明胶与海藻酸钠的增效搭配

明胶与海藻酸钠的增效搭配

海藻酸钠的复合特性及其在肉制品中的应用(2010-03-13 15:46:32)
　　杨琴 胡国华 马正智
　　海藻酸钠是一种很好的增稠剂,稳定剂和胶凝剂,用于改善和稳定焙烤食品(蛋糕,馅饼),馅,色拉调味汁,牛奶巧克力的质地以及防止冰淇淋贮存时形成大的冰晶,海藻酸盐还用来加工各种凝胶食品,例如速溶布丁,果冻,果肉果冻,人造鱼子酱以及稳定新鲜果汁和啤酒泡沫.而且海藻酸钠可作为仿生食品或疗效食品的基材,还是一种天然膳食纤维.正是因为海藻酸钠的这些重要作用,在国内外已日益被人们所重视,已经成为产销量最大的食品胶体之一.
　　含海藻酸钠复合胶在肉制品中的应用是当前国内外海藻酸钠在食品中新的重要研究应用方向之一,目前国内外有关海藻酸钠的复合作用特性及其在肉制品中的研究报道较少、较新,本文结合我们实验室的研究情况对海藻酸钠的复合作用特性及其在肉制品中的研究进展进行综述.
　　1 海藻酸钠复合作用特性研究进展
　　海藻酸钠的性质主要取决于其黏度和甘露糖醛与古洛糖醛酸的比率(M/G)；分子质量越大,其黏度也越高,而决定成胶能力大小的则是M/G值[3].Mahesh等通过微波辐射测定水解海藻酸钠M/G比值,该方法将海藻酸钠溶于草酸或硫酸后在100%微波功率下曝光使得甘露糖醛和古洛糖醛酸被分开,运用此方法测出的M/G值为0.38,与用常规方法测出的M/G值较为相似,也可以通过密度、孔隙率、黏度、旋光测量、13C NMR、红外光谱、热重分析、X射线、圆二色、摩尔质量分布以及扫描电子显微镜来验证甘露糖醛酸和古洛糖醛酸[4].海藻酸钠溶液是典型的假塑性体系,溶液的pH值、盐类性质、浓度和温度都会影响它的流变性[5].
　　海藻酸钠与钙离子形成的凝胶,具有耐冻结性和干燥后可吸水膨胀复原等特性.海藻酸钠的黏度影响所形成凝胶的脆性,黏度越高,凝胶越脆.增加钙离子和海藻酸钠的浓度而得到的凝胶,强度增大.胶凝形成过程中可通过调节pH值,选择适宜的钙盐和加入磷酸盐缓冲剂或螯合剂来控制.也可以通过逐渐释出多价阳离子或氢离子,或两者同时来控制.Takahiro等研究了海藻酸钠与碳酸钙作用的流变行为.结果当海藻酸钠浓度固定(0.5% ,w/v)和内酯浓度固定(15mM),碳酸钙含量高(15mM)时高古洛糖醛酸样品形成的棒状结构具有较高的弹性；碳酸钙含量低(3.75mM)时高甘露糖醛酸样品形成的网状结构具有较高的弹性.胶体的凝胶行为在接近溶胶-凝胶时,除高甘露糖醛酸的样品在碳酸钙含量最低时,其余均被描述为渗流模型.当碳酸钙用量为7.5mM时,两种海藻酸钠样品都表现出相同的凝胶动力学[6].Michelle等研究了钠离子和海藻酸钠浓度对海藻胶体系剪切特性的影响.结果表明,浸泡在氯化钠中15小时后,平衡剪切和动力剪切模量均分别减少了63和84,浸泡在氯化钠中7天后,其特性没有进一步的变化[7].
