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    羧甲基纖維素鈉在食品工業中的應用研究

    發布時間:2019-06-19來源:雙城食品瀏覽次數:
     羧甲基纖維素鈉在食品工業中的應用研究
                                      楊金姝
                        (東北農業大學食品學院,黑龍江哈爾濱150030)
        摘要:羧甲基纖維素鈉(CMC-Na) 是一種性質較為穩定的增稠劑,具有良好的功能特性,在食品工業中應用廣泛。對羧甲基纖維素鈉在食品中的應用特性進行介紹,分析其在食品工業中的應用實例,并對其應用前景作出展望。
        關鍵詞:羧甲基纖維素鈉;功能特性;應用
        中圖分類號:TS202.3 文獻標志碼:A doi:10.3969/jissn.1671-9646(X).2014.11.054
        羧甲基纖維素鈉(Sodium carboxymethyl cellulose,CMC-Na) 是纖維素的羧甲基化衍生物,又名纖維素膠,是最主要的離子型纖維素膠。羧甲基纖維素鈉通常是由天然的纖維素和苛性堿及一氯醋酸反應后而制得的一種陰離子型高分子化合物,分子量由幾千到百萬。CMC 為天然纖維素改性,已將其稱為“改性纖維素”[1]。CMC-Na 為白色纖維狀或顆粒狀粉末,無臭、無味、有吸濕性,易于分散在水中形成透明的膠體溶液[2]。羧甲基纖維素鈉是增稠劑的一種,由于其本身具有良好的功能特性使其在食品工業得到了廣泛的應用,它也在一定程度上推動了食品工業快速健康的發展。如由于其具有一定的增稠乳化作用,可以用于穩定酸乳飲料并可增加酸奶體系的黏稠性;由于其具有一定的親水性和復水性,可以用于改進面包和饅頭等面食的食用品質,延長面食制品的貨架期、提升口感;由于其具有一定的凝膠作用,有利于食品更好地形成凝膠,因此能夠用于制造果凍和果醬等;其也可以作為可食性的涂膜材料,與其他增稠劑復配使用,涂抹在一些食品表面,可最大程度地使食品保鮮,且由于是可食性材料,對人體健康不會造成不良影響。因此,食用級的CMC-Na 作為一種理想的食品添加劑,在食品工業的食品生產中應用非常普遍。
        1· 羧甲基纖維素鈉在食品中應用的功能特性
        1.1 增稠和乳化穩定作用
        食用的羧甲基纖維素鈉對含油脂蛋白質的飲料可起到乳化穩定作用,一般油脂飲料的特點是含有不同程度的脂肪和一定量的蛋白質,在存放時易分離上浮,形成不美觀的“項圈”,影響產品的外觀。另外,蛋白質易凝聚分離,特別是pH 值較低的產品,蛋白質必然凝結,而CMC-Na 可有效解決這些問題,其在水中溶解為透明穩定膠體,可穩定蛋白質,同時降低脂肪和水之間的表面張力,使脂肪充分乳化。因此,CMC-Na 常作為增稠劑用于食品工業中[3]。
        1.2 保水作用 羧甲基纖維素鈉具有水化作用,在肉制品、面包、饅頭等食品中,可以起到組織改良的作用,而且可以使水分不易揮發,可提高產品產量,增加口感[4]。
        1.3 凝膠化作用   觸變性的羧甲基纖維素鈉是指大分子鏈有一定數量的相互作用,傾向于形成三維結構。形成三維結構后,溶液的表觀黏度上升;打破三維結構后,表觀黏度下降。觸變現象就是表觀黏度的變化依賴于時間。具有觸變性的羧甲基纖維素對于凝膠體系有重要作用,可用來制果凍和果醬[1]。
        1.4 成膜性
        羧甲基纖維素鈉能夠在食品表面形成一層膜,可以對果蔬起到一定的保護作用,由于膜的存在,使膜和果蔬之間形成了一個低氧氣、高二氧化碳的氣體環境,從而降低了氣體的交換速率、物質交換速率,用于延長果蔬的保質期[5]。
        羧甲基纖維素鈉還具有其他一些特性,如懸浮作用以及化學穩定性等,這些性質也為其在食品工業中廣泛應用奠定了基礎。
        2 ·羧甲基纖維素鈉在食品中的應用
        2.1 乳制品中的應用
        2.1.1 在酸性飲料中應用研究
        酸性乳飲料具有酸甜獨特的風味,有著廣泛的市場。但在生產過程中,酪蛋白會在酸性條件下發生聚集失穩,因此一般加入多糖,可對酪蛋白起保護作用,使體系穩定并同時保證了良好的口感[6]。而羧甲基纖維素鈉作為一種多糖可穩定酸性乳飲料的機理可描述為:在調酸過程中,當pH 值5.2 時,CMC-Na 開始吸附于酪蛋白膠粒的表面,其作用類似于中性條件下κ- 酪蛋白的作用,吸附層的靜電排斥和空間位阻維持了酪蛋白膠束的穩定存在,且CMC-Na具有增稠作用,可以降低蛋白質顆粒的沉降速率[7]。結果表明,在低pH 值下,羧甲基纖維素鈉需要一定濃度才可以;而低于此濃度時,體系會失去穩定。在pH 值3.6~4.6,較低pH 值體系需更多的羧甲基纖維素鈉來穩定。發酵型酸性乳飲料與調酸型相比,對于穩定劑要求較高[6]。
