1、果膠及其在食品中的應用.果膠的定義及概念年，法國人首次從胡蘿卜肉根中提取出一種物質，能夠形成凝膠，他將提取物質命名為“”，中文譯為“果膠”果膠是一種在所有較高等植物中都能發現的結構性多糖，它被廣泛地應用于各類食品，如果凍、果醬、酸乳、酒類、糖果等。規模性工業生產中常用柑橘皮、蘋果渣作為生產果膠的原料，它們是果汁生產的副產品。自從第一次提取出果膠以來，人們一直致力于其的性質、結構、功能與應用的研究。目前，果膠因具有良好的凝膠、增稠、穩定等性能，而被廣泛應用于食品、醫藥、化工、紡織等行業，對改善人們的生活發揮了積極的作用。!果膠粉末果的細胞壁中。長期以來，【一1糖苷鍵連接起來的畏合物:，主要成分是

2、一半夕卜，果膠還含有一些非糖成分匕分分子式如下：果膠的結構由主鏈和側鏈兩部分組成：主鏈是長而連續的，平滑的ai連續的一半乳糖醛酸聚糖單元的直鏈形成的髙聚半乳糖醛酸（）部分，側鏈是由短的呈毛發狀的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖（）部分構成的。復雜的中性糖側鏈連在鼠李糖半乳糖醛酸聚糖上?；瘜W結構式如下：果膠的分類及其性能酯化度是果膠分類的最基本指標，也是與果膠的各種應用性質密切相關的指標，比如膠凝性、增稠性、蛋白穩定性等。所以，只要一提到果膠，我們必須要講到果膠的酯化度。果膠的酯化度的定義是果膠分子中酯化的半乳搪醛酸單體占全部半乳糖醛酸單體的百分比稱為果膠的酯化度（），也就是我們所說的值。酰胺化果膠的酰化度

3、則表示酰化的半乳糖醛酸單體占全部半乳鋼鐵酸的百分比。一般果膠的最大酰化度不超過5根據值的不同，商業化果膠可以分為高酯果膠、低酯果膠和酰胺化果膠。3果高1酯果膠高酯果膠（）是指酯化度大于的果膠。高酯果膠的酯化度決定了果膠的凝膠速度和凝膠溫度。這可通過“快凝”和“慢凝”高酯果膠名稱反映出來。表1果膠的性質崗用途分類酯化度艇膠比所需痕低可琳性固形物雷量/%凝膠化M主解用逢聲醬+果凍（充填時間斑威凝膠化溫度72-80558095高匚番茄醬，乳制品，采汁鈦料辟的椅定擁等高酣果膠中速65*725570-SC県臂，果凍磁肘間謝適丁連續抑工）.筆汁乳飲料或果卄故料等的轅絶劑等54-65CC果盞*果涼f充妙時仙

4、超疏凝臉覽溫度JJ低人蛋糕血旨、蛋白孔液零的椅宦劑萼中曲果膠45*53煒質介于導LM之飢具有腫感受性a柞肖堆黏總定劑或膠襯幣冋單獨或商英他糊料井用轉脫酯型擬膠舉2M）熱可逆性低鞘黑醫含乳果施，番櫛普,*T低碗果膠0班乳制甜，甜點痔、冰果尊的槻定師觀蹴脫酯型（醸就對20-40n熱可逆性低糖柴醬.熱可速性謝包果讀，蓉種架扁“嬰求不:嚴格）U床.巧克擊漿，葉司等低2酯果膠低酯果膠（）是指酯化度低于的果膠。商業化低酯果膠一般是從含有高酯果膠的植物原料中生產出來的。控制條件，采用溫和的酸或堿處理，可將高酯果膠轉化成低酯果膠。如果在堿脫酯過程中，使用氨水處理就能得到所謂的酰胺化低酯果膠，在酰胺化低酯果膠分

