海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的应用

海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的应用王姣姣;杨晓光;秦志平;王志英;史杰【摘要】海藻酸丙二醇酯(PGA)具有优良的乳化性、增稠性、膨化性、耐酸性和稳定性等性能，是一种新型的乳化稳定剂，在食品中的应用日趋广泛.随着消费者对食品风味、品种的要求不断提高,PGA以其独特的性质和丰富的原料来源，被应用在各种食品当中.介绍了PGA的化学性质、分子结构特性以及物理特性,并对其在多种食品中的应用现状进行了综述，旨在为扩宽PGA的应用范围及深入研究其作用机理提供参考.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷)，期】2016(000)007【总页数】3页(P70-72)【关键词】海藻酸丙二醇酯;食品;主要特性;应用【作者】王姣姣;杨晓光;秦志平;王志英;史杰【作者单位】石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄050000;石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄050000;石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄050000;石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄050000;石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄050000【正文语种】中文【中图分类】TS202.3食品添加剂对食品工业的发展十分重要，相当数量和种类的加工食品若要进一步提高其感官品质和质量，都离不开添加剂在其中的有效应用。近年来，我国低pH范围的食品和饮料发展非常迅速，由于海藻酸丙二醇酯(PGA)具有独特的胶体特性和增稠性、稳定性、乳化性、悬浮性、成膜性以及能形成凝胶的能力［1］，因此，海藻胶常作为食品添加剂应用于食品工业生产中。海藻酸丙二醇酯也称藻酸丙二醇酯、藻酸丙二酯，是一种从褐藻中提取并经酯化处理的新型增稠剂。PGA主链是由a-L-古洛糖醛酸和B-d-甘露糖醛酸组成，这2种糖醛酸在PGA分子中的比例和位置都决定着PGA的黏度、胶凝性、对离子的选择等特性，尤其是对有钙离子存在时的胶凝作用，其分子中的丙二醇基为亲脂端，可以与脂肪球结合；分子中的糖醛酸为亲水端，含有大量羟基和部分羧基，可以和蛋白质结合。海藻酸丙二醇酯是食品用稳定胶体中唯一具有稳定和乳化双重作用的天然稳定剂［2］。有研究表明，志愿者在高水平(相当于175mg/kg体重)下摄入海藻酸丙二醇酯23d没有造成饮食不良或生理效应，特别是不良的毒理作用中的酶和其他敏感指标都保持不变［3］。笔者主要阐述了PGA的生理特性及其在各种食品中的应用，以期为深入研究PGA的作用机理提供参考。海藻胶作为食品添加剂用于食品中正是由于它具有的独特的胶体特性和增稠性、稳定性、乳化性、悬浮性、成膜性以及能形成凝胶的能力，而其衍生物PGA与海藻酸相比，有着不少优势，在食品中的应用有其独到之处。因为海藻酸原来的部分羧基被丙二醇酯化，并部分被适当的碱中和，所以PGA可以溶于水中形成黏稠胶体，并能溶于有机酸溶液，于pH3~4的酸性溶液中能形成凝胶，但不会产生沉淀，抗盐性强，即使在浓电解质溶液中也不会盐析，对钙和钠等金属离子很稳定。也就是说，PGA能改善酸在食品中的稳定性，还能阻止因为钙和其他高价金属离子在食品饮料中所引起的沉淀作用［4］。PGA具有较大的分子量，是一种高分子量食品级多糖。黄明丽根据凝胶渗透色谱(GPC)标准曲线，结合PGA洗脱体积，计算得出PGA分子量范围为1900-2400kD［5］。PGA的黏度与其浓度之间存在着半对数线性关系(R2=0.9740);在pH2-10范围内，PGA的黏度几乎无变化，但当pH>11时，PGA的黏度下降;PGA与羧甲基纤维素(CMC)具有良好的增黏效应，但与海藻酸钠之间的效应较复杂［6］。PGA是剪切变稀的假塑性非牛顿流体，浓度越高，触变性越大。PGA溶液黏度随其质量分数、蔗糖添加量的增加而增加，随pH的升高而降低。较低NaCl(0.01和0.10mol/L)时PGA溶液的黏度降低，NaCl浓度较高时(1.00mol/L)溶液的黏度增加。