　　海藻酸钠除能单独使用外,能和大多数天然和合成的食品胶体配合使用,效果和性价比会比单独使用要好一些[3].M.S. Tapia等研究了海藻酸钠与结冷胶凝胶复合保存新鲜木瓜,实验表明2%海藻酸钠及结冷胶为基础的凝胶能够改善水蒸气的阻力,影响气体交换,从而达到保存木瓜的目的[8].Pernilla Walkenström等研究了果胶与海藻酸钠复配的显微结构和流变行为,结果显示低M/G海藻酸钠与高酯化果胶有明显的协同增效作用,有最高的储能模量和最快的凝胶动力学,而高M/G海藻酸钠与低酰胺果胶则是较低的储能模量和较慢的凝胶动力学[9].周爱梅等研究了海藻酸钠与高甲氧基果胶复合体系凝胶特性的一些影响因素,结果表明添加适量的蔗糖可增加体系的凝胶强度、持水性以及凝胶融点；添加钙离子可生成热不可逆凝胶；而添加内酯则可诱导两种胶在单独不能成胶的条件下形成凝胶[10]. Maud′等研究了海藻酸钠与明胶复合的凝胶性质,结果表明,在特殊条件下,能得到海藻酸钠与明胶的复合凝胶.起初由于钙离子的缓慢释放而得到不可逆的海藻胶,而冷却后则得到可逆的明胶凝胶[11].Qunyi等研究了普鲁兰糖、海藻酸钠以及羧甲基纤维素(CMC)共混膜的制备及性能.结果表明,但在水中溶解较快.将海藻酸钠与CMC添加到普鲁兰糖中,水的阻力和力学性能明显降低.将总多糖浓度提高到17-33%降低了薄膜在水中的溶解时间.红外光谱表明普鲁兰糖、海藻酸钠、CMC共混膜与纯普鲁兰糖相比有羧基中较弱氢键作用[12].Maria等研究了酪蛋白酸钠、海藻酸钠或κ-卡拉胶、脂类（油酸和蜂蜡）共混的可食用性膜的拉伸性能和水蒸气渗透率,发现多糖改善了薄膜的拉伸性能,但是增加了水蒸气渗透率,这与多糖浓度有着显著的关系；而增加蜂蜡的含量能降低水蒸气渗透率[13].
　　János Bajdik等通过喷雾干燥和微胶囊技术研究了海藻酸钠与乳糖的相互作用,结果表明海藻酸钠膜的机械强度随着乳糖比较的增加而降低[14].赵谋明等研究了不同浓度明胶、海藻酸钠混合溶胶粘度变化,以及不同pH值和不同离子浓度对体系粘度变化的影响.发现明胶与海藻酸钠主要的交互作用力为二成分间静电引力,并对仿生鱼翅的生产工艺和配方进行了初步研究,得出8%明胶、2%海藻酸钠在纺丝原液pH为6.0时,制备的仿生鱼翅效果最佳[15].通过研究海藻酸钠凝胶特性的影响因素,表明形成的海藻酸钙凝胶特性较好的条件是：海藻酸钠浓度为1.5%、pH为4~5、温度为50~60℃,溶胀时间为45min,钙盐采用乳酸钙；另外,海藻酸钠与瓜尔豆胶、明胶、β-环状糊精、EDTA的协同增效作用都有利于海藻酸钙凝胶的形成[16].张亚琼等研究了在较高浓度时,随着钙离子加入量的增大,海藻酸盐体系的粘度先降至一极小值,然后迅速增大,直至有凝胶状物质生成；在较低浓度时,海藻酸盐体系的粘度变化幅度不大；在15~35℃温度范围内,Inηrel-1/T具有良好的线性关系；NaCl的加入使体系相对粘度下降.通过FTIR和DSC研究表明,Ca2+与海藻酸盐发生了相互作用,所形成的海藻酸钙复合物的热稳定性比相应的海藻酸钠高[17].文献报道以魔芋葡甘聚糖和海藻酸钠为主要原料,利用氯化钙交联制备复合凝胶,研究了复合凝胶溶胀性能的影响因素,表明复合凝胶在溶胀初期溶胀比增加很快,随着溶胀时间的延长,溶胀比增长变缓,最后达到平衡.随着魔芋葡甘聚糖含量的增加,复合凝胶的平衡溶胀比增加,当魔芋葡甘聚糖与海藻酸钠的比例大于2.5：1.5(W/W)时,复合凝胶的强度降低.当Ca2+ 浓度从1.0 mol/L增加到3.0 mo/L时,复合凝胶的平衡溶胀比由5.7降至3.6.当环境pH值为7.4时,复合凝胶的平衡溶胀比最大[18].
　　2 海藻酸钠在肉制品中的应用研究进展
　　海藻酸钠可做成各种凝胶食品,保持良好的交替形态,不发生渗液或收缩,适合用于冷冻食品中[3],同时还能降低人体内胆固醇含量、疏通血管、预防肥胖和糖尿病等作用[19].而海藻酸钠若添加到肉制品中,可改善其物理性质,增加粘度,富于其良好的口感,同时可以增加肉制品的粘着性、持水性和柔嫩性,减少营养成分损失,提高产品质量[20].但海藻酸钠会导致肉制品析水较严重等问题,一般需要复合应用.