5、子中，除了半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯外，還包含有半乳糖醛酸酰胺。Lowmeltioxylpectines（LM）DE50%卜LMConvenlionalpectinsLMC）DE50-DA=0pLMA（nid從dpectinsLMA）DE50-DA25COdHCCOCOCMrODOH映COO1*果膠等級商品高酯果膠通常要標準化，即按年委員會所訂的果膠標準方法給予標準化，結果以一級表示。即在標準條件下一份果膠的凝膠達到標準強度所需要的酶蔗糖份數。標準條件如下：折光儀測定溶解固體量為2H；凝膠強度用法，在內測定達到折光儀測定溶解固體量為2H；凝膠強度用法，在內測定達到大多數的商品高酯果膠都標準化為

6、級。低酯果膠可以用極相似的程序進行試驗，但沒有可以被普遍接受的標準。果膠所用試驗條件在各試驗中如溶解固體量、鈣含量和都各不相同。凝4凍時間和凝凍溫度商品高酯果膠通常是在特定條件下使標準化為某個凝凍溫度或凝凍時間。高酯果膠的凝膠化開始得較遲，即不是在凝膠化體系低于凝凍溫度時立即開始，而是有一定的滯后。因此，人們常常不取測量凝凍溫度這一指標，而是取在所控制的溫度下系統冷卻至固化所需要的時間。正確的凝凍時間實驗方法曾由提出。凝凍時間測定程度是由和所提出，并被大多數人所接受。待測凝膠按測定法進行配制。將配制的試樣尚處于液態時調節至,注入一置于水浴的標準玻璃杯中，凝凍時間取自開始注入至明顯的凝膠態出現的

7、時間。商品“快凝”果膠的凝凍時間值為，而“慢凝”果膠的凝凍時間值為5有一種利用凝膠化發生時熱傳導性發生變化這一性質來測定凝膠溫度的方法。還有一種是在食品流變儀上作小幅振蕩試驗的方法。果5膠的穩定性高酯果膠在范圍內是相當穩定的。當大于時，失穩現象就會發生，半乳糖醛酸主鏈會解聚。失穩機制是緊接糖苷鍵的酯化羧基的斷裂（如下圖）。所以在大于時高酯果膠僅在室溫下穩定。當溫度逐步升高時，高酯果膠分子快速解聚，其凝膠特性完全丟失。而低酯果膠的在高時穩定性比高酯果膠好。0H0IICITT%OH0H0IICITT%OHXCHj折光儀測定溶解固體量為2H；凝膠強度用法，在內測定達到折光儀測定溶解固體量為2H；凝膠

8、強度用法，在內測定達到折光儀測定溶解固體量為2H；凝膠強度用法，在內測定達到折光儀測定溶解固體量為2H；凝膠強度用法，在內測定達到果膠的卩失穩機制果膠分子對熱較為穩定。在時.，5果膠分子只有在高溫下才發生鏈解聚。如果在體系中加果膠分子對熱較為穩定。在入糖，有利于改善果膠的熱穩定性。F面這個圖可以直觀的表示對果膠穩定性的影響:對果膠穩定性的影響果膠的生產現狀有關資料表明：全世界果膠的年需求量在萬噸左右，世紀末全世界果膠的年需求量達到了噸，并以每年的速度增長。據不完全統計，我國每年的果膠需求量約在噸以上，而靠從國外進口。目前世界上果膠的生產商主要集中在英國、丹麥、法國、德國、以色列及瑞士等國。果膠

9、的來源果膠的工業生產幾乎元例外地都使用柑橘皮，或蘋果渣作為原料，它們是果汁或果子酒生產的副產物。蘋果渣中約含的果膠干基，柑橘皮中則含。從應用角度來考慮，柑橘和蘋果果膠可以有同樣使用效果。柑橘果膠微呈乳色或淺棕色，而蘋果果膠則常常是顏色較暗。據文獻介紹，果膠原料也可采用制糖工業的甜菜渣，、向日葵籽盤籽用以榨取食用油、芒果皮等。甜菜渣果膠在英國和德國是在第二次世界大戰時投產的，隨后在瑞典和俄羅斯生產。甜菜渣果膠在所有的實際應用中，內在質量要差于柑橘果膠或蘋果果膠，這是因為：（1存，在著乙酸酯化；分子量相對地低；存在著大量的中性糖側鏈。果膠的生產過程果膠生產工藝中關鍵是提取和沉淀兩個步驟。目前,國內

