卡拉胶的特性及在肉制品中的应用
篇一:卡拉胶的应用方法
卡拉胶（也称鹿角菜胶或鹿角藻胶，英文名carrageenan）是一种具有商业价值的亲水凝胶，是从红藻中提取出来的一种硫酸化半乳聚糖，卡拉胶可分为7种类型，其分子量一般介于1-5×105。目前工业生产和使用的主要有κ-型,ι-型和λ-型卡拉胶三种，尤其以κ-型为多见。卡拉胶因具有良好的保水性、增稠性和胶凝特性而被广泛地应用于食品工业中，而用于肉品工业中的卡拉胶主要为κ-和ι-型。它们可以作为胶凝剂用于罐头制品中，在碎肉制品中可以作为脂肪替代品。卡拉胶在熟肉片制品中可以改善产品的保水性、切片性、口感和多汁性等。
1 卡拉胶的一般性状与鉴别
1.1 一般性状卡拉胶产品一般为白色或淡黄色粉末，无臭、无味，有的产品稍带海藻味。卡拉胶形成的凝胶是热可逆性的，即加热凝结融化成溶液，溶液放冷时，又形成凝胶。在热水或热牛奶中所有类型的卡拉胶都能溶解。在冷水中，卡拉胶溶解，卡拉胶的钠盐也能溶解，但卡拉胶的钾盐或钙盐只能吸水膨胀而不能溶解。卡拉胶不溶于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂。
1.2类型鉴别 取该品4g，加入蒸馏水200ml，加热至80℃不断搅拌直至该品溶解。用蒸馏水补充蒸发损失的水分，使溶液冷至室温，变成半透明粘稠液体，并能产生凝胶状物。取上述溶液50ml，加入2.5%氯化钾溶液200ml，重新加热并充分混匀、冷却，用玻璃棒测试，当出现脆性的胶体，说明是以κ-型为主的卡拉胶；当出现柔软性(弹性)胶体，说明是以ι-型为主的卡拉胶；如果溶液不是胶体，那就是λ-型为主的卡拉胶，取此溶液5ml，加入1%亚甲基蓝溶液一滴，应产生纤维状沉淀。
2 卡拉胶在肉制品中的应用特性
2.1分散性和保水性 卡拉胶分子结构中的α-硫酸脂基基团是高亲水性的，能溶于水。如先用乙醇、甘油或饱和蔗糖液浸湿，则较易分散于水中。将卡拉胶溶于80℃的热水中形成粘性透明或轻微乳白色的易流动溶液。卡拉胶的分散性和保水性集中表现在它能减少肉制品的蒸煮损失，增加制品出品率。实验表明：在肉制品中添加卡拉胶，禽类制品的蒸煮损失减少2%-4%，腌肉损失减少3%-6%；肠类制品损失减少8%-10%，火腿制品损失减少9.6%。卡拉胶具有非常高的蛋白反应性，故与高蛋白含量的肉类混合时，就会与蛋白质和水分结合（包括肉类本身水分合外来水），形成不可逆转的网络结构。由于具有键合的水分子才能保存于产品中，这个网络结构的形成就使产品更加多汁.
