亲水胶体的功能性质及其在冰品工业的应用

亲水胶体的功能性质及其在冰品工业中的应用林少雯博士简介1978文革后中国首届硕士研究生1981挪威卑尔根大学营养学文凭1984英国里丁大学食品营养科学博士1987美国明尼苏达大学食品营养科学博士后1988美国默克凯尔可公司正研究员1991美国环太平洋咨询公司总裁1994国际食品添加剂技术有限公司董事经理1995

美资上海凯惠食品添加剂有限公司董事长/总裁凯惠二十五年1994林少雯博士、默克凯尔可公司、辉瑞食品科

学集团，在美国合资注册“国际食品添加剂

技术有限公司1995上海凯惠食品添加剂有限公司正式开业2004通过HACCP食品安全体系认证通过ISO22000、ISO9001、FSSC22000、HALAL和“社会责任体系”的认证开业25，凯惠公司从未出过任何重大质量和安全事故，是食品行业尤其是冰品行业中高档复配稳定剂的领军人物经营策略食品质量方针：质量、创新、服务定位行业顶端30%的客户提供全方位整体系的咨询服务“它山之石，可以攻玉”洋为中用，开发适合中国市场的顶尖产品强强联手，与上市公司——爱普公司建立战略合作伙伴关系，更好的服务客户凯惠公司的主要客户坚持“门当户对”三观一致的原则，和优质客户一起努力规范市场、开发市场、引领市场联合利华复配胶体/胶体原料最主要供应商伊利冰品集团复配胶体最主要供应商蒙牛冰品集团复配胶体最主要供应商长达二十余年的稳定客户包括中国大陆一线市场上几乎所有主要的冰品制造商：美怡乐、田牧、中街、德氏、美伦、奥雪、鼎喜、天冰、佑康、好阿婆、碰碰凉、大桥道等冰品稳定剂的起源与发展（1）年代事例62AD

古罗马皇帝尼罗食用由雪、果肉、果粒和蜂蜜组成的冷食13世纪

马可•波罗将亚洲的水冰配方传入欧洲1300一1700

冰淇淋由欧洲移民传入美国1812

美国第二任总统就职盛典上享用冰淇淋1851美国首家冰淇淋工场开工1915

冰品“稳定剂”的概念正式问世〔J.H.Frandsen〕冰品稳定剂的起源与发展（2）“天然”冰淇淋工业化生产冰淇淋原料成本高低稳定体系乳蛋白，磷酸盐，乳磷酯亲水胶体，乳化剂料液粘度低高货架寿命低高生产控制难易受温度波动影响大小抗乳糖结晶劣优成品口感冷感冷不冷冰品稳定剂的起源与发展（3）

冰品稳定剂的选择易与水冰基料混合对基料的粘度与搅打性有良好作用改善冰品的质构对冰品的熔化性能有良好作用抑制冰晶（及乳糖结晶）增长的能力用量成本“复配”原理与实践技术含量（加和作用，助剂作用）质量稳定使用方便替客户节省人力资源价格上的竞争性提供“增值”服务为食品添加剂正名没有食品添加剂就没有现代化的食品工业就食品安全而言，天然的并不优于合成的食品添加剂安全性的质与量食品胶质的化学本质是膳食纤维膳食纤维是人体不可缺乏的营养素中国冰淇淋上市新品中食品添加剂和色素的应用（2012-2016）（中国冰淇淋2017，Mintel）

亲水胶体的化学属性是聚多糖亲水胶体的分类（来源）—生物胶：黄原胶、结冷胶—海藻类胶：琼脂、卡拉胶、海藻酸衍生物—植物类胶：阿拉伯胶、纤维素胶、瓜尔豆胶、魔芋粉、槐豆胶和果胶刺云实

胶亲水胶体的分类（功能）

增稠剂

胶凝剂黄原胶、瓜尔豆胶果胶、海藻酸钠CMC、槐豆胶琼脂、卡拉胶结冷胶

亲水胶体的别名多糖(Polysaccharide)悬浮剂(SuspendingAgents)胶质(Gums)增稠剂(Thickeners)稳定剂(Stabilizaters)胶凝剂(GellingAgents)起泡剂(FoamingAgents)乳化剂(Emusifiers)亲水胶体的主要功能

