卡拉膠是一類從海洋紅藻中提煉出來的親水膠體!因?yàn)樗哂泻芎玫哪?、增稠、乳化、成膜、穩(wěn)定分散等特性,并具有膳食纖維的功能,所以在食品工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
卡拉膠的主要應(yīng)用
(一)在冷飲食品中的應(yīng)用
在冰淇淋生產(chǎn)中,卡拉膠可增加冰淇淋的成型性和抗融性,提高冰淇淋在溫度波動時(shí)的穩(wěn)定性,卡拉膠與蛋白發(fā)生絡(luò)合作用,能控制油脂的聚附與凝固,加強(qiáng)油脂的分散性,控制油脂與蛋白質(zhì)的相互作用,從而提高乳蛋白在受熱時(shí)的穩(wěn)定性;改善起泡,形成細(xì)微且穩(wěn)定的氣泡,從而提高膨脹率;幫助產(chǎn)品成型,防止收縮;改進(jìn)擴(kuò)縮性,改良結(jié)構(gòu),提高均一性、穩(wěn)定性和抗融性,使脂肪和其他固體成分分布均勻,防止乳漿分離,防止冰晶在制造與存放時(shí)增大,使冰淇淋組織細(xì)膩,結(jié)構(gòu)良好,潤滑適口,放置時(shí)不易融化,從而使冰淇淋的生產(chǎn)更趨簡單合理,操作方便,利于控制質(zhì)量。通常用量為0.01%~0.03%。
(二)在肉制品中的應(yīng)用
卡拉膠可以使產(chǎn)品彈性好,切片性好,韌脆適中,嫩滑爽口??ɡz用于火腿及火腿腸,最主要的是提供適當(dāng)?shù)谋K?,并且由于它能夠與蛋白質(zhì)絡(luò)合,提供了相當(dāng)好的組織結(jié)構(gòu),使產(chǎn)品細(xì)膩、切片良好、口感好,是制作火腿必用的添加劑。
在全肌肉制品生產(chǎn)的應(yīng)用中,卡拉膠是通過鹽水的注射添加到肉制品中。就這方面的應(yīng)用,最重要是保持卡拉膠在不溶解、分散的狀態(tài)下,使鹽水的黏度能維持在低水平,從而方便進(jìn)行注射。κ-型卡拉膠便是理想的選擇??ɡz在鹽水中的不溶解性(分散性),是由添加了磷酸鹽(通常用三聚磷酸鹽)和氯化鈉、低于5℃的冷水來控制。其原理是磷酸鹽和食鹽溶解后所形成的離子環(huán)境有利于卡拉膠的分散;而高離子濃度防止了κ-型卡拉膠分子膨脹,把它保持在不卷曲狀態(tài),使鹽水的黏度較低。
事實(shí)上,低黏度的鹽水在多針頭全肌肉的注射處理中,可以防止壓力的形成,避免針頭閉塞的情況出現(xiàn),并降低橫紋肌束中結(jié)締組織被撕裂的現(xiàn)象出現(xiàn)。通過控制鹽水溫度和配料的添加順序,配以適當(dāng)?shù)淖⑸涮幚砗娃D(zhuǎn)鼓按摩技術(shù),能有助不同κ-型卡拉膠含量的鹽水發(fā)揮的功能。此外,對鹽水中卡拉膠的含量作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,也能有效地把熟肉制品的水分損失控制在總注射量的5%以下。
對于肉制品品質(zhì)的改善:卡拉膠的作用是與蛋白質(zhì)產(chǎn)生膠凝效應(yīng),使肉質(zhì)形成完整的組織結(jié)構(gòu),這是生產(chǎn)加工肉制品的關(guān)鍵??ɡz-蛋白質(zhì)的相互作用取決于一系列因素,包括蛋白質(zhì)變性的程度、離子種類和濃度、pH、濃度、加工溫度、蛋白質(zhì)的種類與質(zhì)量等。簡單來說,通過以靜電控制卡拉膠中帶負(fù)電荷的硫酸酯基團(tuán)與球蛋白質(zhì)中帶正電荷的氨基團(tuán)之間的鍵,在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下,就能為卡拉膠結(jié)構(gòu)提供額外的穩(wěn)定性。
而另一種卡拉膠-蛋白質(zhì)的鍵合,則是通過在卡拉膠中的硫酸酯基團(tuán)和分布在蛋白質(zhì)分子中帶負(fù)電荷的羧基之間二價(jià)陽離子的聯(lián)系而形成。普遍使用的二價(jià)陽離子是鈣離子,鎂離子也具有相同功能。值得注意的是,陽離子若是添加過量,特別是使用水解蛋白質(zhì)和在過度處理(高熱)時(shí),卡拉膠-蛋白質(zhì)便會出現(xiàn)凝結(jié)或沉淀的現(xiàn)象。
