卡拉胶在中性乳饮料中的作用机理

二、卡拉胶与牛奶 的作用机理及流变学特性
*’作用机理
卡拉胶在食品中所遇到的 !" 范围内都是强负 电性。它可与其他带电的大分子，例如蛋白类相互 起反应产生各种各样的效应：粘度升高、形成稳定 胶体或沉淀作用。卡拉胶+蛋白相互反应的结果在 很大程度上由系统的 !" 值和蛋白质的等电 !" 值 而定。 卡拉胶可与牛奶中的 !+酪蛋白起作用而形成 匀相的三维空间网状结构，而在网的内部可捕捉住 水、盐类和颗粒。
图三
?7<<7 卡拉胶牛奶凝胶流动曲线图 "9!): ?7<<7 卡拉胶
可以稳定可可颗粒和脂肪浮液。 参考文献
。食品工 +9 林梅西，防止花生奶分离、沉淀现象的措施 ［ @］ 业， +,,- $!( 。饮料工业， !9 丘华，解决果奶饮料沉淀的技术关键 ［ @］
因此牛奶与卡拉胶之间形成的弱凝胶/低塑变 值 （ 2&345 67483）足以保证中性乳饮料中固体颗粒 的稳定。例如在朱古力奶中使用 "9"!:;"9"#: 的
状结构，一种凝胶，而在网的内部可捕捉住水、盐类和颗粒。本文叙述了其作用基理。 关键词 卡拉胶；中性乳饮料；作用机理。
在受控条件下凝胶成型是卡拉胶最重要的一种
一、卡拉胶的结构和凝胶特性
!"卡拉胶的结构
卡拉胶 （ 或称角义菜胶）是用水或碱液提取某 一种红藻纲植物 （ 红海藻）而得到的，它是一种亲 水胶体，主要由半乳糖硫酸酯钾、钠、镁和钙以及
合作用有影响，而 丙三醇必须是非常 大的量才有明显的 影响，当存在的溶 质不止一种时，它
图一
卡拉胶三种主要的结构形式
们对水合作用的联
% .9 %
・ 产品开发 ・ 合影响在通常情况下是加成的，而知道其个别的效 应就可预料其综合的影响。 当 !"#$ 时卡拉胶溶液最稳定，!" %&’( 时不 能加热，!"!) 时卡拉胶溶液能承受剧烈加热。
# 、 ()**) 型 卡 拉 胶 ： 由 ! （ ! !#） %’% 半 乳 糖 %&% 硫酸盐键和 " （ ! !&） %#"$% 脱水 %’% 半乳糖
的部分硫酸酯基所组成。
$ 、 +,-) 型卡拉胶：所有 ’% 半乳糖基 上 的 &% 位上衍生有硫酸酯基团和在 #"$% 脱水 %’% 半乳糖基 上衍生有 .%硫酸酯基团。 % 、 /)012) 型 卡 拉 胶 ： 在 " （ ! !&） %’% 半 乳糖基上有两个硫酸酯，而在 ! % 键 合 的 半 乳 糖 上 &%硫酸盐上有不等量的 .%硫酸盐。 ."卡拉胶的胶凝特性
卡拉胶溶于水不溶于大多数有机溶剂，影响卡 拉胶在水中的溶解度的因素有卡拉胶的类型、平衡 离子、温度、34 值、以及其它溶解物等。()**) 型卡拉胶亲水性和溶解性较差，钾盐形式的 ()**) 型卡拉胶不溶于水，需加热才能使它成为溶液，钠 盐形式的 ()**) 型卡拉胶易溶解。+,-) 型卡拉胶的 亲水性和溶解性较好，钾盐形式不溶于冷水。
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中国乳业
卡拉胶在中性乳饮料中的作用机理
朱良工 林劲松 王丹 周水明 丛林
（ 黑龙江省乳品设计研究院，哈尔滨 !5889$ ） （ 国家乳业工程技术研究中心培训部） （ 乔富食品工业有限公司 北京 !888:5 ） 摘要 卡拉胶能够与牛奶蛋白质里称为 ()**) 酪蛋白的 （ ()**)%;)<=>? ）部分起反应，结果形成三度空间网
’%型
用钾离子凝胶最强的 有弹性和凝聚力，不脱水收缩 高 稳定
(%型
不凝 不凝 无 不稳定
#"$%脱水半乳糖共聚物组成。
卡拉胶是一种线型半乳聚糖结构，是由半乳糖 残基交替地通过组成的 ! （ ! !#） 键 和 " （ ! !&） 键连接的半乳聚糖。由 " （ !!&）键连接的半乳糖 主要由 #"$% 脱水 %’% 半乳糖，并部分或全部半乳糖 单位上接有硫酸酯基团。 卡拉胶有三种主要的结构形式 （ 如图 ! ） ：
酪蛋白带电相同但不互相排斥，形成稳定的三维网 状结构。 牛奶含有大量的钙离子，卡拉胶与 !+酪蛋白 之间反应的一种解释为两分子之间形成钙桥。但这 种理论不能完全解释卡拉胶与 !+酪蛋白间的相互 反应，因为没有钙离子存在时，卡拉胶与 !+酪蛋 白也起反应。 大约 *./ ）组成 !+酪蛋白是由大量的氨基酸 （ 的，其中有些正电荷较其它的强。在 !+酪蛋白的 0/ 和 **( 残留基之间存在者一个广阔的正电荷区， 这样的负电荷和正电荷氨基酸的分布在 "+酪蛋白 或 1#2* 酪蛋白都没有发现。!+酪蛋白的正电荷还 是足够大的，因而使它与卡拉胶之间有可能进行静 电相互作用。但 !+酪蛋白与卡拉胶之间的相互反 应并不是引起乳制品胶凝化的原因。卡拉胶在冷却 到低于胶凝温度时，部分卡拉胶分子与在水系统中
/)012) 型卡拉胶及其所有的盐形式都能溶解。