增稠胶凝持水悬浮稳定（乳化剂、泡沫稳定）感官改良风味释放助剂

冰品生产中准用亲水胶体

琼脂藻酸丙二醇酯海藻酸钠明胶阿拉伯胶瓜尔豆胶剌槐豆胶剌梧桐胶黄耆胶燕麦胶红藻胶卡拉胶果胶黄原胶结冷胶CMC变性淀粉刺云实胶冰品生产中常用的多糖胶质

明胶海藻酸钠瓜尔豆胶CMC卡拉胶剌槐豆胶黄原胶微结晶纤维素〔MCC〕淀粉、变性淀粉及麦芽糊精亲水胶体的分散和水化相互依存的一对矛盾艮好的分散导致充分的水化助分散和水化方法—高速搅拌—分散于非极性溶液中—分散于细目糖粉中—造粒黄原胶生产工艺流程图黄单孢菌培养基↓种子培养↓发酵罐↓巴氏杀菌↓以乙酵／异丙醇提取黄原胶↓干燥↓粉碎↓成品黄原胶的优异的功能性质假变塑性（剪切变稀〕低用量高粘度良好的风味释放能力耐酸性耐酶性耐热性与半乳甘露聚糖共伍作用稳定的组成，供应和价格结冷胶的特点和优越性以现代化的生化工程方法生产，产品质量统一恒定，供方稳定不同的酰基含量和不同的离子种类和含量赋予丰富多采的凝胶特性使用方便，在冷水中易于分散独特的入口即化的口感和优良的风味释放能力艮好的耐酶、耐酸和耐热稳定性低用量和高凝胶强度控制使用条件可使凝胶可逆或热不可逆优良的清澈透明度与其它食用胶体有良好的共伍性能成胶机理

硬胶

软胶在中性pH条件下温度和在此温度下的持留时间对凝胶强度的影响pH6.2凝胶强度下降率〔％）持留时间（小时）123温度（摄氏度）600008023595247在酸性pH条件下温度和此温度下的持留时间对凝胶强度的影响

pH3.6凝胶强度下降率（％）持留时间（小时）123温度（摄氏度）605（46）9（59）13（69）8012（85）46（85）71（100）9566（100）82（100）93（100）（卡拉胶数据）温度对部份食用多糖胶质溶液粘度的影响食用多糖胶质相对粘度损失％结冷胶99.5低甲氧基果胶98.0瓜尔豆胶89.0高甲氧基果胶74.3藻酸丙二醇酯67.8CMC64.9槐豆胶61.6卡拉胶51.3黄原胶5.30.25％结冷胶的水化水硬度（碳酸钙ppm)柠檬酸盐（%）水化温度(℃)007510008820001002000.3244000.335钙离子浓度换算钙离子毫克分子浓度（mM）钙离子百分浓度（%）氧化钙百分浓度（%）20.0080.0294*0.0160.0596*0.0240.08880.0320.118100.0400.147*如不加螯合剂，用4一6毫克分子浓度的钙离子即可获得最强的凝胶体。如已采用螯合剂，则钙离子浓度宜为6一20毫克分子浓度，并拟将钙加入结冷胶的热溶液中以获得较强的凝胶强度。结冷胶的食品应用胶化汽水胶片汽水胶化饮料胶片饮料果冻类产品布丁类产品中性果酱海藻酸钠的成胶方法弥散凝结法

