1、中国食品添加剂ChinaFoodAdditives开发应用170 j+# J 李琴梅1, 戚勃2(1.陕西省轻工研究设计院, 西安 710054;2.中国水产科学研究院南海水产研究所, 广州 510300)K 1:琼脂是由红藻类植物提取的亲水性胶体, 是最早应用于食品工业、目前世界上用途最广泛的海藻胶之一。琼脂经过全世界几百年来的应用, 已证明其食用安全性, 联合国世界卫生组织已批准琼脂用于食品工业, 同时也被中、英、美、法等多个国家以规章认可。它在食品工业、医药工业、日用化工、生物工程等许多方面有着广泛的应用。在食品中工业中, 琼脂被用作胶凝剂、增量剂、 增稠剂、乳化剂、稳定剂、赋形剂、助悬
2、剂、水分保持剂, 能明显改变食品的品质, 提高食品的档次, 成为一种重要的食品添加剂。本文分别就琼脂的化学结构、提取原料、提取方法、理化性质和在食品中的应用现状及发展前景等方面做了综述。本文旨在为今后进一步开展琼脂在食品中的应用研究提供理论参考。1oM:琼脂;性质;食品;应用ms |:TS202.3 DS M :A cI|:1006-2513(2009)06-0170-05ThephysicochemicalpropertiesofagarandapplicationinthefoodindustryLIQin-mei1, QIBo2(1.ShaanxiProvincialInstituteo
3、fLightIndustry, Xian710054;2.SouthChinaSeaFisheriesResearchInstitute, CAFS, Guangzhou510300)Abstract:Agarisakindofhydrophilecoloidextractedfromredalga, andwhichistheearlistappliedinfoodindustryandoneofthemostwidelyusedalgacolloidintheword.ofagarhavebeenprovedbyworldwideapplicationforhundredyeas, app
4、licationofagarinfoodindustryhaveachievedWHOapprovalandbeenaccreditedinregulationsbysomecountries, suchaschina, america, france, etal.Agarhasbeenappliedinmanyindustries, suchasmedicine,chemical, biologicalengineeringetc.Infoodindustries, agar, asanimportantfoodadditive, whichcanbeusedasgelingagent, e
5、xtender, thickener, emulsifier, stabilizer, excipient, suspendingagent, waterretentionagent, etal, andcanimprovethecharacterandclassoffoodclearly.Inthispaper, itwassummarizedthatthechemicstruc-ture, material, extractingmethod, physicochemicalproperties, applicationstatusanddevelopmentprospectaboutag
