结冷胶是美国Kelco 公司于1978 年继黄原胶之后开发的又一新型微生物胞外多糖。结冷胶是由伊乐假单胞菌(少动鞘脂单胞菌)以葡萄糖单糖或双糖为底物,进行特定生物发酵后,经加工制成。1988 年,日本批准在食品中使用,1992 年获得FDA 权威论证,欧共体1994 年正式列入食品安全代码,我国1996 年批准其作为食品增稠剂、稳定剂使用。2010 年12 月颁布了GB 25535-2010 结冷胶国家标准。天然形式的结冷胶称为高酰基结冷胶,酰基经碱脱除后,可得到低酰基结冷胶。低酰基结冷胶在国内的开发已有十多年的时间,应用已得到很好的推广,其用量每年也在快速递增。
高酰基结冷胶的凝胶机理及特性
高酰基结冷胶在水中加热时其分子呈分散的无规则线团形式,冷却时相邻的键间进一步形成规则的双螺旋二聚体,通过氢键或范德化作用力形成分子交联体,即形成凝胶。溶液中当无促进胶凝的阳离子存在时,对结冷胶溶液加热、冷却更利于这种二聚体的形成,而阳离子的介入能屏蔽静电排斥作用,促进分子内的交联作用、稳定双螺旋结构和加速双螺旋形成三维网络状结构。高酰基结冷胶是目前市场上性能最为优异的增稠剂,稳定剂之一,并具有优良的凝胶特性. 相对于其他胶体,高酰基结冷胶凝胶具有良好的风味释放性,较高的热稳定性,较好的持水性、悬浮性、热可逆的柔韧性等,这些特性成就了高酰基结冷胶在应用上的广泛性和优越性。
高酰基结冷胶的应用
在乳制品中的应用。高酰基结冷胶可直接用于乳制品中,在中性乳制品中,可单独使用0.025% ~ 0.035%的高酰基结冷胶这一胶体与应一定量的钠盐或钙盐作为稳定剂,能达到悬浮固形物、消除絮凝现象等效果,并且具有增稠、爽口等特点。在酸性乳制品中,可将0.02%~0.03%的高酰基结冷胶与0.2%~0.4%的羟甲基纤维素钠(CMC)复配,再与一定量的钙盐配伍使用作为稳定剂,其中CMC 作为保护剂,高酰基结冷胶能起到悬浮固形物,增稠、稳定的作用。在发酵酸乳中,则可以再复配一定量的瓜尔豆胶作为保护剂,以防止蛋白絮凝沉淀,高酰基结冷胶在乳制品中代替卡拉胶、明胶、海藻胶和果胶的使用,还有以下优点: 具有与酪蛋白相溶- 低反应性,不会形成挂壁、低用量、良好的结构复原特性。
在果汁、悬浮饮料中的应用。与黄原胶相比,高酰基结冷胶具有优越的耐酸、耐盐性,pH 稳定范围广,在酸性果汁、非透明悬浮饮料中应用更能体现出这一优点,在酸性果汁中应用,要达到同样的稳定体系效果,高酰基结冷胶添加量仅有黄原胶的1/7~1/8,并且在饮料状态、口感上相比黄原胶都具有明显的优点。在悬浮有大颗粒果肉的饮料中,相比较其他几种有悬浮性能的胶体,高酰基结冷胶也具有很低的添加量,在不复配其他胶体的情况下仅有0.025%左右,并且相比较卡拉胶、果胶、瓜尔胶等,高酰基结冷胶在悬浮饮料体系中的pH 应用范围亦广,在酸性、中性悬浮饮料中都能应用。
在植物蛋白类饮料中的应用。植物蛋白类饮料是近几年国内发展最快的软饮料行业,植物蛋白类饮料以植物果仁、果肉为主要原料,其蛋白质、维生素含量高,在饮料行业中也属于高端产品,因此饮料体系对稳定剂的性能要求也高,目前国内生产植物蛋白饮料所用稳定剂基本都是几种胶体复配而成,对配比参数、应用方法都较为严格,并且在高温杀菌后一般胶体性能损失都比较大,高酰基结冷胶应用在植物蛋白饮料中不仅耐高温性能好,本身也具有增稠、稳定蛋白的作用,单独使用时用量在0.03%~0.04% 之间,也可与其他亲水性胶体复配使用,如: 卡拉胶、瓜尔胶、刺槐豆胶等,其复配后的协同作用也能达到良好的稳定效果。
在粗粮饮料中的应用。粗粮饮料也是近几年来发展相当迅速的饮料行业,粗粮中含有丰富的的不可溶性纤维素,对人体消化系统和血液系统等身体健康都有重要作用,因此近几年来国内较多的饮料厂商都在开发粗粮类饮料,粗粮饮料的基本工艺路线为: 粗粮浸泡-熟化- 磨浆- 稳定剂添加- 均质- 糊化- 灭菌- 灌装,工艺比较简单,但对稳定剂要求也是比较高,效果不好容易出现絮凝沉淀、析水等现象,粗粮饮料体系中的淀粉含量较高,本身稠度比较大,添加胶体的量不宜过大,否则会影响口感,但也要起到稳定的作用,高酰基结冷胶的使用相比其他胶体而言,均具备上述要求,添加量低0.025% 左右,稳定效果好,并且适合饮料的糊化和高温灭菌程序。
在肉制品中的应用。传统的肉制品如火腿肠、香肠、肉排等大部分都是使用黄原胶或明胶作为赋形剂,起稳定肉制品结构组织状态的作用,近年来也有较多的生产商用高酰基结冷胶作为肉制品赋形剂,相比较其他胶体而言,高酰基结冷胶在火腿肠中应用具有更好的耐温性、持水性、弹性,使体系更饱满,也具有更爽口的口感。在肉排中应用,高酰基结冷胶的高粘性能更好地起到粘合肉块的作用,使肉排的食用效果更为丰富。
在其他食品中的应用。高酰基结冷胶也可在果酱、面点、甜食中应用,在果酱中应用可使果酱直接用温开水冲调而使体系保持悬浮稳定,也可用于制作焙烤制品的涂层或浇料; 在面点中应用可以增加面制品的弹性、韧性,减少断条,改善口感,使口感更加爽口、劲道; 高酰基结冷胶具有较强的持水性,在蛋糕、奶酪等甜食中应用可以达到保湿、保鲜、保型的效果。另外,高酰基结冷胶也可以应用于冷饮、馅料等食品中。
讨论与展望
近年来,随着国内对高酰基结冷胶的逐步研究,其在多种食品饮料中应用的优越性逐步被人们所认识到,但仍没有被很好地推广,目前制约高酰基结冷胶应用推广的因素主要有: 国内开发研究起步晚,相比低酰基结冷胶,高酰基结冷胶的工艺技术要求更高,国内生产高酰基结冷胶的厂家也寥寥无几,并且国内企业对高酰基结冷胶的特性及应用研究不够深入。尤其是高难度的工艺技术造成生产成本高,市场价格也就高,虽然应用的优越性较多,但较高的成本也让很多用户望而却步。这些因素都严重制约了高酰基结冷胶的应用推广。
不过,高酰基结冷胶应用的优越性正在被越来越多的用户所认知,而国内的生产开发也在不断快速地发展,相信在不久的将来,高酰基结冷胶的生产工艺会更加成熟、应用研究更加广泛,届时价格和应用效果均会被更多的用户所接受。