2.2凝聚形成性实验表明，卡拉胶与30倍的水煮10min冷却后成胶体。这主要是由于加热引起分子内的闭环作用形成的"双螺旋结构"。根据其结构特点，卡拉胶的水溶液可形成两种凝聚即可逆的，强和脆的凝胶及可逆的、弱和弹性的凝胶。卡拉胶的这种凝聚形成性，揭示了其保水性的机理，它又与肉制品的质构、胶感和切片等密切相关。将应用卡拉胶的灌肠制品和火腿与对照所做的压缩试验则能说明：卡拉胶能明显改善肉制品的切片性，增加制品弹性。
2.3乳化稳定性 卡拉胶能够使已乳化的乳浊液稳定，乳化稳定的能力大小取决于它与蛋白质分子氨基酸羧基间所进行的桥联反应程度。将卡拉胶添加于蛋白乳浊液系统中，与磷酸盐和大豆分离蛋白对比，结果表明：卡拉胶有很好的乳化稳定性；并且它与磷酸盐和大豆分离蛋白的协同能使稳定乳化的能力进一步提高。据研究，卡拉胶的乳化稳定与其凝胶形成和分散增稠是密切相关的：凝胶形成可囊括大量乳滴，而分散增稠使得分散介质密度增大，减少了乳滴上升的速度。
2.4提供脂肪口感一般应用于肉制品和香肠中的油脂替代品，往往不能为最终制品提供全脂质品的口感。卡拉胶能在肉制品内形成一种类似脂肪的组织，提供脂肪的口感，同时能使其更加嫩滑多汁，是低脂肉制品的理想油脂替代品。
2.5口味和气味中性卡拉胶的口味和气味均为中性，故在提高最终制品的水分含量的同时，不会为其结构、味道、色泽或气味方面带来不良的影响。
3 肉制品卡拉胶的常用使用方法
不同肉制品的加工工艺有差别，因此在卡拉胶的使用上也不尽相同。通常肉制品卡拉胶按其在使用工序上的不同来划分。卡拉胶的应用方法。
3.1 注射型卡拉胶注射型卡拉胶主要针对块状肉制品，如：烤肉类、酱卤类等。使用时需要先分散于盐水中，通过注射针头注入肉制品内部，并且在肉制品的组织内部均匀分布。因此注射型卡拉胶的细度和分散性就非常重要。盐水的配制应在加盐之前把抗坏血酸盐、磷酸盐、大豆蛋白等溶于水中，加盐之后再将注射型卡拉胶分散于水中。在盐水注入之前其温度不应超出2℃。注射型卡拉胶通常由经过深加工的精品卡拉胶复配而成。热加工时，当中心温度达到60-75℃以上时，肉中的卡拉胶颗粒开始溶涨，并粘合肉中的水分和可溶性蛋白。当中心温度冷却到50-60℃以下时，卡拉胶便在肉中凝胶成大面积的网络。此类卡拉胶主要起凝胶、保水、乳化、增强弹性的作用；此外还能提高产品质量，降低成本。3.2 滚揉型和斩拌型卡拉胶滚揉型和斩拌型卡拉胶通常都是由粗品卡拉胶复配而成，差别并不是很大；只是两者
在肉制品中所起的作用侧重点有所不同，使用工序不一样。滚揉工序在肉制品中是非常重要的一道工序，特别是在低温肉制品中，如：重组火腿类、香肠类以及上面所提到的注射类肉制品，都需要通过滚揉工序使肉蛋白能够充分的析出，使加入的食品添加剂（包括卡拉胶）和水分能够与肉中的蛋白充分结合。对肉制品形成良好的组织结构起着十分重要的作用。而肉糜类肉制品则需要通过斩拌工序完成，在斩拌机的高速斩切下将肉粒与加入的食品添加剂和水分乳化成均匀的肉糜，形成良好的组织结构。滚揉型卡拉胶主要在于加强肉块或肉粒间的粘黏与增稠，斩拌型卡拉胶作用于肉糜间的增稠、乳化和持水。
4卡拉胶用量
卡拉胶在肉制品中的添加量在不同的肉制品中卡拉胶的用量也不相同，因为其无任何毒副作用，所以其使用量没有限制，根据使用效果，适合的使用量取决于肉品的质量以及期望的出品率。随着消费者对肉制品质地要求的提高和降低成本的需要，卡拉胶在肉制品中的添加量逐渐在增大。注射类肉制品如果期望的出品率在120%以上，那么盐水中卡拉胶的含量一般不低于1.0%，有些厂家甚至达到1.8%以上。火腿肠等肉糜制品中，可根据原料肉、淀粉、蛋白的添加量与质量来确定卡拉胶的使用量。如果原料肉、淀粉和蛋白的添加量少，质量差，那么卡拉胶的使用量就要大些。一般的使用量在0.5-1.0%之间。禽类制品中添加0.5%左右的卡拉胶可以减少蒸煮损失2%以上。