6、ar.Thispaperaimsatprovidingtheoryreferenceforthefuturestudyoftheapplicationonagarinthefoodindustry.Keywords:agar;properties;food;applicationl :2009-04-15 “:国家高技术研究发展计划 (863)项目 (2007AA10Z345);广东省科技计划项目 (2007A032600003);广东省海洋渔业科技推广专项 (A200899E01);中央级公益性科研院所专项资金项目 (南海水产所)(2007ZD06)。Te:李琴梅 (1976-), 女, 学
7、士, 工程师, 主要从事食品工厂生产工艺设计及产品研究开发。开发应用 中国食品添加剂ChinaFoodAdditives171 琼脂(Agar)又称琼胶、俗称洋菜、冻粉或冻胶,是由红海藻纲中提取的亲水性胶体。据据中华人民共和国药典记载,琼脂“系自石花莱Gelidi-umamamiLantx或其他数种红藻类植物中浸出并经脱水干燥的黏液质”,按美国药典定义,琼脂(agar)是一种从 Rhodophyceae类的某些海藻萃取的亲水胶体1 。按化学结构上来说,琼脂是一类以半乳糖为主要成分的一种高分子多糖2-3 。琼脂具有很好的胶凝性和凝胶稳定性,广泛用于食品、医药、日用化工、生物工程等许多方面。在食品
8、中,作为胶凝剂、稳定剂、增稠剂、分散悬浮剂,起着增加食品黏度、赋予食品以黏滑而富有弹韧性的口感等作用,改善食品的品质,提高食品的档次 4。本文主要就琼脂的物化性质、在食品中的应用特性和应用前景作了阐述。1 j2, 5, 6早在上世纪的70年代, 科学工作者对琼脂作了详细的研究, 基本搞清了它的化学组成与结构。琼脂是由半乳糖和半乳糖的衍生物构成的长链形多糖, 其基本结构可表示为其中, 13连接的 A是 D半乳糖, 14连接的 B是 3, 6内醚L半乳糖或 L半乳糖。同时, 在半乳糖残基上不同程度地连接着硫酸基、甲氧基或丙酮酸基。在半乳糖残基上不含有这些基团的长链中性多糖称为琼脂糖 (Agar-o
9、se, Agaran), 而含有这些基团的长链酸性多糖称为琼脂胶 (Agaropectin, 或称果胶、硫琼脂)。因此, 琼脂主要是由琼脂糖和琼脂胶两部分组成。作为胶凝剂的琼脂糖, 是形成凝胶的组分,而琼脂胶是非凝胶部分, 也是商业琼脂提取过程中力图除去的部分。琼脂中含有的琼脂糖越多,琼脂的凝胶强度就越高, 其应用价值也越高。2 j4 |2.1 j 各国生产琼脂所用的原料, 即琼脂原藻(agarophyte)各不相同, 日本所用的藻类最多,以石花菜类和江蓠类为主, 其他藻类如三叉仙菜、波登仙菜、钩凝菜等用作配合原料提取琼脂。除日本外, 其他大多数国家都用单一属的原料生产琼脂。上世纪 60年代以
10、前, 世界各国主要用石花菜属的海藻提取琼脂6 。60年代后, 日本解决了利用江蓠属海藻提取琼脂的技术问题, 江蓠琼脂质量达到或超过了石花菜的水平, 故用江蓠作为琼脂原料逐年增加。到 70年代以后, 江蓠属海藻成为琼脂工业最主要的原料。据统计, 可用于提取琼脂的海藻有伊谷草属、凝花菜属、石花菜属、江蓠属和紫菜属的几十个品种, 但仍以江蓠属的海藻为主要原料 7。2.2 4 |ZE 7-82.2.1 基本原理及工艺琼脂的提取原理是基于琼脂不溶于冷水, 而在 90以上的热水中可以以胶体形式分散于水中, 成为溶胶。琼脂原藻先经热水提取, 趁热过滤, 过滤液冷却后生成凝胶, 然后经过脱水即得琼脂。基本工艺
11、如下:琼脂原藻预处理漂白加热提取过滤滤液凝胶脱水干燥琼脂2.2.2 工艺简述预处理:根据原料的种类选择不同的预处理方法, 以石花菜为原料只需除去杂物即可;以江蓠、紫菜为原料, 则需用一定浓度的碱液处理,以提高琼脂质量。碱处理后, 用水洗至中性。漂白:以一定浓度的次氯酸溶液对预处理后的海藻进行漂白处理, 漂白液用量为原料重的 10倍, 漂白一定时间后, 排去漂白液, 并将藻体充分水洗至无味。加热提胶:把已洗好的藻体在一定的压力和时间下提胶, 用水量以使提取的琼脂成 1%左右的溶液为宜。过滤:提取的琼脂溶液经滤布趁热粗滤后,再用过滤机或离心机精滤以除去细小的杂物。凝胶:过滤后的琼脂溶液, 一般分装