10、外研究者在這兩個步驟做了許多探索,并加以改進降低果膠生產成本提高果膠得率?，F分述如下：沉淀（暑丙醇）果膠醫膠你洗潦酸化異丙醇）干燥杲膠酸膠體沉淀（暑丙醇）果膠醫膠你洗潦酸化異丙醇）干燥杲膠酸膠體腑種申和（.弱戚化畀丙醇）提取廢隆分再（離心和過濾）濃縮鋸鹽沉淀濃縮干燥粉碎果3膠原料預處理果膠原料的預處理各不相同。如果是鮮皮渣應及時處理，以免原料中產生果膠酶類水解作用，使果膠產量或膠凝度下降。先將鮮果皮攪碎至粒徑，將原料置于蒸氣或沸水中處理，以鈍化果膠酶的活性，殺酶后的原料再在水中清泡，并加熱到壓去汁液，用清水漂洗數次，盡可能除去苦味、色素及可溶性雜質4。如果是干皮渣，在生產前，要浸漂復水，除雜后

11、利用。果4膠的提取果膠浸提一般有酸萃取法、離子交換法、草酸銨提取法、微生物法、微波法、鹽提取法等。國內多采用酸萃取法，國外這幾種方法都有使用。鑒于超聲波提取法是目前廣泛運用于天然植物有效成分提取的一種新技術，也有人在探討用此法來提取果膠。4.4酸.提1取法水解酸的種類很多，生產中多用鹽酸。傳統的無機酸提取法是：將洗凈、除雜預處理好的果皮用無機酸（如鹽酸、硫酸、亞硫酸、硝酸、磷酸等）調節一定值，加熱-并不斷攪拌恒溫然后將果膠提取液離心，分離，過濾除雜（提取用水最好經過軟化處理），得到果膠澄清液。該法的缺點是果膠分子在提取過程中會局部水解，反應條件也復雜，過濾時速度較慢，生產周期長，效率低。據文獻

12、報導5，在上述無機酸中亞硫酸的效果最好。目前酸提取法正在朝著混和酸提取法的方向發展。4.4離.子2交換法該法的工藝流程是：將處理過的柑桔皮脫水后粉碎，再與離子交換樹脂和水制成濃漿液（原料一般先與倍左右水混和，加入一定的離子交換劑，調節料漿的值到）在攪拌下加熱過濾，分離出不溶性的離子交換劑和廢渣，即得到含有果膠的濾液。在這一流程中，酸首先可以使原果膠溶解，生成纖維素果膠多糖復合物；其次，酸使非水溶性大分子降解，果皮中多價陽離子溶出，陽離子交換樹脂通過吸附陽離子（、等離子對果膠有封團作用，影響果膠轉化為水溶性果膠從而加速了原果膠的溶解），提高了果膠的質量和提取率；最后，陽離子交換樹脂可以吸附相對分

13、子質量為50以0下的低分子物質，解除果膠的一些機械性牽絆，因而也就提高了果膠的質量和提取率。據文獻報導該法可使果膠得率上升門。用離子交換法，使提取液中離子交換到樹脂上，不影響果膠提取，果膠產率比用無機酸提取法高，且產品質量高，生產周期短，工藝簡單，成本低，是一種經濟上可行的提取方法7。4.4微.生3物法坂井拓夫等經試驗發現：帚狀絲孢酵母及其變異株能從植物組織中分離出果膠。其原理是把帚狀絲孢酵母接種到植物組織中，經過靜止、攪拌、振蕩培養或者在酵母培養基中培養后，用所得的培養液或該培養液的提取物作用于植物組織中，隨著微生物的生產，產生了能使果膠從植物組織中游離出來的酶，這種酶能選擇性分解植物組織中

