卡拉膠的性質、類型和生產工藝

2003年7月25日，《重慶新京報》發表了一篇題為《無注射肉》的文章，引起了社會的關注。卡拉膠是什么?有沒有毒性?卡拉膠(也稱鹿角菜膠或鹿角藻膠,英文名Carrageenan)是一種具有商業價值的親水凝膠(屬天然多糖植物膠),主要存在于紅藻綱中的麒麟菜屬、角叉菜屬、杉藻屬和沙菜屬等的細胞壁中。卡拉膠是由1,3-β-D-吡喃半乳糖和1,4-α-D-吡喃半乳糖作為基本骨架,交替連接而成的線性多糖類硫酸酯的銨、鉀、鈉、鎂、鈣鹽和3,6-脫水半乳糖直鏈聚合物所組成。根據半酯式硫酸基在半乳糖上所連接的位置不同(也就是組成和結構的不同)卡拉膠可分為7種類型:k-卡拉膠、L-卡拉膠、r-卡拉膠、λ-卡拉膠、υ-卡拉膠、φ-卡拉膠、ξ-卡拉膠,其相對分子質量一般介于1×105～5×105之間。目前工業生產和使用的主要有k-(Kappa)型,L-(Lota)型和λ-(Lamda)型3種。尤其以k-型為多見。目前國內的卡拉膠的生產以進口的麒麟菜為主要原料,由于進口麒麟菜原料受到限制,近來正積極研究利用沙菜為原料來提取卡拉膠。1kara膠結構3種基本型號卡拉膠的結構式如圖1所示。2卡拉膠的制備國內卡拉膠的生產以麒麟菜、沙菜為主要原料,一般工藝流程如下:原料→堿處理→洗滌至中性→提膠→過濾→冷卻切條→凍結脫水→解凍→干燥→成品卡拉膠生產的關鍵工序為堿處理、提膠精制和脫水干燥。這3個工序的處理工藝科學與否不但影響卡拉膠的性能和質量,而且對卡拉膠的提取率和生產成本有著重要的影響。3卡拉膠的溶解卡拉膠產品一般為白色至黃褐色粉末,無臭、無味,有的產品稍帶海藻味。卡拉膠形成的凝膠是熱可逆性的,即加熱融化成溶液,溶液放冷時,又形成凝膠。在熱水或熱牛奶中所有類型的卡拉膠都能溶解。在冷水中,卡拉膠溶解,卡拉膠的鈉鹽也能溶解,但卡拉膠的鉀鹽或鈣鹽只能吸水膨脹而不能溶解。卡拉膠不溶于甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇和丙酮等有機溶劑。4由于卡拉膠的質量標準見表15卡拉膠的黏度和凝凍性卡拉膠并無毒性,具有凝固性、溶解性、穩定性、黏性和反應性等特點,所以在食品工業生產上可用作凝固劑、增稠劑、乳化劑、懸浮劑、黏合劑、成型劑和穩定劑。(1)干的粉末狀卡拉膠穩定性很強,長期放置不會很快降解,在室溫下存放超過1年其強度無明顯損失。在中性或堿性溶液中卡拉膠很穩定(pH=9時最穩定),既使加熱也不會發生水解。在酸性溶液中,尤其是pH=4以下時易發生酸催化水解,從而使凝凍強度和黏度下降;成凝凍狀態下的卡拉膠比溶液狀態時穩定性高;在室溫下被酸水解的程度比溶液狀態小得多。生產中為了減輕含有卡拉膠的酸性食品在消毒加熱時可能發生的水解,常采用高溫、短時消毒方法。(2)卡拉膠黏度的大小因所用的海藻種類、加工方法和卡拉膠的型號不同,差別很大。有的水溶液能形成凝膠,其凝固性受某些陽離子的影響很大;全部成鈉鹽的卡拉膠在純水中不凝固,加入鉀、銨或鈣等陽離子能大大提高其凝固性。在一定范圍內,凝固性能隨陽離子濃度的增加而增強。卡拉膠k-型和L-型僅在有鉀離子或鈣離子存在時,才能形成凝凍;k-型鉀的作用比鈣的作用大,稱為鉀敏感卡拉膠;L-型鈣的作用比鉀的作用大,稱為鈣敏感卡拉膠。這些凝凍都具有熱可逆性。一般λ-型卡拉膠黏度最高,k-型黏度最低,一般商品卡拉膠的黏度約在5cP～800cP之間。(3)卡拉膠可與多種膠復配,有些多糖對卡拉膠的凝固性也有影響。如添加黃原膠可使卡拉膠更柔軟、更黏稠和更有彈性,黃原膠與L-型卡拉膠復配可降低食品脫水收縮,k-型卡拉膠與魔芋膠相互作用形成一種具彈性的熱可逆凝膠,加槐豆膠可顯著提高k-型卡拉膠的凝膠強度和彈性,玉米和小麥淀粉對它的凝膠強度也有所提高,而羥甲基纖維素則降低其凝膠強度,土豆淀粉和木薯淀粉對它無作用。(4)L-(Lota型)卡拉膠與鈣離子能產生最大的凝凍強度,形成一個完全不脫水收縮的富有彈性和非常黏的凝凍。