魔芋胶和卡拉胶在食品中的应用

前不久，因重组牛排事件，食品添加剂——卡拉胶一不小心成了网红。卡拉胶是什么？它有什么样的“脾气秉性”？它在食品中的应用范围是什么？

据上海市食品添加剂和配料行业协会会长王晋源介绍，卡拉胶（Carrageenan）作为食品添加剂，在国内应用已有30余年，在应用在肉制品中将近60年。卡拉胶,又称为麒麟菜胶、石花菜胶、鹿角菜胶、角叉菜胶，因为卡拉胶是从麒麟菜、石花菜、鹿角菜等红藻 类海草中提炼出来的亲水性胶体，它的化学结构是由半乳糖及脱水半乳糖所组成的多糖类硫酸酯的钙、钾、钠、铵盐。卡拉胶广泛用于制造果冻、冰淇淋、糕点、软糖、罐头、肉制品、八宝粥、银耳燕窝等食品。

魔芋胶，作为增稠剂和稳定剂可以添加到果冻、果酱、果汁、蔬菜汁、雪糕、冰淇淋及其他冷饮、固体饮料、调味粉和汤料粉中；作为粘结剂可以添加到面条、米线、绞皮、肉丸、火腿肠、面包和糕点中以增筋力和保持新鲜状态；作为凝胶剂可以添加到各种软糖 、牛皮糖和水晶糖中，还可以用来制作仿生食品。

用途

魔芋作为食品和食品添加剂的用途广泛：

作为增稠剂和稳定剂可以添加到果冻、果酱、果汁、蔬菜汁、雪糕、冰淇淋及其他冷饮、固体饮料、调味粉和汤料粉中；

作为粘结剂可以添加到面条、米线、绞皮、肉丸、火腿肠、面包和糕点中以增筋力和保持新鲜状态；

作为凝胶剂可以添加到各种软糖、牛皮糖和水晶糖中，还可以用来制作仿生食品；

作用原理

魔芋胶的作用原理(英文缩写"KGM")

1、KGM作为一种可溶性的膳食纤维，可在食物四周形成一种保护层，从而防止消化酶与食物发生作用。

2、KGM在水中可吸水膨胀（80-100倍），能抑制食欲，产生饱腹感，使进食量下降。

3、KGM可以延缓、阻止胆固醇，单糖等营养物质的吸收，从而使脂肪酸在体内的合成减少。

4、KGM有润肠，通便的功能，可以增加排便量，因此具有肠道清洗的作用。

魔芋胶是从各种魔芋植物的块茎里提取出的水凝胶状多糖，是一种高分子量、非离子型KGM。魔芋粉的颗粒遇水后胀润，然后破裂并释放出KGM的聚合物。魔芋甘露胶主要由甘露糖和葡萄糖组成，两者的摩尔比约为1.6：1.0。

1 在食品加工中的应用

KGM具有亲水性、增稠性、稳定性、乳化性、悬浮性、凝胶性和成膜性等多种特性，可制作各种食品添加剂，广泛应用于食品工业。用于冰淇淋的稳定剂，使口感平滑细腻；作为饼干、蛋糕等的烘烤食品添加剂，使产品外观光滑，质地疏松；可增加线面的度，增加 面条韧性；作为啤酒泡沫稳定剂，倒杯后气泡细小均匀，挂杯时间长；作为果汁和酒类的澄清剂；作为食品保鲜剂，可抑制嗜氧性微生物的繁殖，延长蛋、肉、鱼，水果和蔬菜保鲜期。利用魔芋KGM的成膜性，可制作微胶囊。用微胶囊技术生产出来的产品能保护被包埋的 微粒子物料，避其与其他组分发生不良反应，同时使其与外界不良环境因素隔，在保持了物料原有色、香、味的同时，减少了劣变损失或延长保质时间，提高了产品质量，使一些不易贮存或加工的物料变稳定，且使流动性好的固体扩展了使用范围，简化了生产工艺 。

2 在农业中的应用

魔芋葡甘聚糖溶于水后，形成凝胶状溶液，果蔬经魔芋葡甘聚糖涂膜后，在表面形成一层无色透明的半透膜，能有效地阻止O2进入果实内部，减缓由果蔬呼吸作用产生的CO2向外扩散，从而能有效达到保鲜的作用。