优点：操作简单

缺点：过程缓慢，凝胶易收縮析水内部凝结法

优点：应用广泛

缺点：需严格控制操作条件，凝胶易收缩析水加热冷却法

优点：应用广泛，操作简单，凝胶不易收缩析水海藻酸钠的食品应用持水性能

冷冻食品

焙烤食品夹心

糖浆

冷冻甜食胶凝性能布丁果冻

重组食品

焙烤果酱

水果夹心助乳化性能

生菜浇头

稳定性能

啤酒泡沫稳定剂

果汁

搅打浇头卡拉胶分类溶解性能80℃水溶解溶解溶解20℃水加钠盐溶解加钾、钙、胺盐溶胀加钠盐溶解加钙盐溶胀溶解80℃牛奶溶解溶解溶解20℃牛奶不溶不溶稠化50%蔗糖溶液热溶不溶溶解5%盐溶液热溶胀冷不溶热溶胀冷不溶溶解溶解卡拉胶分类凝胶化性能强胶凝化钾离子钙离子不成胶凝胶质构脆性胶弹性胶不成胶剪切后再凝胶否是否收缩析水是否否冷冻/熔化稳定性否是是与刺槐豆胶共伍作用是否否与牛奶蛋白质交互作用脆乳胶弹性乳胶弱化胶卡拉胶分类酸稳定性热溶液否否否胶体pH3.8以上稳定pH0.8以上稳定——卡拉胶的功能性质持水性能成胶性能乳化液稳定性能悬浮性能蛋白质保护功能与刺槐豆胶的交互作用与淀粉的交互作用典型的瓜尔豆胶组成半乳甘露聚糖75~85％水份8~14％蛋白质（Wx6.25）5~6％粗纤维2~3％灰份0.5~1％瓜尔豆胶的理化特征假变塑性粘度与温度成反比与线型多糖作用形成复合体降低流体摩擦力（0.001~0.05％可降低摩擦力20~70％）剪切稳定性耐盐性酶、酸、热不稳定性典型的刺槐豆胶组成半乳甘露聚糖80~85％水份10~13％蛋白质5%灰份1%脂肪1%粗纤维1%刺槐豆胶的功能性质在冷料中易于分散耐酸（乳酸）耐盐（钙盐）性能产生均匀的中等粘度优良的持水性能与卡拉胶共用时不产生料液分离有益于基料的搅打性能产生“短”的、密致的、柔和的口感艮好的风味释放能力粘度受温度影响小从而使基料有良好的抗“热冲击''能力天然凝胶剂一果胶

何谓果胶果胶的制备果胶的应用果胶应用的10大要点果胶应用的配方

天然胶质多糖胶凝剂，稳定剂，增稠剂食品添加剂何为果胶

制备果胶的原料苹果渣柑桔皮向日葵

果胶的制备

全球年产量25,000吨

制造厂家欧洲

丹麦，法国、德国，意大利，英国，瑞士美洲

墨西哥，巴西果胶的特性高甲氧基果胶低甲氧基果胶酰胺化果胶果胶凝胶条件

种类可溶性固形物酸果胶用量钙浓度高甲氧基果>60％pH2.5~3.50.4%低甲氧基果胶pH6.5乳制品0.4%60mg

Ca++/克果胶酰胺化果胶pH3.0~4.00.6%15mg

Ca++/克果胶（相当于水和水果中的钙含量〕应用条件：10~78％固体，酸性介质（在pH大于4的条件下，果胶将降解）高甲氧基果胶只有在可溶性固体大于60％时才能成胶低甲氧基果胶需有适量钙离子才能成胶用量为配方的0.3~1％，对高甲氧基果胶而言，浓度越高，产生的凝胶越硬。对低甲氧基果胶而言，高浓度的果胶和钙离子形成硬胶。过多的钙离子会导致收缩析水。果胶应用10大要点果胶成胶条件果胶种类可溶性固形物酸果胶用量（%）钙浓度高甲氧基果胶>60％pH2.5~3.50.4低甲氧基果胶pH1.0~5.0〔pH2.5~4.0为好〕在乳制品中应用时pH为6.50.460毫克Ca++/克果胶酰胺化果胺pH3.0~4.00.615毫克

Ca++/克果胶果胶凝胶强度受控于：果胶浓度钙离子浓度可溶性固形物浓度冰品生产中常用的乳化剂乳化剂的功能乳化剂的HLB值冰品生产中常用的乳化剂种类乳化剂的功能乳化剂的功能乳化剂的功能乳化剂的HLB值乳化剂HLB值单甘脂3.8双甘脂5.5聚山梨酸脂-8015.0蔗糖酯5~15使用乳化剂的其他考量食品卫生法规单甘脂纯度α，β单甘脂脂肪酸：饱和vs不饱和食品安全，产品质量是企业的生命线原料不达标是大多数食品安全、质量事故的起因食品原辅料行业鱼龙混杂、泥沙俱下食品企业缺乏全方位整体系的准入，监控和管理体系不正常采用、采购原辅料是行业中普遍存在，根深蒂固的恶疾建立全方位整体系的准入、监控和管理体系“食品添加剂使用标准2760”是执法依据ISO体系论证是衡量企业管理水平的依据管理体系必须以法为据、以人为本、简单实用、切实可行管理体系评估标准：食品安全、质量体系、成本下降、生产顺利ISO各论证体系的内容GMP、SSOP、HACCP、