14、的復合多糖體。從而可有效地提取出植物組織中的果膠。日本的等人就利用微生物發酵從中國蜜桔皮中萃取出了果膠，不用對原料進行處理，避免了過濾時的麻煩。采用微生物發酵法萃取的果膠相對分子質量大，果膠的膠凝度高，質量穩定，提取液中果皮不破碎，也不需進行熱、酸處理，具有容易分離，提取完全，具有低消耗，低污染、產品質量穩定等特點。從發展潛力來看，其具有廣闊的前景。果5膠的沉淀上述提取液經過濾或離心分離后,得到的是粗果膠液,還需進一步純化沉淀,一般有以下幾種方法。4.5醇.沉1淀法醇沉淀法是普遍使用而且最早工業化的方法。其基本原理是利用果膠不溶于醇類有機溶劑的特點,將大量的醇加入果膠的水溶液中,形成醇一水混合

15、溶劑將果膠沉淀出來,一般將果膠提取液進行濃縮,再添加60的異%丙醇或乙醇,使果膠沉淀,然后離心得到果膠沉淀物,用更高些濃度的異丙醇或乙醇洗滌沉淀數次,再進行干燥、粉碎即可。此法工藝簡單,所得果膠色澤好、灰分少,影響這一過程的主要因素是所用醇的價格以及醇的回收問題。4.5鹽.析2法鹽析法是果膠與金屬離子形成不溶于水的果膠鹽使果膠從溶液中分離。金屬鹽用量少。果膠沉淀不完全；用量太大，既浪費又使后面的脫鹽操作受影響。鹽析法可以不用濃縮果膠液而直接沉淀，能耗低。但工藝條件較難控制，產品灰分高，溶解性差。張晨等習確定鋁鹽法工藝條件為值4飽和硫酸鋁溶液，C,鹽析，脫鹽液濃鹽酸，乙醇，用量，脫鹽，得率接近2

16、4。鹽析法與乙醇沉淀法相比較，后者得率較高，但乙醇用量大，濃縮耗能高，成本高；而鋁鹽法相對得率較低，成本也較低，但沉淀時雜質含量較高。干6燥干燥技術對果膠的品質有著重要的影響。一般干燥技術有常壓低溫干燥、真空干燥、冷凍干燥、噴霧干燥。常壓干燥設備簡單，即在溫度低于以下干燥。但這種方法耗時，干燥后的產品溶解性差，色澤較深；真空干燥和冷凍干燥后所得果膠色澤較淺，溶解性也好，果膠性質也沒有發生大的改變，但該生產要求技術設備的費用大，生產成本高；噴霧干燥，即用噴霧干燥機直接將濃縮液噴霧得到粉末狀果膠產品。目前國外多用噴霧干燥技術，可以省去果膠沉淀，但其對前處理要求嚴格，比如果膠濃度要高，且除雜要徹底，

17、因此具體在生產過程中要根據生產能力和生產果膠的原料來選擇與之相適宜的干燥方法。5影.響凝膠化的因素果膠的應用基于它具有形成凝膠的能力，它的凝膠化只發生在某些條件下。決定它是會發生凝膠化和是否會影響到凝膠的特性.其影響因素有溫度，果膠濃度，共存溶質如蔗糖的濃度和離子如的濃度。這些因素影響的程度如何影響到凝膠化，取決于果膠的分子性質，如分子量，酯化度，酰胺化度，半乳糖醛酸主鏈位或位上乙酯基團的存在，以及不均一性。所有影響凝膠化的因素相互間都有一定的影響，各因素的作用都將影響到其他因素的作用。在面的介紹中討論某一因素時將嚴地設定其他因素都保持不變。時，低酯果膠幾乎是立即凝膠化，而高酯果膠的凝膠化有一