卡拉胶的溶解速度和溶解度受到存在的其它溶 质的影响，主要原因是与卡拉胶竞争可用的水，因 此改变了多糖化合物水合作用的状态。无机盐类对 卡拉胶影响最大，特别是当阳离子为钾时，!"567
."86氯化钾就足够阻止 ()**) 卡拉胶在常温下的溶 解。586 以上的蔗糖 对 ()**) 卡拉胶水
性质。 ()**) 和 /,-) 卡拉胶的结构使部分的二个分 子能形成被称为双螺旋线的结构，这些双螺旋线与 直 链 分 子 粘 合 成 三 维 空 间 网 状 的 凝 胶 。 /)012) 卡 拉胶的结构不能形成这样的双螺旋线。
卡拉胶的胶凝特性
&%型
阳离子的影响 凝胶的类型 与槐豆胶的协同效应 冻结解冻的稳定性 用钾离子凝胶最强的 强而脆，会脱水收缩 高 不稳定
/ #" /
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一样形成双螺旋体，然而 !+酪蛋白+卡拉胶的相互 反应加强了网状结构，使牛奶系统胶凝所需的卡拉 胶量大大小于使水系统所需的卡拉胶量 （ 约为后者 的 * 3 (） 。例如在牛奶中 /’/(45/’*4 浓度的 6789:7 卡拉胶所能产生的粘度若在水系统则需要 /’(45*4 浓度才能产生相类似的效果。
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0’流变学特性 !+卡拉胶没有触变性，当 !+卡拉胶水凝胶受
到切变时，它的破坏是不可逆的 （ 图 0） 。
!+酪蛋白是一种蛋白质，有一带正电荷和负电 荷的终端，而其总的电荷性取决于介质的 !" 值， 在等电点时蛋白质的总电荷是零。!+酪蛋白的等电 点为 !"#,’, 而低于 ,’, 时蛋白质是正电性，在 !" 为 ,’, 以上时蛋白的整体是负电性。因卡拉胶带负 电荷，它与介质的 !" 值无关，在 !" 值低于 ,’, 时 !+酪蛋白与卡拉胶所带电性相反，卡拉胶+!+酪蛋 白络合物将沉淀。在 -" 值大于 ,’, 时卡拉胶与 !+
图二
;7!!7 卡拉胶水溶液流动曲线图 *’(/4;7!!7 卡拉胶
图二
;7!!7 卡拉胶水溶液粘度曲线图 *’(/4;7!!7 卡拉胶
但 !+卡拉胶+牛奶蛋白络合物所生成的弱凝胶 当受到切变力时就断裂了，而流动则变成假塑性， 当切变力减少时凝胶就重新形成，显示其触变性能 （ 图 &） 。
图三
<=>7 卡拉胶水凝胶流动曲线图 /’&/4<=>7 0’//4? 氯化钠
+ 0$ +
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三、结论
+9影响卡拉胶在水中的溶解度的因素有卡拉胶
的类型、平衡离子、温度、<= 值，以及其它溶解 物等。
!9卡拉胶在冷却到低于胶凝温度时，使牛奶系
统成胶凝所需的卡拉胶量大大小于使水系统所需的 卡拉胶量 （ 约为后者的 + > )） 。
#9在中性奶中使用 "9"!:;"9"#:的 ?/卡拉胶就
!/卡拉胶就可以稳定可可颗粒和脂肪的悬浮液。
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—“ —— !""# 亚洲食品配料及技术展”与上海光大会展中心的不解之缘
“ !""# 亚洲食品配料及技术展” $%&’ !""#( 将于明春 # 月 ) 日至 # 月 * 日一如既往的在上海光大会展中心与广大业内人 士见面。 上海光大会 “ 亚洲食品配料及技术展”是 “ 食品配料展”在亚洲的系列展事之一。于 +,,- 年首次登陆上海，并且选择 “ 展中心”作为展览会场。从此结下了不解之缘。一年一度的光大之约，至今已经有五个年头。 明春， “ ，将再 度 选 择 上 海 光 大 会 展 中 心 作 为 展 览 会 场 。 同 时 ， 我 们 特 别 将 !""# 年 的 展 !""# 亚洲食品配料及技术展 ” 会提前至 # 月，选择与 .华东进出口商品交易会 . （ # 月 +/* 日）同期举办。主办单位的这一特别安排将更大程度地为数以万计 的海内外参展商提供时间上的便利，也会给广大参展商创造更多的商机。届时， !""# 亚洲食品配料及技术展再度火爆申城的 场面，相信会令您有不少收获。 中国目前是世界上最大的消费品市场。随着消费水平的提高，中国市场将成为商家关注的焦点。为了让中国 的 食 品 企 业 走向世界，为了让世界了解、 接 触 中 国 的 食 品 行 业 。 欧 洲 博 闻 有 限 公 司 在 上 海 搭 建 起 了 这 样 一 个 平 台 /// “ 亚洲食品配料及 技术展览会” 。 欧洲博闻有限公司是 “ 亚洲食品配料及技术展”的主办单位，该机构是世界上举办食品配料展最权威的机构。她在 +0 年 前创办了 . 食 品 配 料 展 . （ ，该展被业界称为 “ 食品配料展”之父，如今已经发展成世界上规模最大，最有影响力的盛会。 %&） 其全球系列展会每年吸引 *"1""" 观众， #1""" 展商奔赴参观参展。