5 应用前景
卡拉胶，这种纯天然物质具有强烈的反应性，能形成凝胶和高黏度溶液，高稳定性等优异性能，与蛋白的反应性在所有水溶性高分子中绝无仅有。令人满意的弹性、保水性和凝胶性能扩展了其应用范围；完全无毒的特性已被联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会所确认。另一方面，随着人们对健康的日益重视，采用卡拉胶来生产低脂香肠，正迎合目前的市场需要，有助于扩大制品的销售市场。卡拉胶属于海洋食品，而事实上，海洋上的"可耕"面积是陆地的15倍，所以海洋完全有可能成为21世纪人类的第二粮仓，成为人类"奇迹般的食品"。因此，卡拉胶在肉制品中的应用有着非常广阔的前景。
卡拉胶的生产及应用(综述)
篇二:卡拉胶的应用方法
提纲 1.简介
2.卡拉胶分类和物理化学性质 2.1卡拉胶的流变性能 2.2卡拉胶结构
3.质量标准
4.卡拉胶的3大性能
4.1卡拉胶的重要性质之一蛋白反应性 4.2卡拉胶的重要性质之二凝胶性 4.2.1卡拉胶凝胶机理探讨 4.2.2卡拉胶和离子的作用 4.2.3卡拉胶和其他多糖的作用
5.卡拉胶应用以及生产工艺 5.1果冻 5.2软糖 5.3肉制品 5.4冰淇淋 5.5啤酒 5.6乳饮料
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2.卡拉胶简介
卡拉胶（Carrageenan）又名角叉菜胶、鹿角藻胶，是从红藻中提取的一种高分子亲水性多糖。其化学结构是由D-半乳糖和3，6-脱水-D-半乳糖残基所组成的线形多糖化合物。根据其半乳糖残基上硫酸酯基团的不同可分为κ-型、ι-型、λ-型、β-型、μ-型等13种，其中主要的是κ-型、ι-型、λ-型。μ-型通过碱处理，脱除6位上的硫酸酯形成内酯形成了κ-型，因此μ-型又称为κ-型的前体，同理，γ-型是ι-型的前体，λ-型是θ-型的前体，参见结构图。市售最多的应用也最广的是κ-型，如下文没有特别指出，一般为指κ-型精品。
一．卡拉胶物理化学性质
食品级卡拉胶为白色至淡黄褐色、表面皱缩、微有光泽、半透明片状体或粉末状物，无臭或有微臭，无味，口感粘滑，在冷水中膨胀，可溶于60℃以上的热水后形成粘性透明或轻微乳白色的易流动溶液，但不溶于有机溶剂，在低于或等于它们的等电点（此概念貌似不正确，卡拉胶应该没有等电点）时，它们易与醇、甘油、丙二醇相溶，但与清洁剂、低分子量胺及蛋白质不相溶。由于卡拉胶大分子没有分支的结构及其具有强阴离子特性，它们可以形成高粘度溶液，其粘度取决于浓度、温度、卡拉胶类型以及是否有其他溶解物质存在等。另外，卡拉胶还可以在低温下在水中或奶基食品体系中形成多种不同的凝胶。卡拉胶的应用方法。
卡拉胶稳定性强，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pH≤4.0），卡拉胶易发生酸水解，凝胶强度和粘度下降。值得提出的是在中性条件下，若卡拉胶在高温长时加热时，也会水解，导致凝胶强度降低。所有类型的卡拉胶都能溶解于热水中、热牛奶中。溶于热水中能形成粘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。由于卡拉胶的特殊结构，其结构中的硫酸酯具有强阴离子性，加之空间结构，有特殊的蛋白反应性。卡拉胶在水中的溶解度受卡拉胶的类型、反离子的存在、其它溶质的存在、温度、pH值等这些因素的影响。