PGA具有黏弹性，在低频率区域体系以黏性为主，高频率区域体系以弹性为主，G'与G”的交点受浓度和pH及温度的影响［7］。PGA除具有胶体性质外，由于其分子中含有丙二醇基，故亲油性大，乳化稳定性好，在食品和饮料的生产中可以被用作为一种性能优良的天然起云剂［8］。PGA溶液的亲脂性可有效地用作奶油、糖浆、啤酒、饮料及色拉油的稳定剂。酯化度越高，PGA溶液的亲脂性与表面活性越强，因此，当利用PGA的亲脂性时，应选用高酯化度产品，此外要尽量使用低黏度产品。近年来，PGA因其独特的性质被广泛应用于多种食品中。PGA在部分食品中的作用及参考用量见表1。王晓梅等通过对搅拌型橙汁酸奶感官质量和稳定性的研究，确定了其最佳工艺要点和适用的PGA复配稳定剂配方［10］。结果表明，PGA0.2%+单甘酯0.1%+NaH2PO40.05%的复配稳定剂在搅拌型橙汁酸奶中的稳定效果优于PGA单体稳定剂。卫晓英等将不同量的PGA添加到原料乳中进行发酵，对其特性进行检测［11］。在添加PGA后，酸乳的黏度显著增大，且形成了触变环。试验表明，PGA不同的添加量能不同程度地影响酸乳的结构，以0.20%的添加量的效果最好；此时样品的持水力上升10.9%，乳清析出量下降26.0%，硬度8g。范素琴等研究不同用量的海藻酸丙二醇酯对调配型酸性乳饮料稳定性的影响［12］，通过单因素试验确定海藻酸丙二醇酯在酸乳饮料中的最适用量，并通过正交试验确定调配型酸乳饮料复配乳化稳定剂的最佳配方：海藻酸丙二醇酯0.20%、羧甲基纤维素钠0.25%、高酯果胶0.10%、蔗糖酯0.015%。刘海燕研究表明，PGA在发酵乳中可以与其他配料完全融合，在发酵期间的任何pH范围内均可使用［13］。PGA在发酵乳制品中不仅充当稳定剂的作用，还可以提供乳化作用使含脂的发酵乳制品平滑、圆润，口感会更好，能够赋予发酵乳制品天然的质地口感，同时能够有效地防止产品形成不美观的粗糙凹凸表面，使产品夕卜观平滑亮泽。赵六永等选用牛乳和椰果果粒为原料，对产品稳定剂的选择进行了研究，确定了最佳的配方［14］。通过试验筛选出较好的稳定剂组合为羧甲基纤维素钠0.40%，结冷胶0.14%，果胶0.14%，海藻酸丙二醇酯0.03%；并验证了产品在保质期内的稳定性，试验结果显示，稳定剂配方达到了产品要求。对确定的最佳配方进行多方面的考察，产品稳定性、果粒悬浮性在保质期内都表现良好，所选择的最佳配方符合产品要求。王金华等对榨汁工艺饮料配方及稳定性等方面进行综合研究，最终确定饮料的最佳配方为：黑莓原汁20%，蓝莓原汁10%，糖含量8%，羧甲基纤维素(CMC)0.105%，海藻酸丙二醇酯0.613%，黄原胶0.015%，由此配方制得的饮料感官评价最高，稳定性最好［15］。林日高以沙田柚汁与西番莲汁为主要原料，对沙田柚汁与西番莲汁复合饮料的加工工艺进行探讨［16］。结果表明，当沙田柚汁14%，西番莲汁12%，白砂糖10%,黄原胶0.02%，羧甲基纤维素钠0.15%，海藻酸丙二醇酯0.10%,pH为3.8时，复合果汁饮料风味最佳。刘长海等为了改善啤酒泡沫的性能，研究了多种食品添加剂对啤酒泡沫性能的影响［17］。其中，海藻酸丙二醇酯是良好的泡沫改良剂，加入30mg/L可以显著提高啤酒的泡沫持久性。张立群等在啤酒中添加适量的PGA，考察其对啤酒泡沫的稳定性和泡持力的影响［18］。研究表明，PGA可明显提高泡持力，泡沫变得更洁白细腻，挂杯更持久，即使遇到油脂或杀菌洗涤残留物也能抗破裂，无异味，且对成品酒的保质期无影响。杨艳等通过粉质仪测定了PGA对面粉粉质特性影响，经TPA全质分析、蒸煮试验和感官鉴评，研究PGA添加量对面条硬度、黏着性、拉伸收缩比等指标的影响［19］。结果发现，PGA对面条品质改良效果较为明显，其在面条中最适添加量为0.3%。蛋糕有着绵软而有弹性的结构，细密而紧韧的组织，滋润而嫩爽的口感，深受广大消费者的喜爱。但是在长期放置过程中，蛋糕会出现结构粗糙、松散干硬、弹性和风味变差等老化现象，使产品质量下降。张娟娟等利用正交试验优化出蛋糕品质改良剂的配方：海藻酸钠0.15%，海藻酸丙二醇酯0.15%，黄原胶0.10%，在此条件下进行验证试验，检测后发现复配型蛋糕品质改良剂能改善蛋糕面糊比重，提高蛋糕质构特性和感官评分，使蛋糕弹性较好，硬度显著降低，老化程度明显较小，显示蛋糕的品质良好［20］。PGA作为一种新兴的稳定剂，能改善酸在食品中的稳定性，具有良好的增黏效应、黏弹性以及乳化稳定性，这些特性使得PGA被广泛应用于酸奶、乳饮料、果汁饮料、啤酒、面制品等食品和饮料的生产中。近年来对其报道及研究越来越多，但大多都集中在应用试验，对其应用范围的扩展和作用机理都欠缺深入的研究