12、于凝固盘中, 在盘中自然放冷凝固成胶。脱水:常用的脱水方法有冻结融化法和压榨法。冻结融化法, 使凝固后的琼脂先冷冻冻结,再解冻即可脱水;压榨脱水, 凝固的琼脂分装于尼龙布袋中, 在压榨机的压力下, 凝胶中的水分受压排出。干燥:一般可采用太阳晒干或热风烘干进行中国食品添加剂ChinaFoodAdditives开发应用172 干燥, 热风烘干的温度一般不超过 70。3 j3.1 6, 8常温下, 琼脂不溶于水和无机、有机溶剂,它只微溶于乙醇胺和甲酰胺, 但在加热条件下可溶于水和某些溶剂。干琼脂在常温下可吸水溶胀, 吸水率可达 20倍, 加热到 95可溶于水形成溶液, 琼胶溶液在室温下可形成凝胶,
13、与其它能形成凝胶的物质相比, 在相同浓度下其凝胶能力最强, 即使 0.1%的琼脂溶液在 30左右即可凝固。琼脂也可在沸腾的低浓度乙醇 (30% 50%)溶液中溶解。在某些高浓度的电解质溶液, 如硫酸钠、硫酸镁或硫酸铵, 可使其盐析而析出。研究发现, 琼脂还可以溶解于多种其他的溶剂。3.2 琼脂溶液加入10倍体积的乙醇、异丙醇或丙酮, 可以使琼脂从水溶液中絮凝析出。同样, 饱和硫酸钙、硫酸镁或硫酸铵溶液, 可以使琼脂溶液发生盐析 8 。利用这一特性, 在琼脂提取工艺中, 可用于琼脂凝胶脱水。3.3 7琼脂凝胶是热可逆性凝胶, 凝胶加热时融化, 冷置后便凝固, 能够重复进行。琼脂溶液的凝固点一般在
14、 32 43之间, 而琼脂凝胶的融点一般在 75 90之间。融点远高于凝固点是琼脂的特有现象, 称为 “滞后现象”, 琼脂的许多应用优越性就体现在它的这种高滞后性。3.4 * 6琼脂水溶液 (溶胶)的黏性随原料种类、原料质量、提取条件、溶液pH、无机盐类的多少以及测定时琼脂浓度、温度和加入电解质的不同而有所不同。一般情况下, 凝固能力强的天然多糖, 其溶液的粘度则较低, 琼脂具有很强的凝固能力, 其黏度较低。石花菜琼脂具有很高的凝胶强度, 其粘度比江蓠琼脂低。工业琼脂在提取过程中, 因经过化学试剂处理, 受到一定程度的破坏, 其黏度较低。另外, 琼脂溶液经高温、电解质、无机酸或酸性盐类, 琼脂
15、的黏度明显下降。3.5 d 6, 8大量的黏度、衍射和凝胶强度实验与研究证明, 纯净的干琼脂其稳定性很好, 在室温下很难降解。但含有杂质、高温、超声波、强 射线、强烈搅拌等因素可使琼脂分子链发生断裂而降解, 使琼脂某些理化性质恶化。3.6 7-8琼脂的最大特点是具有凝胶性, 即使浓度为0.004%的琼脂溶液, 在常温下也能形成凝胶, 同其它能形成凝胶的物质相比, 在相同浓度下其凝胶强度最大。琼脂形成凝胶时, 无需任何助凝剂, 凝胶强度的大小与原料的种类、生长环境、采集季节和提取方法等有关, 而且还与其化学组成和结构密切相关。琼脂强度是衡量琼脂品质的最主要指标, 低强度凝胶, 具有优良的分散体系
16、的保护作用、防止扩散作用和改善产品质地的效果。高强度的凝胶, 由于它们具有优良的强度、弹性、回复力、相对透明性、相对渗透性和可逆性, 因而具有极高的应用效果和价值。4 J 琼脂具有胶凝性和凝胶的稳定性, 在食品中工业中具有增量剂、增稠剂、乳化剂、胶凝剂、稳定剂、赋形剂、助悬剂、水分保持剂的功效,广泛地应用于食品工业 9-10 。4.1 T在糖果工业中琼脂作为胶凝剂, 主要用于制造软糖。根据琼脂的凝胶能力, 软糖中的琼脂用量一般在 1% 2.5%, 碳水化合物以蔗糖为主,淀粉糖浆为辅, 其比例约为 3 2。用琼脂制造的软糖, 其透明度、品质及口感均优于其它软糖。琼脂虽然作为传统的凝胶物质在糖果制