1.卡拉胶的类型：κ-型卡拉胶亲水型弱，所以难溶于水；λ-型卡拉胶在大部分条件下易溶于水；ι-型卡拉胶介于两者之间。κ-型卡拉胶在Na盐中可溶，但在K、Ca盐中不溶；ι-型在Na盐中可溶，Ca盐中形成触变分散体（摇溶）；λ-型卡拉胶在所有盐类中均可溶。
2.其它溶质：无机盐对卡拉胶的水合作用（溶解性）的影响最大。特别溶度为1.5—2%的KCl溶液阻止κ-型在常温下溶解；而溶度为4—4.6%或更高时的NaCl溶液才能达到。蔗糖的溶度对κ-型卡拉胶的水合作用影响很少。 3.温度：温度越高，溶解性越好。温度于溶解性成正比。 4.pH值：在酸性条件下，只能溶胀。（常温下）
二．卡拉胶分类及相关性能卡拉胶的应用方法。
卡拉胶加热溶解后，放冷时能形成半固体透明的凝胶。钾、铵、钙等阳离子能很大地提高其凝固性。κ-型卡拉胶对钾离子敏感，形成脆性凝胶，有泌水性；ι-型卡拉胶对钙离子敏感，形成柔性凝胶，不泌水；λ-型卡拉胶不能形成凝胶。一般市售卡拉胶以κ-型为主，如不严格标明，往往是κ-型为主，并有少量未分离的ι-型和λ-型。有些多糖对卡拉胶的凝固性也有影响。如：刺槐豆胶可明显提高κ-型卡拉胶的凝胶强度和弹性，玉米淀粉和小麦淀粉对其凝胶强度也有提高。卡拉胶形成的凝胶具有可逆性，即加热时凝胶融化成溶液，溶液放冷时又形成凝胶：凝胶←→溶胶，但一般强度有损伤。β-型类似琼脂，硫酸酯含量很低，在酸性饮料中可以使用。
卡拉胶根据工艺流程可以分为精品卡拉胶（Refined Carrageenan，E407）和粗品卡拉胶（Semi-refined Carrageenan，E407a）
三．κ-卡拉胶简单工艺流程 精品：
水洗浸泡-碱处理-洗涤-煮胶-过滤-凝胶-脱水-干燥-粉碎 粗品：
水洗浸泡-碱处理-洗涤-干燥-粉碎
2.1卡拉胶的流变性能
基于卡拉胶具有的性质，在食品工业中，卡拉胶通常用作增稠剂、胶凝剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂等。在医药、精细化工中，卡拉胶也有着广泛的应用。而这些卡拉胶的生产应用与卡拉胶的流变特性有着较大的关系，因而准确掌握卡拉胶的流变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。 1 粘度
由于卡拉胶大分子没有分支的结构及聚阴离子特性，它们可以形成高粘度溶液。例如，2％的水溶液（不含金属例子）的平均粘度分布未500～1000 厘泊间。影响溶液粘度的因素很多，如分子量、浓度、温度、卡拉胶的类型及溶液中的阳离子。
1.1 卡拉胶分子量对溶液粘度的影响
卡拉胶的粘度随胶体分子量的增大而显著增大。食品级卡拉胶分子量分布于约200000 道尔顿左右。低于10万道尔顿的卡拉胶粘度很低，目前还没有商业价值。 1.2 卡拉胶浓度对溶液粘度的影响
溶液粘度随浓度增大而呈指数规律增加，这是线性荷电分子的典型特点，也是高分子间的相互作用随浓度升高而增强，在中性PH 值下带阴离子的多糖链强烈的排斥电子所致的结果。 1.3 温度对卡拉胶溶液粘度的影响
卡拉胶的溶液粘度随温度升高呈指数规律下降。在稳定状态下粘度与温度的关系具有可逆性，但升温和降温过程的“粘度－温度”曲线斜率不同，升温时曲线斜率较小，这是滞后现象引起。降温至30℃时，粘度急剧上升，是卡拉胶分子逐步开始缠结成网状结构之故。在降温时，k－卡拉胶和l－卡拉胶达到它们的凝胶点时粘度会突然增大；而λ卡拉胶却不会这样。