ISO22000、FSSC22000、ISO9001关系图GMP、SSOP、HACCP、

ISO22000、FSSC22000、ISO9001区别和联系GMP规定了食品加工企业必须达到的基本卫生要求，包括环境要求、硬件设施要求、卫生管理要求等。在对管理文件、质量记录等管理要求方面，GMP与ISO9000标准的要求是一致的。

SSOP是依据GMP的要求而制定的卫生管理作业文件，相当于ISO9000管理体系中有关清洗、消毒、卫生控制等方面的作业指导书。HACCP（危害分析和关键控制点体系，食品企业通用规范要求和GB14881食品安全国家标准食品生产通用卫生规范）作为一个系统化的方法，是现代世界确保食品安全的基础，作用是防止食品对加工过程的控制上，以防止食品产品中的可知危害或将其减少到一个可接受的程度。由于贸易的国际化和全球化。基于HACCP原理，开发一个国际标准也成为全国食品行业的强烈需求。ISO22000是基于CAC法典委员会在《食品卫生通则》附件中《危害分析及关键控制点》HACCP体系及实施指南为原理的食品安全管理体系标准。HACCP的作用，是对可能了发生在食品加工环节中的危害进行评估，进而采取控制的一种预防性的食品安全控制体系。HACCP只适用食品及其相关行业。GMP、SSOP、HACCP、

ISO22000、FSSC22000、ISO9001区别和联系ISO22000:完全包括GMP、HACCP、SSOP(卫生标准操作规范）的要求，同时整合了ISO9001部分要求而形成的。以HACCP原理为基础而制定的ISO22000食品安全管理体系标准，吸收了ISO9001质量管理体系的基本原则和过程方法的基础上产生，是对HACCP原理的丰富的完善。所以可以说ISO22000是HACCP原理在食品安全管理问题上原理向体系标准的升级，更有利于企业在食品安全上进行管理。ISO22000适用于各个行业。使用范围覆盖了食品链全过程，即原辅料种植、养殖、初级加工、生产制造、运输、一直到消费者使用，其中包括餐饮。GMP、SSOP、HACCP、

ISO22000、FSSC22000、ISO9001区别和联系ISO9001质量管理体系侧重于软件要求，即管理文件化，强调最大限度满足顾客要求，对不合格产品强调的是纠正。ISO22000标准除要求管理文件化外，侧重于对硬件的要求，强调保证食品安全，强调危害因素控制、消灭在过程中。FSSC22000:包括了ISO22000标准的所有要求，并在ISO22000前提方案方面有了更加细化的要求。FSSC22000是一项全球性的、可审核的食品安全管理体系标准，结合了良好操作规范(GMP)、HACCP以及其他管理体系要求。FSSC22000为食品企业提供了一套全球认可的标准，证明其已建立全面的管理体系，并充分满足顾客及行业法规在食品安全方面的要求。此标准在设计之初就考虑到涵盖食品供应链的所有过程，无论是直接还是间接和最终产品相关。它为食品供应链上的企业提供了统一的食品安全管理方法，并易于被处于食品供应链不同环节的组织接受、实施及审核。供应商准入管理制度（1）