魔芋葡甘聚糖还可用作动物饲料添加剂。用它制成的水产动物饲料水稳定性好，颗粒料的散失率和粗蛋白流失率均很小，在水中仍能保持一定的硬度和弹性。

3 在医药中的应用

魔芋的营养保健作用就是发挥膳食纤维对营养不平衡的调节作用，如防治便秘、降血脂、降血糖、减肥健美等。另外，它还可用于制作隐形眼镜和医疗光学制品；在护眼液中加魔芋葡甘聚糖，能够防止眼睛和隐形镜片的干燥。魔芋葡甘聚糖凝胶消毒后可用于止血和 促进伤口愈合；还可将其制成降血脂、降血糖、减肥、通便等药物。

4 在其他工业中的应用

魔芋葡甘聚糖可用作造纸、印刷胶液、橡胶、陶瓷、摄影胶片的粘着添加剂；在石油工业上可用作钻井泥浆处理剂和压力液注入剂，有效提高工程质量和施工进度；在生物工程上可制成胶质，用于电泳分离；在纺织工业中用作毛、麻、棉纱的浆料，丝绸双面透印的 印染糊料和后处理的柔软剂；烟草加工中用作保香剂；化妆品工业上用作护肤霜、洗发水的添加剂；在废水处理中可作杀菌剂的包埋材料，使杀菌剂缓慢释放；在建筑中可作防尘剂，将其与碱和表面活性剂混合后喷洒在将要拆修的建筑物和道路表面，可防止施工中产生 灰尘；在化工中通过酯化、成型、皂化、交联后，可作为色谱填料，用于离子交换色谱；经过化学修饰活化，可用于固定化酶或细胞的载体。

卡拉胶的主要类型

卡拉胶由硫酸基化的或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脱水半乳糖，通过α-1，3糖苷键和β-1，4键交替连接而成，在1，3连接的D半乳糖单位C4上带有1个硫酸基。其分子量为20万以上。

卡拉胶为白色或浅褐色颗粒或粉末，无臭或微臭，口感黏滑，溶于约80℃的水，形成有黏性、透明或轻微乳白色的易流动溶液。如先用乙醇、甘油或饱和蔗糖水溶液浸湿，则较易分散于水中。与30倍的水煮沸10分钟的溶液，冷却后即成胶体。与水结合黏度增加，与 蛋白质反应起乳化作用，使乳化液稳定。

由于硫酸酯结合形态的不同，产生了7种主要类型的卡拉胶：K型、I型、λ型、γ型、ν型、ξ型、μ型。工业主要生产和使用的是前三种。

不同类型的卡拉胶，其增稠和胶凝性质有很大的不同。例如，K型卡拉胶与钾离子形成的坚硬的凝胶，而I型和λ型只有轻微影响。I型卡拉胶与钙离子相互作形成柔软，富有弹性的凝胶，但是盐对于λ型卡拉胶的性质没有影响。在大多数情况下，λ型与K型在牛奶系 统中一同使用获得一种悬浮液或奶油凝胶。

卡拉胶的“脾气秉性”

溶液性质

所有的卡拉胶都溶于热水，但只有K型和I型的钠盐溶于冷水。通常在食品中的盐浓度并不能对λ型卡拉胶产生效果。λ型卡拉胶溶液当加压或搅拌时会形成假塑性或剪切变稀的溶液。这些溶液通常用于增稠，尤其是在奶制品中会形成非黏性的滑腻的体系。

酸稳定性

当卡拉胶溶液在pH值为4.3、加热的情况下会失去黏度和凝胶度。这是由于卡拉胶在低pH值时发生水解，将3,6-脱水-D-半乳糖的连接断开。在高温和低阳离子浓度下，水解程度增加。然而，一旦溶液的温度低于凝胶温度，钾离子可与卡拉胶上的硫酸盐基团结合， 这样可以阻止水解现象的发生。

凝胶特性

K型和I型卡拉胶的热溶液在阳离子存在条件下，冷却到40—70℃，会形成一系列的凝胶质感。卡拉胶凝胶表现出滞后性，形成环境和熔融温度之间的差异。这些凝胶在室温下稳定，但加热为凝胶温度的5—20℃以上时熔融。冷却时，一个中性的体系会形成相似的凝胶 性质。必须记住，在酸性产品中，凝胶度和质地可通过加热和冷却的水解作用受到影响。