1.4 恒温加热时间对卡拉胶溶液粘度的影响
75℃时，随着恒温时间的延长，卡拉胶溶液粘度降低，因为胶体大分子随溶液的加热而解离，分子缠结减少，故粘度下降。当100℃时，粘度随时间增长而下降，且粘度下降有急有缓，原因在于刚开始时，受高热导致拆散分子间的缠结使粘度下降，之后有一段较平缓的阶段，接着少数不稳定的大分子开始降解，粘度再次下降。 1.5 转速对卡拉胶溶液粘度的影响
随着转速增加，卡拉胶溶液粘度缓慢下降，卡拉胶溶液呈现假塑性，粘度与测定时的切变力大小有关，这时液体具有剪切稀化的特点。
1.6 搅拌时间对卡拉胶溶液粘度的影响
卡拉胶溶液粘度随搅拌时间的增长先缓慢上升，80min 后又下降。这是因为搅拌过程拆散卡拉胶分子群，拆散的分子又自动集结缠绕，搅拌时间增长，分子缠绕增加，粘度上升。当分子聚集到一定程度形成小的胶体絮状颗粒，且被打散时，其粘度反而下降。搅拌超过80min，粘度下降，耐机械破坏能力下降。 1.7 pH 值对卡拉胶溶液粘度的影响
卡拉胶溶液的粘度随pH 的增大而增大，再接近中性时基本稳定，随后又下降。酸性增强，H＋增加，促进卡拉胶分子解离并中和其电性，削弱了半酯化硫酸根之间的静电引力。碱性增强，OH－与带负电的卡拉胶相斥而减少分子降的缠结，故强酸、强碱性条件下，溶液粘度均下降。 1.8 离子对卡拉胶溶液粘度的影响
溶液中存在一定的阳离子时溶液粘度会降低。这是因为阳离子可降低半酯化硫酸酯之间的静电引力。
2.2卡拉胶的化学结构 1卡拉胶的命名
卡拉胶是一类线性、含有硫酸酯基团的高分子多糖。理想的卡拉胶具有重复的α-(1→4)-D-半乳吡喃糖β-(1 →3)-D-半乳吡喃糖(或3 ,6 内醚-D-半乳吡喃糖) 二糖单元骨架结构交替地连接而成的线性多糖。但是天然产的卡拉胶往往不是均一的多糖，而都是以少数几种理想的或特别的、具有固定化学结构的多糖变种和其混合物的形式存在，
很多时候是结构中混有其它碳水化合物取代基(如木糖、果糖或酮酯类物质)。为适应卡拉胶这种复杂结构的基础研究需要，常用希腊字母词头来区别这些固定的化学结构，例如μ，κ，γ，ι，λ，β，ξ，α，θ，ν，δ，π，ω等13种卡拉胶。市场上可以买到具有实际使用效果的κ、ι、λ、β-卡拉胶都是化学组成方面接近于理想化学结构的混合物。
2卡拉胶的不同类型
在κ-卡拉胶中1，3-G和1，4-C分别为D-半乳糖-4-半酯式硫酸盐残基和3，6AG(3，6-脱水D-半乳糖残基)。μ-卡拉胶则不同于κ-卡拉胶．其中后一个残基(3．6-AG)被D-半乳糖-6-半酯式硫酸残基所取代，而且被认为是经生化作用后生成κ-卡拉胶的母体。其在藻体内天然存在。在红海藻中，由μ-向κ-的转化是在去扭结酶催化下进行的。3，6羟基脱水而形成的闭合环排除了1，4-苷键半乳糖残基上C6半酯式硫酸盐形成的可能性。在某些阳离子，尤其是钾离子存在下，κ-卡拉胶与水形成凝胶．而其母体μ-卡拉胶由于在β2(1 →4) 连接的半乳糖基上含有6 位硫酸酯基团,在高分子链上易形成扭结,影响凝胶的形成而不形成凝胶。商业上使用较多的是κ型卡拉胶,它可以通过碱处理或酶催化由μ转化而来。目前生产上通用的方法是碱处理(如NaOH , Ca (OH) 2 等),又称碱转化、碱改性。主要含有μ卡拉胶的藻体在热碱的长时间作用下(如0.1mol/L Ca(OH)2作用30-48h)转化为κ型卡拉胶,且转化比较彻底。所得到的κ-卡拉胶凝胶能力强、反应性能较好,在食品行业使用较广泛。
