食用膠
食用膠是一種高分子物質，能溶于水，形成粘性、滑膩或膠凍液。在食品加工中，食用膠可以增稠、增黏、凝膠、穩定乳化、懸浮等功能使食品獲得各種形狀和口感，故常被稱為食品增稠劑、增粘劑、膠凝劑、穩定劑、懸浮劑、膠質等。食用膠是一種親水性高分子化合物，能水合形成粘度很高的均質液體，所以也叫親水膠體。添加適量的食用膠可以經濟有效地提高食品體系的穩定性，因此食用膠可以作為食品添加劑應用于凝膠糖果中、果凍、肉制品、乳制品、啤酒和飲料烘焙食品和冷凍食品等。食用膠也可用于化學工業、醫藥行業、造紙、煙草和科學研究等領域。
組成結構 編輯本段
除了一些動物膠和化學改性膠（例如，明膠是由氨基酸組成的）食用膠的化學成分多為天然多糖及其衍生物，基本化學成分為單糖及其衍生物。一些食物膠的化學成分中還含有非糖部分，可以賦予這些食物膠特殊的功能特性。比如卡拉膠的半乳糖單元含有硫酸基團，使其與酪蛋白有很好的親和力。阿拉伯樹膠含有2%蛋白質成分使其成為少數幾種可用作乳化劑的食用膠之一。卡拉膠是由D-半乳糖通過交替的α-1,3和β-通過1，4糖苷鍵連接的線性硫酸多糖。其中κ-卡拉膠的硫酸根含量為18%25%，ι-卡拉膠的硫酸根含量為25%34%，λ-卡拉膠的硫酸鹽含量為30%40%阿拉伯膠大概98%的多糖和2%蛋白質組成。其主鍵由（1→3）鍵合的β-D-半乳糖基，側鍵長度為2-5個單位的（1→3）β-D-半乳糖基，由（1→6）鍵合在主鍵上。蛋白質以共價鍵的形式連接到多糖上。
雖然大分子多糖在化學結構上是由單糖組成的，但是由于多糖的單糖類型，、聚合度、糖單元的鍵合和排列、糖單元上羥基的取代不同，導致了不同食用膠多糖的相似性和特點，因此不同的膠體類型具有不同的溶解性、黏度、流體特性、凝膠溶液對pH和溫度的穩定性成膠能力和凝膠強度、膠體溶液與其他電解質的相容性、假塑性和多糖之間的協同作用是不同的。
作用機理 編輯本段
從流變學的角度來看，食用膠大多屬于粘彈性體，具有粘性和彈性的綜合特性。粘度是食用膠體系中顆粒之間因流動而產生的摩擦，其粘度受多種因素影響，包括膠液濃度、溫度、分子質量、剪切速率、剪切力、共存離子和共存組分等。彈性來自于食用膠體系中大分子形成的穩定的交聯網絡結構。食用膠的凝膠化現象可以簡單地描述為親水膠體的長鏈分子交聯形成的三維連續網絡，可以將液體纏繞固定，從而獲得牢固緊密的結構來抵抗外界壓力，最終使體系停止流動而脫模“固體”。因此，如果食用膠體系中粘度占主導地位，膠體主要起增稠劑的作用；同樣，如果食用膠系統中的彈性占主導地位，膠體主要起膠凝劑的作用。
功能特性 編輯本段
增稠性：通常，食物膠可以溶解或分散在水中，以增稠或提高流體的粘度。當膠體完全水合后，其水溶液表現出不同的流變性，產生改變水溶液粘度的效果。隨著溫度的升高，大多數食用膠的粘度會明顯下降。當食用膠的濃度增加時，其流體粘度一般會明顯增加，但兩者之間并不存在線性關系。
膠凝性：食物膠的膠凝需要在合適的外部條件下發生，例如合適的溫度、pH值、離子濃度、膠液濃度等。一些膠體在特定金屬陽離子的促進下具有很強的結合能力如海藻酸鈉和低酯果膠能與鈣離子形成分子間交聯，形成穩定的三維網絡結構，κ卡拉膠在鉀離子存在下能形成碳水化合物的螺旋凝膠。許多膠體可以 當它們單獨存在時不會形成凝膠，但當它們混合在一起復合使用時，可以顯示出增稠和凝膠的協同作用。比如槐豆膠和黃原膠，它們本身不能形成凝膠，但當它們按一定比例復配成復合食用膠時，就可以成為理想的增稠劑和膠凝劑。類似效果的還有卡拉膠和刺槐豆膠、黃蓍膠和海藻酸鈉等。
膳食纖維功能：多糖食用膠屬于膳食纖維，且多為水溶性膳食纖維，說明多糖食用膠具有膳食纖維的功能。如瓜爾膠在人體內具有水溶性膳食纖維的功能，可制成保健食品，可降低肝臟和血液中的膽固醇，在糖負荷試驗中可抑制血糖的升高；高甲氧基果膠不僅能從食物中帶走膽固醇，還能抑制內源性膽固醇的產生；動物實驗發現黃原膠具有抗氧化和免疫功能；臨床試驗證明，低分子量的海藻酸鉀具有明顯的降壓作用。