18、時間上的滯后。一旦形成凝膠，高酯果膠凝膠不可能再熔化，但低酯果膠在大多數情況下可以再熔化和反復再凝膠化，即所謂有熱可逆性。商品果膠按標準化程序在一定的條件下標準化為可重復測得的凝凍溫度或凝凍時間。但需要注意的是，凝凍溫度含有受到預凝膠化的危險，即在生產過程完成之前已發生了凝膠化，這就會在凝膠化進行時，體系的機械攪動而成為碎凝膠而誤把這些凝膠當作凝膠強度弱的凝膠。果2膠濃度在果醬和果凍中，典型的果膠濃度范圍從（高酯果膠在約等于時凝凍）至（酰胺化低酯果膠在約等于時凝凍）所用的果膠的濃度與可溶固體濃度有關。固定所有其他因素的水平，增加果膠用量使所得凝膠的凝膠強度提高。值典型的高糖果醬高酯果膠，的約為

19、-低糖果醬考慮到其味道的原因，其酸性可以稍低些。在這些值附近，的降低通常有助于發生凝膠化，對于高酯和低酯果膠凝膠來說，凝凍溫度提高；而高酯果膠凝膠的凝凍時間則縮短。高酯果膠在超過約.時和低酯果膠在約6時，通常都無法形成凝膠。在高酯果膠中，低酯化度果膠需要的凝膠化要低于高酯化度的果膠。在用葡萄糖取代蔗糖加于果膠時，凝凍溫度更依賴于，而凝凍速度的控制將更為困難。共4存溶質的濃度某些溶質能降低游離水濃度和活性，只有當它以高濃度存在于高酯果膠溶液中時才能發生凝膠化。在食品應用中，蔗糖即是這種溶質，其用量必須至少達到5。增加其用量，將提高其凝凍溫度和所得凝膠的凝膠強度。低酯果膠凝膠化時不需要這類可溶性固

20、體，但增加可溶性固體，對于凝凍溫度和凝膠強度有正效應。離5子濃度低酯果膠只有在二價陽離子存在時才發生凝膠化，而對于果膠酸鹽或酯化度極低的果膠來說，在一定的條件用鉀離子也能發生凝膠化。大多數二價陽離子都是有效的，但只有用于食品應用。增加的濃度，將提高凝膠強度和凝凍溫度，其分子模型如圖所示。對于高酯果膠凝膠的形成來說，不需要使用二價陽離子。分6子量用分子量較高的果膠制得的凝膠的強度大于用分子量較低的果膠制得的凝膠。這對于高酯果膠以及低酯果膠都是正確的。這一依賴關系更多地是對破裂強度，而未破裂的凝膠強度的測定則較少。果膠在食品中的應用果膠一直是人類食品的天然成分，是/食品添加劑聯合委員會推薦的公認安

21、全的食品添加劑。果膠作為凝膠劑廣泛用于生產果醬、果凍、果脯、蜜餞、軟糖、焙烤食品與飲料，還可作為增稠劑和穩定劑添加于果汁、乳制品。低熱量果醬果醬類加工，在國已有悠久歷史，果醬產品深受老人和兒童喜食。但是,，患果醬類加工，在國已有悠久歷史，果醬產品深受老人和兒童喜食。但是,，患有高血壓、冠心病的人則需要食用低熱量的食品，這就必須降低果醬中的含糖量。如選用高甲氧基果膠時，果醬或果凍中必須含有的固形物其中蔗糖含量很高）但是，如選用低甲氧基果膠時，產品中的固形物在50以下即可形成凝膠，如低糖草莓果醬:草莓50，%砂糖36，%水13，酰胺化低甲氧基果膠0.，6%檸檬酸0.。4%這種果醬，含固形物僅42，