ι-型卡拉膠在高濃度離子的環(huán)境中,例如用于加工肉制品的鹽水中,其分子結(jié)構(gòu)會膨脹,部分更會溶解,從而使鹽水的黏度過高,如果在全肌肉中注入添加有ι-卡拉膠的鹽水,制品就會出現(xiàn)許多“拉緊痕記”,造成軟組織質(zhì)感差、劣。因此,ι-卡拉膠并不適用于全肌肉或熟肉制品注射用鹽水。相反,對于全肩塊瘦肉和細(xì)斬拌肉結(jié)合制成的產(chǎn)品,或全絞細(xì)肉、細(xì)斬拌肉制品(香腸或法蘭克福腸),通過使用ι-卡拉膠,或ι-和κ-卡拉膠混合物(常與增效劑如補(bǔ)充蛋白質(zhì)、膠或淀粉一起使用),可獲得的肉質(zhì)感和穩(wěn)定性。由于這些產(chǎn)品的全部肉料都是采用細(xì)斬拌肉餡或肉糜,鹽水的黏度便顯得不重要,也就解決了ι-卡拉膠的使用問題。在大多數(shù)的情況下,所有配料都會在絞肉或斬拌的設(shè)備中添加到肉料中,讓配料在制成及貯存前,可獲得更均勻的分布,卡拉膠更可進(jìn)行水合作用。在深加工肩塊肉或細(xì)斬拌肉制品時(shí),肌肉纖維會被切成細(xì)塊,這樣,肉蛋白、水分與卡拉膠相互間就能發(fā)揮更大的作用,從而獲得更佳的效果。
除此之外,在機(jī)械去骨肉(MDM)中添加l-卡拉膠,也能改進(jìn)其加工產(chǎn)品的肉質(zhì)強(qiáng)度和持水性。若不添加任何配料,這些肉質(zhì)特性很差。在MDM等這些高蛋白、低脂肪的肉制品中使用ι-型卡拉膠還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是它能控制成品在蒸煮前及蒸煮后水分的流動性,以及產(chǎn)品凍結(jié)-解凍的穩(wěn)定性。同時(shí),ι-卡拉膠亦能在低脂肉制品中模仿脂肪的特性,給消費(fèi)者一種高脂熟肉制品的口感而又不含脂肪的熱量。此外,在高脂肉制品中應(yīng)用時(shí),如香腸和小香腸,ι-卡拉膠能與卵磷脂產(chǎn)生相互作用,有助于肉制品維持乳化及水分的穩(wěn)定性,從而減少蒸煮失重,并使制成品有更好的感官接受性。全肌肉、肩塊肉或細(xì)斬拌肉餡產(chǎn)品的肉料來源,可根據(jù)產(chǎn)品所需的質(zhì)量要求或消費(fèi)者的口味等而有所不同,例如豬肉、牛肉、羊肉等,既可單獨(dú)進(jìn)行加工,又可配上以卡拉膠為基本穩(wěn)定劑的配料,生產(chǎn)出不同質(zhì)感和營養(yǎng)價(jià)值的肉制品。在全肌肉、細(xì)斬拌肉餡及混合肉制品的加工中,大多使用卡拉膠作為主要的穩(wěn)定劑,以維持水分及肉質(zhì)的穩(wěn)定性。至于如火雞、雞和鴨等各種禽肉制品,由于其蛋白質(zhì)的水合性能比豬肉、牛肉、羊肉差,故更需要配料的輔助來保持肉質(zhì)及水分的穩(wěn)定性。不過,雖然在深加工禽肉制品中,卡拉膠的用量比在豬肉、牛肉、羊肉制品中為高。但根據(jù)規(guī)定,卡拉膠在肉制品中的整體含量,不能超過總配方的1%,而在較多水分的加工配方中,通常可補(bǔ)充額外的蛋白質(zhì)及其它增效劑如膠和淀粉等,來控制卡拉膠對肉類組織和水分穩(wěn)定的作用。
(三)在乳制品中的應(yīng)用
卡拉膠能使牛乳產(chǎn)生凝凍作用,起凝凍賦形作用。在可可乳、可可麥乳精和可可糖果漿中起懸浮和穩(wěn)定作用。在酸牛奶、軟干酪和奶油中,可穩(wěn)定乳狀混合物,誘發(fā)膠凝的形成。
加可可粉制成的可可牛乳,其可可粉常發(fā)生沉淀,但加入卡拉膠作穩(wěn)定劑則能使可可粉均勻分散在牛乳中,防止可可粉的下沉。由于卡拉膠具有獨(dú)特的與牛乳中的酪蛋白起絡(luò)合反應(yīng)的性能,可以防止牛乳制品(如乳酸飲料等)發(fā)生凝聚沉淀作用。卡拉膠是對蛋白的穩(wěn)定劑。
(四)在果酒和啤酒生產(chǎn)中的應(yīng)用
卡拉膠可作為澄清劑,也可以作為泡沫穩(wěn)定劑。果酒和啤酒中含有一些膠體狀物質(zhì)使酒混濁、發(fā)生沉淀,必須加入澄清劑澄清,但是一般的澄清劑難以將這些物質(zhì)完全除去,而且花費(fèi)時(shí)間長,卡拉膠作為一種澄清的輔助濾劑,能使凝沉作用完全且快速。
(五)在人造蛋白質(zhì)纖維和人造肉生產(chǎn)中的應(yīng)用