乳化性、穩定性：食用膠添加到食品中后，體系粘度增加，體系中的分散相不易聚集和凝聚，分散體系可以穩定，可用于果汁飲料、啤酒泡沫、糕點裝飾等食品體系的穩定性。
作為包衣劑和膠囊：許多食物膠可以用作涂層劑它們可以覆蓋在食物表面，形成一層保護膜，保護食物免受氧氣侵害、微生物的作用，從而保證質量、保鮮、保存香味或上光劑等。也可用作包裝食品的外膠囊，如明膠卡拉膠等，可用于制作軟膠囊阿拉伯膠等、黃原膠可以作為膠囊的壁材。
懸浮分散性：大多數食用膠具有表面活性，可以吸附在分散相的表面，使其具有親水性，易于在水體系中分散。例如，它可以用作巧克力牛奶的懸浮劑。
保水性、持水性：食用膠是親水性聚合物，吸水性很強。將其應用于食品后，能保持食品中一定的水分含量，常用于布丁中、糕點、奶酪、冷凍食品等。
控制結晶：食用膠能賦予食品高粘度，使體系不易結晶或細化，用于糖果中、乳制品（冰淇淋）在冷凍食品中，可以提高膨脹率，降低冰晶析出的可能性，使產品口感細膩。
其他功能：除了上述功能，食用膠還有粘結性、例如，在一定條件下，食用膠可以吸附多種分散介質使其凝結，可用于啤酒中、白酒的澄清。
制備方法 編輯本段
植物膠：大多數植物科都有能分泌多糖的種類。植物多糖通常以蠕蟲或淚液的形式分泌，形成多糖層。這些多糖可以來源于植物的種子實體、樹皮或樹皮、根、其他部分，如莖，手工收集并去除雜質、破碎、分離凈化、膠質提取、殺菌脫色、干燥、包裝等工序完成工業植物膠的生產。
動物膠：與植物膠相比，動物原料提取的食用膠種類較少，主要是蛋白質親水膠（包括明膠、酪蛋白、酪蛋白酸鈉、魚膠、乳清蛋白濃縮物和乳清分離蛋白、蛋清粉等）甲殼素和殼聚糖等。蛋白質中親水膠的主要來源是富含蛋白質的動物骨骼、來自皮膚動物奶和大豆等植物的膠原蛋白、花生之類的蛋白質食物。膠原蛋白的水解產物明膠——可通過處理動物皮或骨并加熱水解獲得。甲殼素一般由新鮮蟹殼混合而成、蝦殼去雜、水洗、曬干，用鹽酸除去鈣等無機鹽，用堿除去脂肪和蛋白質，脫色精制。甲殼素用一定濃度的熱堿處理除去乙醚，洗滌干燥后得到殼聚糖。
微生物多糖：許多微生物在生長代謝過程中，在不同的外界條件下都能產生一定量的多糖，微生物多糖的產生受到地理環境的影響、氣候、自然災害影響不大，與植物膠和動物膠相比，其產量更高、質量都更穩定。微生物多糖的生產一般是通過菌種的選育、逐級擴培、分離提取、干燥粉碎、包裝等工序進行。
海藻膠：海藻膠是從天然海藻中提出的一種食用膠海藻膠的生產主要是海藻膠的提取和加工。一般可以用熱水提取、純化、冷凍、脫水干燥的工藝過程，或在高溫下用濃堿短時間連續進料處理，然后沉淀干燥粉碎生產海藻膠的過程。
主要分類 編輯本段
食物膠體在自然界中分布廣泛，根據來源可以分為五大類。
①由植物滲出液、種子、由果皮和莖等制成的食用膠，簡稱為“植物膠”
2由含蛋白質的動物原料制成的食品膠，簡稱“動物膠”
3從微生物代謝產物中獲得的食用膠，簡稱“微生物多糖”
④海藻制成的食用膠，簡稱“海藻膠”
⑤以天然物質為基礎的化學合成、食品膠的加工和改性，簡稱“化學改性膠”
應用領域 編輯本段
食品工業：根據不同膠體的不同功能特性，食品膠體在食品工業中已經得到了廣泛而成熟的應用食品膠體在不同食品中的應用如下。
糖果/果凍：由于食品膠的線狀膠粒相互之間形成大孔網絡結構，可以吸附更多的填充物，使軟糖富有彈性和韌性，食品膠（如卡拉膠、可得然膠、明膠等）常用于軟糖的生產。食用樹膠被用來生產果凍/布丁等軟糖產品的主要原料之一。不同類型的食用膠可以結合使用，以幫助果凍產品獲得更好的風味和味道。
