十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日本節(jié)主要內容凝固劑疏松劑抗結劑膠姆糖基礎劑水分保持劑126126第一百二十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.3.1穩(wěn)定和凝固劑(coagulator)
1.定義使蛋白質凝固或防止果蔬軟化的食品添加劑。又被稱為組織硬化劑。127127
我國使用凝固劑的歷史悠久,鹽鹵點豆腐始于在2000年前的東漢時期。
第一百二十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日在生產果蔬制品時,利用氯化鈣、乳酸鈣、檸檬酸鈣等各種鈣鹽使可溶性果膠酸成為凝膠狀不溶性果膠酸鈣的特性,以保持果蔬加工制品的脆度和硬度。在泡菜生產中,硫酸鋁鈉、硫酸鋁鉀等酸性鋁鹽,可使酸黃瓜更脆,更堅硬。128128第一百二十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2.常見的凝固劑熟石膏、鹽鹵、葡萄糖酸-δ-內酯和CaCl2
在實際生產中,廣泛采用復配型凝固劑。①氯化鈣CNS18.002白色、硬質的碎塊或顆粒,微苦,無臭,易吸水潮解。主要用于凍豆腐、油炸豆腐的凝固劑。在食品加工中用作組織凝固劑,保持果蔬的脆性(0.26g/kg)。129129第一百二十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日②硫酸鈣(CaSO4·H2O)
CNS18.001,熟石膏微溶于水。常用于南豆腐的生產。特點:與鹽鹵相比蛋白質的凝固較慢,凝固功效不如氯化鎂,但出品率高20%~30%;豆腐的質地、持水性均佳,有殘留CaSO4的澀味,缺少豆香。用量:2%~4%(以黃豆計)。130130第一百三十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日③氯化鎂CNS18.003(鹽鹵、鹵片)無色、無嗅的小片、顆?;驂K狀式單斜晶系晶體,味苦,極易受潮,極易溶于水,溶于乙醇。131131多為北方豆腐加工用。特點:豆?jié){凝固速度快,但質地、持水性差,易破碎;而豆腐味道好用量:一般為豆?jié){的2~3%(1∶5先溶于水)。第一百三十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日④葡萄糖酸-δ-內酯CNS18.004
白色結晶性粉末,無臭,口感先甜后酸,易溶于水,微溶于乙醇。水解成糖酸降低pH值,使蛋白質凝集。132132第一百三十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日還具有防腐保鮮作用,使夏季的保質期可達3天;質地、持水性均好,無苦澀味。133133第一百三十三頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日疏松劑(leaveningagents,膨松劑)
1.定義生產面包、餅干、糕點時使面胚在焙烤過程中起發(fā)的食品添加劑。和面時加入,焙烤過程中受熱分解產生氣體使面胚起發(fā),在內部形成均勻,致密的多孔性組織,從而使制品具有酥脆或松軟的特征。134134第一百三十四頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2.分類135135列入<可食用的菌種>第一百三十五頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日①碳酸氫鹽類主要是NaHCO3和NH4HCO3兩種,受熱分解:特點:NaHCO3(06.001)產氣較慢,生成物是堿性較強的Na2CO3,易使面團出現(xiàn)黃斑而影響質量,使用時要均勻分散,可防止黃色斑點。NH4HCO3(06.002)產氣快、產氣量大,所以易出現(xiàn)空洞現(xiàn)象,NH3的殘留可能帶來不良的風味。136136第一百三十六頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日②硫酸鋁鉀(鉀明礬06.004)為酸性鹽,可中和堿性疏松劑,產生C02和中性鹽,并且能控制疏松劑產氣的快慢。有收斂作用??梢愿纳剖称返木捉栏?。我國傳統(tǒng)食品添加劑。137137第一百三十七頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日
③復合疏松劑:一般由三部分組成:碳酸鹽類、酸類和助劑。碳酸鹽:常用NaCO3用量占20%~40%。酸類:常用的是檸檬酸、酒石酸、富馬酸、乳酸、明礬與NaCO3發(fā)生中和反應生成CO2,并降低成品的咸味。用量35%~50%。助劑:淀粉,脂肪酸
提高蓬松劑的保存性,防止吸潮結塊和失調,也有調節(jié)氣體產生的速度或使產生氣孔均勻等作用。含量一般為10%~40%。138138第一百三十八頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日139表9.1、復合疏松劑配方添加劑碳酸氫鈉酒石酸酒石酸氫鉀磷酸二氫鉀明礬碳酸鈣燒明礬淀粉配
比2552
232332615
3330
620153
2940
352535
35
14161394.復合疏松劑的配方
見表9-1第一百三十九頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日酵母140140非食品添加劑第一百四十頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日5.3.3抗結劑(Anticakingagents)
定義:防止細粉或結晶性食品發(fā)生板結,以維持其流質狀的食品添加劑。例如:食鹽粉末、粉末復合調味料等在放置時間較長時極易發(fā)生板結成塊,給運輸、搬運、使用等帶來諸多不便。又稱抗結塊劑,
基本特點:顆粒細小(2~9μm),比表面積大(310~675m2/g),比容高(80~465kg/m3)。有的呈微小多孔性,以利用其高度的孔隙率吸附導致結塊的水分。
常用抗結劑:磷酸三鈣02.003、硅酸鈣02.002、微晶纖維素、硬脂酸鎂02.006等;141141第一百四十一頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日1亞鐵氰化鉀(potassiumferrcyanide)
又稱黃血鹽鉀,CNS02.001檸檬黃色單斜體結晶粉末或顆粒,有時有立方晶體。有咸味,加熱至70℃失去結晶水,變成白色粉末。用于食鹽的抗結劑為亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN)6],它能使食鹽的正六面體結晶變?yōu)樾菭罱Y晶,而不易發(fā)生結塊
142142第一百四十二頁,共一百五十七頁,2022年,8月28日2二氧化硅(silicondioxide,CNS02.003)按制法不同分膠體硅和濕結硅兩種形式。膠體硅為白色,蓬松、無砂、吸濕、粒度非常細小的粉末;濕結硅為白色、蓬松吸濕或能從空氣中吸取水分的粉末或似白色的微空泡狀顆粒。使用范圍最廣
143143第
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