资质合法审查企业公共资质行业持有资质环评验收报告供应商准入管理制度（2）

企业达标资质企业历史成立时间不良记录岗位配置员工资质行业排名定位供应商准入管理制度（3）

企业能力审查体系认证水平诚信度生产能力开发能力质量水平检验能力产品追溯能力客户水平供应商评估管理方法

评估内容产品质量到货及时质量、技术指标齐全开发能力资源分享能力价格合理满分202010201020扣分不达标每次扣10分到货不及时每次扣10分文件不齐全每次扣5分中等扣10分弱扣15分中等扣5分弱扣8分性价比中等扣10分性价比差扣15分供应商奖惩方法分类年度绩效总分应对政策1>85重要合作伙伴，开发新品或取代其他原辅料产品的首选，有计划的给予更多的份额260~85合作伙伴，不足之处要求在限定时间内进行整改，控制份额3<60逐渐淘汰建立一个保证质量、保证供应、保证利润的供应体系制度管人、奖惩分明、弘扬正气强化培训、提高队伍的专业能力和素质硬件升级，检测方法与国际接轨建立信息平台，掌控原辅料市场趋向互利互惠，与核心供应商建立战略合作伙伴关系产品类型复配冰品稳定剂脆筒、切割产品IS-TOP，IS-D36，IS-A，IS-O，IS-B花线产品IS-A，IS-B，IS-1-1高膨胀杯子IS-O，IS-E，IS-A低膨胀杯子IS-Gelato，IS-T，IS-ICE-1直灌雪糕IS-L，IS-Y-A，IS-Y-1切割水冰产品DS-B182，DS-B188，DS-LH1莎白特、雪白特DS-B6，DS-3，DS-2M，IS-PL182棒冰DS-8（悬浮），DS-B6，DS-B，DS-3，DS-84（MN-11）夹心、浇头产品DS-SC，SF-1291B，SF-2，DS-3果冻、布丁产品JL-A，IS-J含酸类产品IS-Y-3，IS-YO-8凯惠食品添加剂公司产品使用指南复配冷冻饮品乳化稳定剂（IS系列）性能一览表乳化稳定剂组成应用范围及主要特点推荐用量（％）☆IS-Y-A单甘酯，槐豆胶，卡拉胶，瓜胶，CMC适用于高乳脂肪的奶棒直灌类产品，口融性好的同时又具有一定的实物感。0.30-0.40☆IS-L槐豆胶，Tara，瓜胶，单甘酯适用于高档且固形物较高的直灌类产品，风味释放良好的同时又具有幼滑的实物口感。0.05-0.25☆IS-TOP单甘酯，槐豆胶，瓜胶，卡拉胶，黄原胶适用于高档配方的切割或杯式产品，有良好的弹性口感以及良好的风味释放能力。0.35-0.45☆IS-J卡拉胶，单甘酯，魔芋粉，槐豆胶，柠檬酸钾。适用于奶类布丁、奶豆腐产品，棒式杯式皆可，但是需要热灌且在降温凝胶过程中不能搅动它。0.20-0.40☆IS-A单甘酯，黄原胶，瓜胶，槐豆胶，卡拉胶适用于高档蛋筒（高拉花），切割类，和杯类产品，在保持优秀的风味释放能力的前提下，有良好的持水性和抗融性，对脆筒和威化保脆有辅助功能。0.30-0.45IS-K单甘酯，槐豆胶，卡拉胶，黄原胶，瓜胶适用于中低档蛋筒（高拉花），切割类，和杯类产品，有良好的持水性和抗融性，对脆筒和威化保脆有辅助功能。0.30-0.45☆IS-T单甘酯，海藻酸钠，槐豆胶，卡拉胶，瓜胶适用于40%左右膨胀率的高档杯式产品，典型的欧式经典冰淇淋口感，高效低使用量，使成品具有清爽且又优秀的风味释放能力。0.25-0.35IS-D36单甘酯，槐豆胶，瓜胶，卡拉胶适用于中高档配方的切割或杯式产品，有良好的弹性口感以及良好的风味释放能力。0.35-0.45IS-ICE-1单甘酯，槐豆胶，MCC，CMC，瓜胶适用于低膨胀率或0膨胀率的高档棒式产品，略微融化后有类似软冰的口感。