17、作中长久应用, 但实践表明其口感特性比较单一, 近年来也常添加明胶、变性淀粉、果汁/果泥或瓜果等,这有助于糖果配合物料组成的多样性, 有利于风味与口感的改进11。顾勇等 12人研制的南瓜软糖, 其配比为蔗糖 200g、琼脂 15g、南瓜 250g、柠檬酸 0.3g, 得到酸甜适口, 色泽金黄, 嚼感细腻, 有较好的弹性和韧性的南瓜软糖。4.2 7h在禽类和肉类罐头中, 琼脂作为胶凝剂和赋形剂, 可以形成为有效粘合碎肉的凝胶, 消除罐头中食品组织发生脆碎。其用量是罐头中清汤的开发应用 中国食品添加剂ChinaFoodAdditives173 0.2% 2.0% 8, 13 。在八宝粥、银耳燕窝、
18、羹类罐头食品中, 使用 0.3% 0.5%的琼脂作为增稠剂、稳定剂, 可以改善口感、使其他添加物分散均一, 防止沉淀、分层 14。4.3 14琼脂用在饮料类产品中, 可作为助悬剂, 使饮料中固型物悬浮均匀, 不下沉。其悬浮时间及保质期长, 是其它助悬剂无法代替的, 产品透明度、流动性会更好、口感爽滑无异味。在果粒饮料中表现出优异的悬浮效果, 使用浓度为0.001% 0.005%即可使果粒悬浮均匀。4.4 T 14在果冻制造过程中添加琼脂, 可作为稳定剂和胶凝剂, 可使颗粒悬浮均匀, 不沉淀, 不分层。根据琼脂的胶凝能力, 一般用量为 0.15%0.3%。4.5 8, 14, 15琼脂用于冷饮食
19、品, 如冰棒、冰淇淋等各种冷冻制品, 可减少冰晶, 提高抗热融性, 使产品更加爽口。在冰淇淋生产中, 琼脂可改善冰淇淋的组织状态, 提高冰淇淋的黏度和膨胀率, 防止冰晶析出, 使制品组织细腻轻滑, 其使用量为0.3%左右。琼脂与刺槐豆胶、明胶相配合, 在冷饮食品的质地和香味稳定性方面起到极优异的作用, 并能防止脱水收缩和表面结皮。作为稳定剂的最佳浓度是:琼脂 0.12%、刺槐豆胶 0.07%、明胶 0.2%。4.6 # K J 13, 8琼脂可作为填充剂、膨松剂和保水剂, 广泛地用于多种焙烤食品。如焙烤食品生产厂将琼脂用于曲奇饼、奶油夹心派 (pie)的外壳、馅饼、糕饼甜心表层的酥皮、蛋白酥皮
20、筒等, 作为一种略起粘结作用的添加剂;琼脂无营养价值, 又作为填充剂和膨松剂, 可代替淀粉制造麦片糊、无淀粉面包和餐后点心, 制作为低热能食品, 同时对面包和饼干也起到了保湿、保险的作用。在焙烤食品中, 琼脂使用的量一般为 0.1% 1.0%。4.7 13琼脂可有效降低奶制品的离浆性、增强稳定性和乳化性, 广泛地应用于乳制品。在法国软白干酪、奶油乳饼、发酵牛奶制品中添加琼脂, 具有很好的稳定性和韧性, 也有助于改善干酪的稠度和切片性。在乳制品中琼脂的用量一般为0.05% 0.85%, 与甘露胶、黄原胶复合使用效果更好。4.8 I J 13在糖衣食品中, 琼脂可作为糖衣的稳定剂,还可以防止食品与
21、包装的粘连。糖衣食品中琼脂的含量通常为 0.2% 0.5%之间。以需要的糖量为基准, 琼脂的浓度达到 0.5% 1.0%时, 可作为油饼透明糖衣的稳定剂, 琼脂稳定剂提高了透明糖衣的黏度和在油饼表面的黏着力, 促使凝胶较快速凝固并增加柔韧性, 以减少表面缺陷和裂纹。在凝胶熔化温度提高的同时, 减少了油饼的吸液软化倾向。在应用中, 琼脂通常与其他植物胶如瓜尔胶和槐豆胶混合使用。4.9 13琼脂用于肉制品加工, 可以有效保持产品的风味。琼脂用于灌制香肠、熏制或腓制肉制品,可明显保护其胶体以防止其风味散失。为此目的, 烹调的火腿也可浇盖含有琼脂和抗坏血酸的溶液, 包装以后, 经琼脂处理过的肉制品比未
22、处理的和只用抗坏血酸单独处理的肉制品更能保持原有的风味。4.10 J Z 琼脂在酿造行业, 作为啤酒、酱油和食用醋的澄清剂以加速和改善产品澄清;琼脂以其独特的物化性质, 如高融点、不易霉变的特性, 作为明胶的替代品, 替代明胶在各方面使用。5 ?Z -琼胶在食品工业、医药工业、日用化工和生物工程等许多方面具有广泛的应用。除此之外,琼胶本身含有丰富的水溶性食物纤维, 具有排毒养颜、降血糖、降血脂等保健功效, 已成为食品市场的新宠。据不完全统计, 每年琼胶的全球需求量约为 3万吨, 而近十多年来, 由于受到原料的限制, 全世界琼脂的年生产量仅为 2万吨左右,供需缺口1万多吨。国际市场的琼脂价格也不