化学特性

溶解性：不溶于冷水,但可溶胀成胶块状,不溶于有机溶剂，易溶于热水成半透明的胶体溶液(在70℃以上热水中溶解速度提高)。

胶凝性：在钾离子存在下能生成热可逆凝胶。

增稠性：浓度低时形成低黏度的溶胶,接近牛顿流体，浓度升高形成高黏度溶胶，则呈非牛顿流体。

协同性：与刺槐豆胶、魔芋胶、黄原胶等胶体产生协同作用，能提高凝胶的弹性和保水性。

健康价值：卡拉胶具有可溶性膳食纤维的基本特性，在体内降解后的卡拉胶能与血纤维蛋白形成可溶性的络合物，可被大肠细菌酵解成二氧化碳、氢气、沼气及甲酸、乙酸、丙酸等短链脂肪酸，成为益生菌的能量源。

卡拉胶在食品中的应用

卡拉胶稳定性，干粉长期放置不易降解。它在中性和碱性溶液中也很稳定，即使加热也不会水解，但在酸性溶液中（尤其是pH值≤4）卡拉胶易发生酸水解，凝胶度和黏度下降。值得注意的是，在中性条件下，若卡拉胶在高温长时间加热，也会水解，导致凝胶 度降低。所有类型的卡拉胶都能溶解到热水与热牛奶中，溶于热水中能形成黏性透明或轻微乳白色的易流动溶液。卡拉胶在冷水中只能吸水膨胀而不能溶解。

基于卡拉胶具有的性质，在食品工业中通常将其用作增稠剂、胶凝剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂等。而这些卡拉胶的生产应用与其流变学特性有着较大的关系，因而准确掌握卡拉胶的流变学性能及其在各种条件下的变化规律对生产具有重要的意义。

在果冻中应用

卡拉胶作为一种很好的凝固剂，可取代通常的琼脂、明胶及果胶等。用琼脂做成的果冻弹性不足，价格较高；用明胶做成果冻的缺点是凝固和融化点低，制备和贮存都需要低温冷藏；用果胶的缺点是需要加入高溶度的糖和调节适当的pH值才能凝固。卡拉胶没有这些 缺点，用卡拉胶制成的果冻富有弹性且没有离水性，因此，其成为果冻常用的凝胶剂。

在软糖中应用

在我国早就有人用卡拉胶做透明水果软糖，其水果香味浓，甜度适中，爽口不黏牙，而且透明度比琼脂更好，价格较琼脂低，加到一般的硬糖和软糖中能使产品口感滑爽，更富弹性，黏性小，稳定性增高。

卡拉胶在软糖中使用时应注意三点：一是以卡拉胶为主的软糖粉在高糖浓度下不易溶解，所以建议先将其用水溶解，否则容易产生“沙眼”，即一粒一粒的小胶粒。二是还原糖含量太低，储存时间长，容易返砂；还原糖含量太高，在熬糖时候容易注模不成型。三是 可以在熬胶结束后加入花色物料，比如胡萝卜酱，不过要计算好软糖粉的比例。

在冰淇淋中应用

在冰淇淋和雪糕的制作中，卡拉胶可使脂肪和其他固体成分分布均匀，防止乳成分分离和冰晶在制造与存放时增大。它能使冰淇淋和雪糕组织细腻，滑爽可口。在冰淇淋生产中，卡拉胶因可与牛奶中的阳离子发生作用，产生独特的胶凝特性，可增加冰淇淋的成型性 和抗融性，提高冰淇淋在温度波动时的稳定性，放置时也不易融化。

在冰淇淋生产中，卡拉胶虽然不适合作为主稳定剂，但它在很低浓度下能作为很好的防止乳清分离的辅稳定剂使用。因为卡拉胶虽然会增加体系的黏度，但不能包容足够的胶以稳定体系。刺槐豆胶、瓜尔豆胶以及羧甲基纤维素单独使用或组合使用是较好的主稳定剂 ，然而它们具有相同的缺点，即在冰淇淋混合物中会导致乳清分离。因此，加入卡拉胶能抑制这种现象的发生。

卡拉胶应用于冰淇淋中应注意：一是可以添加少量淀粉填充，数量多了就有粉质感，口感不；二是卡拉胶用量较少，多用于老化后凝冻过程中。