22、%而熱量卻降低了30以%上。由于草莓和水中含有足夠的+因此無需再加鈣鹽。乳2品和酸乳飲料酸乳制品酸甜適口，清香宜人，具有降低血清膽固醇濃度，提高胃腸消化能力等作用。在酸性乳飲料中應用的果膠都是高甲氧基果膠。高甲氧基果膠可有效地穩定酸牛奶制品并改善其風味，還可作為穩定劑使牛奶和果汁結合成含牛奶蛋白質、礦物質及果汁的重制飲料。高甲氧基果膠膠溶效果好、口感好、增粘作用小以及容易被人體所吸收的特點，在國外市場上已被廣泛應用，是飲用型酸奶、果汁奶以及其他多種酸性乳飲料的主要穩定劑。果膠用于酸乳飲料的制作，其常用的配方是：酸乳酪90.，4砂%糖9%，高甲氧基果膠0.。6此%法可將果膠直接加到冷卻已發酵的牛

23、奶制品中。由于形成果膠酪蛋白絡合物，可防止殺菌過程中產生沉淀。糖3果果膠廣泛應用于許多傳統糖果制品中。同時，它在許多其它糖果制品中也是一種重要的質構調節劑，發揮其極佳的風味釋放性能、高度的透明性及不粘牙的品質。凝膠糖果的可按固形物含量通常在之間。約為.由了固形物含量很高，重要的是在配方中使用慢速凝結果膠及緩沖鹽，以避免應用的發生預凝膠。其標準的工藝過程：先用緩沖榆制備果膠溶液，如果配方中包含水果和糖的話。則先將糖和水果加熱與果膠溶液混合，以減少蒸煮前的水分，再把混合物加熱并蒸發到所需固形物含量。酸、色索和香精在注模時加入。果膠凝膠還可用注入淀粉或橡膠模于的方法制作，也可在大方盤中成型后再切割。

24、在一些中性糖果中，可以使用低酯果膠作為膠凝劑。另外，高酯及低酯果膠也廣泛應用于糖果夾心物中。這種夾心物然后再用常見的巧克力漿進行浸涂掛衣，或者注模成軟心豆糖粒。面4包高甲氧基果膠對水分吸附力強，能增加面團的量，且對面團的鮮度、軟硬度和安定性都有明顯改善。因此，含有果膠的面團能有效提高面團的延展性，可提高面包最后的烘焙體積。以漢堡面包為例，添加果膠可在維持現有面包體積的條件下減少30面粉的用量。果膠能夠有效延長面包的架售時間，且在正常的架售時間內，添加果膠的面包能保持較好的軟硬度。飲5料如今低糖軟飲料占有巨大的軟飲料市場份額，但降低甜昧劑用量可能會影響傳統飲料的口感和感官質量。這可以通過添加.。

25、加.的高甲氧基果膠得到補償。高甲氧基果膠作為懸浮劑添加在含有果肉的療效果汁飲料中，不僅能與鈣離子發生膠凝作用，減少果肉沉淀形成難于分散的硬物質，實現果粒均勻懸浮，還可賦予果汁優良的風味，提升口感，克服了海藻酸鈉的假塑性差、膠腥味大、濁度大的缺點：添加高甲氧基果膠的飲料還有健胃、解除鉛中毒等保健作用。6.冷6凍食品果膠能減緩冷凍時晶體的生長速度、減少融化時糖漿的損失和改善冰制品質構。對凍融水果起穩定作用的是和果膠。低甲氧基果膠能改善在冰淇淋制品中的水果的品質。果膠通過控制冰晶大小從而改善凍藏食品的質構。在雪糕中，果膠能阻止風味物質和色素逸出。果膠用于制備凝膠布丁甜食時，不需要冷凍，就能生產出具有布丁稠度的甜食。焙7烤夾心料焙烤夾心也可以叫做焙烤果醬，是水果制品一種。焙烤果醬是焙烤工業中的重要原料。不管應用在面團表面或內部，焙烤夾心料通常必須具有好的熱穩之性，足夠低的水分活度以盡量減少水分從餡料轉移到