肉制品：在肉制品中添加食用膠，不僅可以改善肉制品的品質，如色澤、風味、質地、保水性等功能特性，還能降低生產成本。卡拉膠廣泛用于香腸中、肉丸、火腿魔芋膠等肉制品可應用于低脂肉制品、仿生肉制品、與使用單一膠體相比，在肉制品中添加復合食用膠可以使產品更有彈性和嚼勁，延長保質期。
乳制品：角叉菜膠具有穩定酪蛋白膠束的能力，并且與許多增稠劑相容（如明膠、刺槐豆膠、低甲氧基果膠、黃原膠、變性淀粉等）它們都具有協同作用，可以賦予乳制品多種質地和口感，因此被廣泛應用于中性乳制品和乳飲料中。
飲料：食品膠在飲料中具有良好的增稠性和懸浮性，且用量少，在低濃度下就能達到所需的粘度和懸浮力，受溫度和pH值的影響相對較小，在室溫下能保持粘度和懸浮力相對穩定，從而保持飲料和食品良好的口感和外觀。如卡拉膠、黃原膠、結冷膠可在各種飲料中用作穩定劑、懸浮劑、增稠劑應用廣泛。卡拉膠也是啤酒生產中常用的麥汁澄清劑，能有效去除多余的高分子蛋白質，提高啤酒的非生物穩定性。
烘焙食品：加入適當的食用膠（如海藻酸鈉、黃原膠、羥甲基纖維素鈉、刺槐豆膠、羥丙基纖維素等）可以提高面包的烘焙品質，改善面包的質構特性，降低面包的硬度和咀嚼性，增加面包的彈性和粘結性。
冷凍食品：在冷凍食品中添加食用膠可以增加粘度，改善凝膠性，阻止或抑制微粒冰晶的生長，延緩冰渣的出現，改善口感、內部結構和外觀，提高系統的穩定性和耐熔性。例如，在冰淇淋的生產中，常添加食用膠作為穩定的乳化劑，以提高混合物的粘度和冰淇淋的膨脹率，改善抗融性和儲存穩定性，改善冰淇淋的形狀和質地。海藻酸鈉廣泛應用于冷凍食品、瓜爾膠、黃原膠、果膠、羥甲基纖維素鈉、亞麻籽膠等。
食用膠化工行業：羥丙基瓜爾膠是瓜爾膠的化學改性物，是一種非離子粘合劑它具有良好的抗鹽性和觸變性，能適應較寬的pH值范圍，是一種很好的牙膏粘合劑用它制成的牙膏可以改變牙膏的流變性質，使膏體表面光亮細膩呈條狀。黃原膠在護膚霜和乳液的生產中提供了優異的穩定性，它也是所有類型牙膏的優異粘合劑。海藻酸鹽可用于牙膏等日用化妝品的生產、洗滌劑、發泡劑等。
醫藥行業：褐藻膠具有抗過敏作用、調節免疫、抗氧化和抗炎的生物活性，能激活人體單核細胞產生抗腫瘤、抗菌、在抗病毒中起重要作用的免疫因子可用于治療創傷、修復皮膚損傷，并有良好的止血效果、療效可靠，干擾率低。海藻酸鹽還可以作為醫用支架的材料，其韌性可以彌補組織缺損，其光滑的表面可以避免對受傷部位的二次損傷。普魯蘭短梗霉在制藥工業中的應用可以簡化抗氧化膠囊的生產，并適當提高軟膠囊的柔韌性、彈性，使其在胃腸預定區域溶解，內容物得以釋放，從而提高藥物的療效。瓊脂可作為瀉藥治療便秘。
造紙：植物膠是一種環保型天然造紙添加劑，在造紙工業中主要用作增強劑、絮凝劑、助留助濾劑等。植物膠能有效促進纖維間的關系、纖維與填料之間的絮凝作用在造紙過程中具有良好的助留助濾作用，可作為非木材原料造紙的濕部添加劑。植物膠因其耐鹽性，不受造紙過程中產生的雜質離子的影響，其白水可循環使用，因此也可用于處理造紙廢水。造紙常用的植物膠是天青膠、瓜爾膠、皂莢豆膠、刺槐豆膠、香豆膠等。
煙草：羥甲基纖維素鈉、殼聚糖、瓜爾膠、食用膠如黃原膠經常用作煙草薄片的粘合劑。用單一粘合劑制備的片材可能具有拉伸強度差的缺陷該復合粘合劑對提高干法煙草薄片的強度具有協同作用，因為膠體相互纏繞形成網絡結構，可以提高煙草薄片的抗張強度。如瓜爾膠和羥甲基纖維素鈉，尼古丁釋放量低、香味成分的釋放量高、刺激性或毒性成分釋放量低，縱向拉伸強度高。
科研：瓊脂是生產培養基的主要原料之一，醫院或科研單位每年都需要使用大量的瓊脂來培養各種細菌、分離、鑒定。從瓊脂中分離出來的瓊脂糖及其衍生物用于醫藥和保健、廣泛應用于生物化學等科研領域。
相關事件 編輯本段
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