生產(chǎn)人造蛋白質(zhì)纖維,蛋白質(zhì)溶液必須經(jīng)過老化過程以增加溶膠的黏度,這樣花費(fèi)時(shí)間長,成本高,而且蛋白質(zhì)濃度低時(shí)或蛋白質(zhì)不純時(shí)難以紡絲。加入卡拉膠和褐藻膠后,蛋白質(zhì)溶液不須經(jīng)過老化過程,濃度低或沒經(jīng)過純化的蛋白質(zhì)也同樣可用于紡絲,而且還能改善紡成的纖維的強(qiáng)度和吸水性。例如用脫脂后的花生粒作原料,用pH8.5的稀堿液提取蛋白質(zhì),過濾去渣,濾液中加入適量的卡拉膠和褐藻膠,加熱、放冷,再過濾,溶液的黏度在0.1~0.5Pa·s之間,將此蛋白質(zhì)溶液經(jīng)噴絲頭噴到凝固液中,再水洗,便得到人造蛋白纖維。經(jīng)過壓榨后的大豆、棉子和乳蛋白等也可用于生產(chǎn)人造蛋白纖維。
有了人造蛋白纖維便可以進(jìn)一步用它生產(chǎn)人造肉,這時(shí)卡拉膠用作黏合劑。由于卡拉膠分子上帶有硫酸基,它能與蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成絡(luò)合物,從而將蛋白質(zhì)纖維聯(lián)結(jié)在一起,結(jié)成塊狀,形成人造肉。
(六)用于生產(chǎn)水果凍和布丁
卡拉膠因具有獨(dú)特的凝膠特性而成為果凍首選的凝膠劑,以卡拉膠制成的水果凍富有彈性且沒有離水性。
(七)用于糖果制造
用卡拉膠生產(chǎn)透明水果軟糖在我國早已有生產(chǎn),它爽口不黏牙,而且其透明度比用瓊脂做得更好,且價(jià)格較低。用于生產(chǎn)一般的硬糖和軟糖,能使產(chǎn)品口感滑爽更富彈性,黏性小,穩(wěn)定性增高。
(八)用于飲料制造
有些水果汁當(dāng)放置時(shí)間稍長時(shí),其中所含的細(xì)小顆粒就會下沉,影響外觀,即使經(jīng)過高壓均質(zhì)也不例外。加入卡拉膠作懸浮劑和穩(wěn)定劑,能使細(xì)小的果肉顆粒均勻地懸浮在果汁中,大大減緩其下沉的速度,果汁的貨架壽命比用黃原膠的要長。同時(shí),由于卡拉膠的黏度較低,不易造成糊口,并能改進(jìn)飲用時(shí)的口感。
(九)用于罐頭制造
在普通類罐頭以及魚或肉等罐頭中作凝固劑效果都很好。用卡拉膠作凝固劑不受產(chǎn)品含可溶性固形物的含量與pH的限制,無論加糖與否,也不論是在酸性、中性,還是堿性,都可形成凝膠,其適用性比明膠和果膠大。
(十)用于面包、奶油點(diǎn)心制造
新鮮的面包其面包心軟而富有彈性,但放置時(shí)容易老化,面包的硬度和脆性都逐漸增大,面包的特殊風(fēng)味也逐漸消失,加入卡拉膠(0.012%~0.02%)能增加其保水能力,從而延緩老化。
卡拉膠的發(fā)展
我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760—1996)規(guī)定:卡拉膠可按生產(chǎn)需要適量用于各類食品。聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家委員會2001年取消了卡拉膠日允許攝取量的限制,確認(rèn)卡拉膠是安全、無毒、無副作用的食品添加劑。安全無毒的特性已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA) 所確認(rèn)。
1844年,卡拉膠首次從海藻中分離出來,工業(yè)生產(chǎn)開始于1930年代,中國早在公元前600年就已經(jīng)使用卡拉膠(杉藻屬)了,而愛爾蘭大約在公元400年使用這種物質(zhì)。
卡拉膠最早在歐美國家廣泛應(yīng)用,目前全世界生產(chǎn)的卡拉膠占海藻提取食用膠的第二位。
近年來,卡拉膠在國內(nèi)外發(fā)展迅速,需求量大增。其獨(dú)特性能不能被其他樹脂所代替,使得卡拉膠工業(yè)迅速發(fā)展,現(xiàn)在世界卡拉膠的年總產(chǎn)量已遠(yuǎn)超過瓊脂的產(chǎn)量,應(yīng)用前景廣闊。
我國卡拉膠的研究起步較晚,直到1985年才形成真正意義上的卡拉膠工業(yè)化生產(chǎn),,其中80%用于食品或與食品有關(guān)的工業(yè)。雖然對卡拉膠在食品領(lǐng)域的應(yīng)用研究有很大進(jìn)展,但是在卡拉膠存在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、定性定量分析以及卡拉膠生物技術(shù)方面的基礎(chǔ)性研究與國際研究水平還存在一定的差距。畢竟我們的工業(yè)化起步晚,差距的縮小并趕超,唯有用心去做就好。