23、断上升, 由 2005年 6月的 0.75美元/吨, 7月份涨至的1.45美元/吨, 2008年国际市场的价格达 2万美元/吨。因此, 琼胶每年约有 5亿美元的市场。琼脂产业的发展, 推动了琼脂类海藻养殖业中国食品添加剂ChinaFoodAdditives开发应用174 的快速发展, 解决了大量的劳动就业和促进了农村经济的增长。另外, 藻类通过自身的光合作用消化海水中的碳、氨、磷、硫等营养物质, 从而维持了海洋生态环境平衡, 促进了其它如贝类经济动物的养殖。因此, 琼脂产业的发展具有重要的经济效益、社会效益和生态效益, 同时还直接或间接地成为构建海洋渔业生态链和海洋渔业产业经济链不可或少的纽带
24、。随着琼脂在食品工业的广泛应用, 必将具有广阔的市场前景。 ID: 1 中华人民共和国卫生部药典委员会.中华人民共和国药典(二部)M.北京:化学工业出版社, 2005.911.2 刘梅森,何唯平,陈胜利.魔芋胶、琼脂及他拉胶对软冰淇淋品质影响研究J.中国乳品工业, 2005, 33(11):17-20. 3 武杰.新型保健冰淇淋加工工艺与配方 M.北京:科学技术文献出版社.2000, 44. 4 李永海.琼脂软糖制作工艺 J.食品工艺科技, 1986,(4):56-60. 5 张惟杰 (主编).糖复合物生化研究技术 (第二版)M.浙江:浙江大学出版社, 1999.349.6 纪明侯.海藻化学
25、M.北京:科学出版社, 1997.6,93, 19-26.7 金骏, 林美娇 (主编).海藻利用与加工 M.北京:科学出版社, 1993, 157-160.8 明胶科学与技术编辑部信息组.琼脂 J.明胶科学与技术, 2005, 25 (3):123-130.9 肖红晓.卡拉胶与琼脂复配特性及其在凉粉中的应用 J.广州食品工业科技, 17 (3):22-24.10 达仁.迅猛过热的琼脂市场现状及前景 J.中外食品,2005, 12:59-60.11 朱肇阳.凝胶型糖果第五部分琼胶及琼胶软糖 J.食品工业, 1992, (5):2-7.12 顾仁勇, 傅伟昌, 杨万根.琼脂南瓜软糖的制作工艺 J.
26、食品与发酵工业, 2004, 30 (2):133-134.13 陈明发.琼脂在食品工业中的应用OL.htp:/ 2005-12-4.14 郑州联创食化商贸有限公司.琼脂 OL.htp:/ 刘梅森, 何唯平, 陈胜利.魔芋胶、琼脂及他拉胶对软冰淇淋品质影响研究 J.中国乳品工业, 2005, 33 (11):17-20.g W K3 膜过滤、分离、纯化、脱盐、浓缩专家世杰是专业致力于膜分离技术研发和膜分离系统制作的高科技股份制公司, 是中国膜工业协会理事单位。公司拥有先进的陶瓷微滤、陶瓷超滤、陶瓷复合 (特种)、有机超滤、纳滤、反渗透以及工业化膜集成工艺技术, 专业为客户提供全方位的膜技术咨询
27、 (膜技术服务与支持)、成套膜分离系统设计、制作、安装、调试、维护、操作培训以及膜分离单元的工艺设计、工艺创新、工艺整合等专业服务。世杰成套膜分离系统成功应用领域涉及食品工业、饮料工业、植物提取、色素、食品添加剂、生物发酵、生物医药、中药、医药化工、精细化工、环保、石油和资源回收等。世杰膜分离系统可经济、高效地实现各类物料的澄清、除菌、除杂、过滤、分离、纯化、脱盐以及浓缩过程。世杰在国内率先成功开发出了首条应用在植物提取、生物发酵和精细化工领域的新型膜法集成工艺;并在大力推进膜技术产业化升级的同时有力地带动相关行业工艺、装备、技术的升级和产品的更新换代, 提高相关行业产品在其同行中的市场占有率和竞争力。与此同时, 世杰还不断致力于行业间的技术交流与合作, 加强与高校、院所和科研单位的横向联系, 不断吸收先进经验,开拓创新膜工艺! dHtp:/www.sjm-, |!