　　2.1 海藻酸盐用作粘结剂
　　重组肉是借助于机械和添加辅料以提取肌肉纤维中的机制蛋白和利用添加剂的粘合作用,改变肉类原有的结构,使肌肉组织、脂肪组织和结缔组织得以合理的分布和转化,使肉颗粒和肉块重新组合,经冷冻后直接出售或者经预热处理保留和完善其组织结构[21],因此需要凝胶网络结构将肉与肉之间结合起来.而海藻酸盐能和许多高价的阳离子反应(镁除外)产生交联作用.当多价阳离子的含量增加,会使得海藻酸盐溶液变稠,形成冻胶.钙是最常用于改变海藻酸盐溶液的流体性质和凝胶性质的多价离子[3].因此,海藻酸钠与钙离子所形成的凝胶常用作粘结剂.研究者对海藻酸钙粘结剂在重组牛肉中的运用进行了优化研究,确定基于产品的性质和添加成分的数量,添加0.4%海藻胶,0.075%碳酸钙和0.6%乳酸为最优[22].W. J. Means等研究了海藻酸钙凝胶在重组牛排中作粘结剂的应用,从色泽、强度、口感、风味等方面得出优化成分含量为0.8~1.2%海藻酸钠,0.144~0.216%碳酸钙和500ppm抗坏血酸钠[23].有研究人员研究了在重组猪肉卷的制备中,乳酸钙的应用.通过5组实验表明,0.7%海藻酸钠、0.125%碳酸钙和0.3%乳酸钙的硬度和粘度明显较高,感官评价较好,并能延长货架期[24].
　　2.2 海藻酸盐用作保水剂
　　肉制品的持水力是衡量肉制品质量的一个重要指标,它不仅影响肉制品的色、香、味、营养成分、多汁性、嫩度等食用品质,而且还影响到产品的经济价值[20].肌肉持水力的高低直接关系到肉制品的质地、嫩度、切片性、弹性、口感、出品率等质量指标,也影响了肉类企业的经济效益.因为屠宰前管理、屠宰过程、冷藏冷冻等冷加工工艺和熟制工艺等加工过程造成的肌肉失水率高达3%~6%.我国每年由于肌肉失水造成大约310万吨肉类损失,给企业和国家带来巨大的损失.因此,必须努力提高肌肉的持水能力[21].P. J. Shand等研究了外加胶体分别与海藻酸/钙和磷酸盐复配对重组牛肉卷的性质影响,研究发现海藻酸钙与结冷胶复配使得蒸煮产率有显著改善[25].X. L. Yu等研究了用一种可食用的涂层(海藻酸钙)来提高冻肉的质量,结果海藻酸钠能够降低冻肉的解冻损失量,而且能够保持冻肉的功能特性以及能够影响总蛋白的溶解度.海藻酸钠和氯化钙的浓度都能对反应巯基有显著影响,而且氯化钙能够明显降低剪切力和pH.最佳涂层的实验条件为：0.3%海藻酸钠,7%氯化钙,反应时间是5-7分钟[26].还有研究人员就不同目数的海藻酸盐对肉制品持水力及质构的影响进行研究,结果表明,在相同工艺条件下不同凝胶强度海藻酸钠对肉制品持水力的影响是有差别的,通过对复配实验分析,得知采用0.2%的170目海藻酸钠与0.3%的卡拉胶复合可大大提高肉制品的品质和质构,其持水性达到最佳[25].通过对羊肉无磷保水剂和粘结剂的研究表明,用海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶和酪蛋白酸钠得到的海藻酸钙无磷粘结剂的羊肉样品无论是持水力还是出成率都比空白羊肉样和注入混合磷酸盐溶液的羊肉样显著提高,经冷冻处理后海藻酸钙无磷保水剂对提高羊肉保水性能和出成率仍然有效[27].袭院生等通过在牛肉和猪肉中添加淀粉、蛋白粉、海藻酸钠和钙盐、碳酸盐、磷酸盐来提高牛肉和猪肉的保水性能,结果表明：淀粉和蛋白粉能提高肌肉得率的3%-5%,嫩度稍有提高；磷酸盐能提高9.5%的肌肉得率,嫩度明显提高；海藻酸钠和钙盐能提高10%的肌肉得率,但有苦味,嫩度明显提高；碳酸盐能提高大约10%,略有碱味[28].张慧旻等将海藻酸钠和结冷胶作为脂肪替代品,改善低脂肉糜类产品的品质,结果显示在结冷胶与海藻酸钠的复配试验中,海藻酸钠对肉糜凝胶蒸煮损失的降低和保水性的提升起主要作用,而结冷胶在低浓度(0.25%)时可协同海藻酸钠显著降低凝胶蒸煮损失,同时,复合凝胶的硬度均随着海藻酸钠和结冷胶添加浓度的增加而表现出依次降低的变化规律[19].
　　3 结束语
　　海藻酸钠是一种亲水性胶体,与钙离子以及明胶、果胶、魔芋胶、卡拉胶、结冷胶等其他多种胶体有协同增效的作用,用于肉制品中能形成致密、稳定的网状结构,提高肉制品的凝胶强度、粘结性以及持水性能.今后海藻酸钠及其复合胶在肉制品中预计具有较好的应用前景.
　　——转自《中国食品添加剂》2010.1.,有删节.