0.30-0.40IS-1-1单甘酯，瓜胶，黄原胶，吐温80适用于总固、乳固及膨胀率较低的切割，棒式和杯式产品，有良好的咬劲及抗融性，对大配方的适用范围较广。如需增加产品膨胀率，可适当减少IS-1-1用量并增补单甘酯。也可用于总固少且有一定抗融要求的奶壳。0.15-0.40IS-L-5单甘酯，海藻酸钠，黄原胶，槐豆胶，卡拉胶，CMC适用于高总固、高乳固棒式直潅产品，风味释放好，赋予成品类似“宾格瑞蜜瓜棒”有咬劲且不糊口的清爽口感。0.25-0.30IS-Y-1单甘酯，槐豆胶，卡拉胶，瓜胶，CMC适用于高乳脂肪的奶棒直灌类产品，口融性好的同时保证其抗融性和析水性佳。0.30-0.40IS-S单甘酯，吐温-80，瓜胶，海藻酸钠，卡拉胶，结冷胶，黄原胶适用于中低档棒式，切割产品的制备，可赋予产品较高的膨胀率，在切割产品中可采用0.3%IS-S并加0.3%明胶粉的组合。0.35-0.40IS-E单甘酯，槐豆胶，卡拉胶，瓜胶，CMC，黄原胶适用于中高档配方的杯式或大桶冰激淋产品。有良好的勺舀性，有一定的弹性口感和良好的风味释放能力。0.30-0.45IS-CP单甘酯，卡拉胶，槐豆胶，瓜胶，海藻酸钠，果胶适用于中高档切割类产品，尤其适合不使用明胶粉的企业，在不添加明胶粉的情况下，保持良好的保形性和弹性口感。0.40-0.60IS-1-2单甘酯，瓜胶，卡拉胶，海藻酸钠适用于高乳固中低拉花蛋筒产品，成品有良好的抗融性和保形性。0.4%IS-1-2加0.8%明胶的组合可用于高档拉花蛋筒产品。0.35-0.40IS-HM单甘酯，瓜胶，海藻酸钠，槐豆胶，卡拉胶，黄原胶适用于制备“入口即化”高档，高膨胀率，并无需考虑抗融性的欧式经典冰淇淋杯式产品，具有良好的风味释放。0.35-0.40IS-HLX-1单双甘油脂肪酸酯，瓜胶，槐豆胶，黄原胶，海藻酸钠，结冷胶适用于高档或低档的料单，尤其在高脂肪的料单中，具有良好的风味释放。0.30-0.50IS-Gelato槐豆胶，海藻酸钠，单甘酯，卡拉胶，CMC适用于意大利Gelato手工冰淇淋的工业化生产，配合专业的Gelato冰淇淋凝冻机，口感细腻幼滑且具有丰满浓郁的风味释放特性。0.30-0.50IS-G-2M槐豆胶，海藻酸钠，单甘酯，瓜胶，CMC适用于意大利Gelato手工奶冰类产品的工业化生产，配合专业的Gelato冰淇淋凝冻机，细腻的冰晶口感。0.30-0.50IS-M单甘酯，海藻酸钠，槐豆胶，黄原胶，瓜胶，明胶适用于高档高膨化杯式产品，成品口感细腻幼滑，奶油感强，风味释放良好，储存一段时间后有小冰晶均匀分布，形成奶昔口感。0.35-0.40IS-B单甘酯，瓜胶，黄原胶，卡拉胶用途极广的通用型中档稳定剂，几乎适用于所有中档料单的花色线产品、切割线、高拉花产品及杯式产品。产品结构细腻幼滑，有一定的咬劲，良好的抗融性、保型性和风味释放能力。0.30-0.45IS-Y-3单甘脂、瓜胶、海藻酸钠、槐豆胶、CMC适用于调酸的冰淇淋，也适用于高乳固体的膨化奶料，拥有典型的俄罗斯奶类产品的口感。0.30-0.50IS-R-25单双甘油脂肪酸酯，槐豆胶，MCC，CMC搭配0.3—0.5%的进口MCC一起使用，用于UHT奶浆，无论是调酸或不调酸的奶浆都有非常好的稳定性。0.40-0.50复配冷冻饮品稳定剂（DS及其它系列）性能一览表稳定剂名称组成应用范围及主要特点推荐用量（％）☆DS-SCTara，黄原胶，羟丙基二淀粉磷酸酯适用于液氮工艺的果酱涂层产品。2.00-3.00☆DS-IC果胶、海藻酸钠、槐豆胶、黄原胶、瓜胶、CMC专用于碎冰粘结料，所做的碎冰产品，勺舀性好，风味释放佳，水感丰富。0.10-0