类似的，γ-卡拉胶被认为是ι-卡拉胶的母体。从化学结构上看、它们同各自的对应物μ-卡拉胶和κ-卡拉胶的区别仅仅在于1，4-G的C2形成半酯式硫酸酯。同样地，γ-卡拉胶与水不形成凝胶，而ι-卡拉胶则可形成凝胶。
λ-卡拉胶与水不形成凝胶，它同γ-卡拉胶的差别在于大约只有70％的1．3-G上具有-OSO3-取代基，并且取代位置是C2而不是C4，其余30％则不合-OSO3-取代基。碱催化消除C6的-OSO3-基团，使1，4-G保留C2的-OSO3-基团变成3，6-脱水-半乳糖-2-半酯式硫酸盐，正如μ-(γ-)转化为κ-(ι-)一样；然而，既不同于κ-，也不同于ι-，用碱改性的λ-卡拉胶已被命名为θ-卡拉胶，它与水不生成凝胶。
ξ-卡拉胶，在另一些杉海苔科海藻中代替λ-存在，其结构虽末完全描述清楚，但似乎在1，3-G上C2具有-OSO3-取代基，这一点能区别于λ-，另一方面，至少有一部分1，4-G上的C6不存在这种取代基。时至今日，具有这种特性的多糖尚未单独分离出来。它可能完全缺乏C6半酯化硫酸盐基团。
β-卡拉胶，主要存在于部分琼枝类海藻中，其结构主要为3-β-D-半乳吡喃糖和4-3 ,6内醚-α-D-半乳吡喃糖，-OSO3-含量极少，结构和性能都近似琼脂，溶于水后能形成坚硬的凝胶。
不同来源的卡拉胶被认为是结构不同的各种多糖的混合物，其重复结构单元1，4苷键键合的半乳糖残基上C3、C6的脱水度及C2的酯化度在一定范围内变动。卡拉胶基本可分为两大类：其一包括μ、κ、γ和ι卡拉胶及其混合物，这一类卡拉胶在钾离子存在时或用碱处理时可胶凝，其特点在于1，3-G的C4具有-OSO3-取代基。其二包括θ-和λ-卡拉胶及其碱改性产品，它们在碱处理前后都不胶凝，并且它们的1，4-G和1．3-G上，C2都是部分地或全部地具有-OSO3-取代基。
3硫酸酯基团-OSO3-
含有硫酸酯基团(-OSO3-)是卡拉胶的重要特征。-OSO3-以共价键与半乳吡喃糖基团上C2,C4或C6相连接,在卡拉胶中含量约为20%-40%(w/w),导致卡拉胶带有较强的负电性。卡拉胶重要的三种类型中硫酸酯基分布分别为κ,ι和λ,。理想的κ,λ卡拉胶重复二糖结构中分别含有1,2,3个硫酸酯基团,可推算出它们在卡拉胶中分别占20%,33%和41%(w/w)。典型的卡拉胶商业产品含硫酸酯基分别为κ型22%(w/w),λ型38%(w/w), ι型32%(w/w)。而不同藻种、不同批次的红藻提取的卡拉胶含硫酸酯量都有所不同。这些差别表明,硫酸酯的位置、含量与理想结构存在一定的差异。
4 3,6 内醚醚桥（内酯）及其形成
卡拉胶和琼胶一样,在结构中含有3 ,6 内醚键。天然存在的3 ,6 内醚键比较罕见,性质非常特殊,是卡拉胶具有独特性能的重要影响因素。κ,ι型卡拉胶在β-(1→4) 连接的D2半乳吡喃糖基上含有3 ,6-内醚醚桥键,λ卡拉胶不含有内醚键。κ, ι型卡拉胶的前体物质μ, ι型卡拉胶β-(1→4)-D 半乳吡喃糖基C6 位上含有硫酸酯基,3 ,6 内醚醚桥即为硫酸酯基脱除C6与C3位羟基作用形成的。
形成机理分成两步:首先,α连接的半乳吡喃糖基上含有的6位硫酸酯基团随温度升高,由4C1构象变为1C4构象,使得C6-OSO3-半乳糖基与C3-OH处于轴向位置。强碱作用下, β-(1→4)-D半乳吡喃糖基上C3位的羟基被激发而离子化,产生O-。第二步是C6-OSO3-在O3 离子攻击下发生亲核取代反应,导致同一个半乳糖基(DA) 释放出C6硫酸酯基团,从而形成3 ,6-内醚醚桥键。
3.卡拉胶质量标准
http://m.myl5520.com/gerenjianli/124859.html