所有溶解于熱牛奶中的卡拉膠產品,冷卻時都有生成凝凍的能力,就連有陽離子存在也不會發生凝凍的λ-(Lamda型)卡拉膠,當其含量達到牛奶質量0.20%,都能生成牛奶凝凍。(5)1%濃度的卡拉膠溶液pH=7,呈中性。6不能被人消化的植物纖維卡拉膠用作天然食品添加劑已有多年的歷史,它是一種無害而又不能被人消化的植物纖維,用途非常廣泛。國外的卡拉膠商業性生產是從20世紀20年代開始的,我國則從1985年開始生產商業用卡拉膠,其中80%用于食品或與食品有關的工業。6.1卡拉膠在水果軟糖中的應用卡拉膠具有形成半固體狀凝膠的特點。卡拉膠是制作水果凍的一種極好的凝固劑,在室溫下即可凝固,成型后的凝膠呈半固體狀,透明度好,而且不易倒塌。也可用卡拉膠添加營養物質做成果凍粉,食用時加水溶化非常方便,還可作牛奶布丁和水果布丁的凝固劑,具有泌水性小,組織細膩,黏度低,傳熱好。用豆沙作羊羹時,可加入卡拉膠作凝固劑。用卡拉膠作凝固劑制成的水果凍罐頭,食用和攜帶都很方便,其中加有水果,營養成分比一般的水果凍更好。卡拉膠也可作肉類罐頭的凝固劑。在制作透明水果軟糖中用卡拉膠作凝固劑,軟糖的透明度好,水果香味濃,甜度適口,爽口不粘牙。在一般硬糖中加入卡拉膠,能使產品均勻、光滑,穩定性增高。6.2冰淇淋的制作干的卡拉膠粉末很穩定,長期放置不會很快降解;卡拉膠的溶液在微堿性或中性時很穩定,但在酸性情況下便不穩定,容易發生水解。卡拉膠可作冰淇淋的穩定劑,使脂肪和其他固體成分分布均勻,防止乳漿分離以及冰晶在制造與存放時增大,使冰淇淋組織細膩、結構良好、潤滑適口。制作嬰兒食用的牛奶和豆奶食品需要加入卡拉膠,能使脂肪和蛋白質穩定,不會分離。在咖啡或茶的提取物中加入卡拉膠作穩定劑,可制成干粉狀或膏狀,這樣的產品用熱水沖開即可飲用,非常方便。在水果酸奶中加入卡拉膠,能使產品均勻而又穩定,以防止熱和酸的分解,增加果肉的懸浮和減少泌水性。6.3可減少飲酒壓力卡拉膠能作水果汁的懸浮穩定劑,在果汁中加入卡拉膠,能使果肉顆粒均勻地懸浮在果汁中,減緩下沉速度,并能改進飲用時的口感。在可可牛奶中加入卡拉膠,卡拉膠能與蛋白質起反應,使可可粉懸浮而不下沉。6.4卡拉膠印花西式奶油點心、大型蛋糕等西點,在其表面有很多花樣或文字裝飾,在裝飾物中加入卡拉膠,能使花紋成型好,不易變形或倒塌,而且不粘包裝紙。在制作奶酪制品時,加入卡拉膠,能形成穩定的膏狀體,保持形態,防止泌水。6.5蛋白質反應卡拉膠是一帶負電荷的高分子多糖,分子上帶有半硫酸酯基團,能與蛋白質反應。卡拉膠作澄清劑常用于酒、醋、醬油等,在啤酒生產中,卡拉膠作為澄清劑,除去使啤酒發混的蛋白質,使產品澄清透明,效果很好,同時還能提高啤酒的掛杯能力和啤酒泡沫的穩定性。6.6卡拉膠的加入卡拉膠能形成高黏度的溶液,是由于它們無分支的直鏈型大分子結構和聚電解質的性質所造成的。在醬油、魚露和蝦膏等調味品中加入卡拉膠作增稠劑,能提高產品的稠度和調整口味。用卡拉膠調制西餐的色拉效果也很好。制作紅豆醬時可加入卡拉膠作增稠劑、凝固劑和穩定劑,使產品分散均勻,口感好。重慶的屠宰商販就是利用卡拉膠的增稠性能將其注入肉中,使肉色看起來鮮嫩,重量增加。6.7海岸粘合劑卡拉膠能形成高黏度的溶液,在果醬或魚子醬等罐頭中可用卡拉膠作凝結黏合劑,效果很好。7卡拉膠的應用卡拉膠,這種純天然物質具有強烈的反應性、能形成凝膠和高黏度溶液、高穩定性等優異性能,與蛋白的反應性在所有水溶性高分子中絕無僅有。令人滿意的彈性、透明度及溶解性能擴展了其應用范圍;安全無毒的特性已被聯合國糧農組織和世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會(JECFA)所確認,廣泛應用于食品工業、化學工業及生化、醫學研究等領域中。因此近年來,卡拉膠在國內外發展迅速,需求量大增。其獨特性能不能被其