        而含有果粒的酸性乳飲料是在乳飲料中添加一定量的果粒,同樣需加入穩定劑來穩定體系。試驗得出,酸性含乳飲料以CMC-Na 為主要的穩定劑。當復合穩定劑中CMC-Na 占0.4%,果膠為0.14%時體系穩定性較好[8]。
        還有學者研究,在番茄紅素活性飲料中應用羧甲基纖維素鈉來穩定體系。研究表明,當CMC-Na添加量大于0.4%時,產品有很好的穩定性,但此時黏度大大增加,所以可選擇與其他膠體復配使用[9]。傳統的調酸型乳飲料在應用了CMC-Na 冷化料工藝優化后,在貨架期內,其產品黏度總是高于熱化料產品的黏度,有更好的穩定性,這也為羧甲基纖維素鈉更好地應用于酸性乳飲料生產中提供了理論依據[10]。
        2.1.2 攪拌型酸奶中的應用
        乳蛋白在酸性條件下的變性沉淀一直是影響酸乳開發的一個關鍵性問題。因CMC-Na具有多功能的性質,來源豐富,價格便宜,所以多用作穩定劑。結果表明,CMC-Na受溫度、pH 值影響較大,當CMC-Na添加量較小時不能穩定酸奶狀態,當其含量大于0.4%時酸奶的狀態有所改善,體系趨于穩定;且在0.05%~0.1%時CMC-Na對于酸奶的增稠效果較小,而在含量較大的范圍內(0.4%~0.5%) 增稠效果顯著[11]。
        2.1.3 酪蛋白乳液中的應用
        乳液是由一種液體以極小的液滴形式分散在另一種與其不相混溶的液體中所構成的分散體系,其為不穩定體系。在眾多食品膠中,羧甲基纖維素鈉和黃原膠由于具有獨特的功能性質,被深入研究。結果表明,CMC-Na與XG (黃原膠) 復配能夠使體系更加穩定。在一定的復配比例下(CMC-Na∶XG為1∶1,3∶1),總添加量為乳液總質量的0.4%,乳液的分層穩定性會增加,在室溫下貯藏2 周,分層現象不明顯[12]。
        2.2 在面包、饅頭制作中的應用
        羧甲基纖維素鈉具有一定的親水性和復水性,因此用于面制品的生產中。
        2.2.1 在面包中的應用
        由于羧甲基纖維素鈉中有親水基團,在和面時能夠與水結合形成親水膠體而吸水膨脹,在膨脹后的CMC-Na可使面筋的持水性增加,有利于面包的醒發和焙烤過程中二氧化碳的保持,從而使面包的體積變大,但是羧甲基纖維素鈉的用量不能超過6%。由于其具有很強的保水性,適合的添加量可以降低面包的硬度。試驗得出,添加適量(2%~8%)的羧甲基纖維素鈉對于焙烤面包的品質有明顯改善,以添加6%時效果最好,其次為添加量4%??梢蕴岣呙姘w積,改善面包的結構和風味,可延長面包的貨架期[13]。這為羧甲基纖維素鈉添加入面包中,改善面包品質提供了可能。
        2.2.2 在饅頭制作中的應用
        羧甲基纖維素鈉添加量對莜麥饅頭面團中的pH值影響不大,研究表明羧甲基纖維素鈉能有效改善莜麥饅頭的質構,有效降低饅頭的硬度、黏著性、咀嚼性,且羧甲基纖維素鈉添加量為0.06%~0.08%時,各質構指標表現的最好。而現在羧甲基纖維素鈉在饅頭中的應用還較少,這也為其應用于新的領域提供了可能,可增加它的應用范圍[14]。
        2.3 在涂膜保鮮中的應用
        可食性涂膜劑處理果實表面形成一層透明的薄膜,類似于單果包裝,具有一定的氣調作用,并且提高果實光澤,提升商品價值,降低環境污染,廣泛用于食品保鮮。而涂膜保鮮充分利用了羧甲基纖維素的成膜性。羧甲基纖維素與卡拉膠經過復合后,不僅可以延緩綠化9 號桃Hunter L* (表明桃塊表面的色澤明暗度,此值升高,亮度增加,光澤提高;反之此值下降則發暗) 和Hunter a*,b* 值的增大幅度(a* 表明紅綠程度,b* 表明黃藍程度),且褐變程度和酶活性抑制效果明顯,這主要利用不同的膜復合有利于性質間互補,有利于保鮮[15]。羧甲基纖維素鈉為果蔬保鮮的新方式提供了理論基礎。但是對于冷卻牛肉涂膜保鮮效果和雙孢蘑菇的保鮮效果來說,羧甲基纖維素鈉并不是好的保鮮劑[16],這就要求很好地研究其性質,彌補其本身的不足,使其被合理利用。
        2.4 其他應用
        食品增稠劑具有增稠、增濃、穩定、耐鹽和耐溫等特點,被廣泛用于食品調味料中。李瓊等人研究了天然肉味香精制備中增稠劑的選擇和工藝優化,結果表明選擇5%的羧甲基纖維素作為肉味香精的膠體,60~70 ℃水浴加熱溶解,攪拌30 min,膠體溶解后,放置24~48 h 后溶脹再用于制備肉味味精,產品增稠性比較好,無色無味。
        由于羧甲基纖維素鈉具有增稠作用,可用于制作果醬。經過試驗得到,制作菱角番茄醬的最佳工藝是羧甲基纖維素鈉1.9%,檸檬酸0.8%,白砂糖4%,以及菱角醬與番茄醬比為1∶1,此時制得的果醬口感較好,且穩定[17]。
        羧甲基纖維素鈉也可以用來制作飲料。玉米飲料貯藏中易于分層、形成沉淀,而以CMC 和海藻酸鈉復配可提高穩定性。添加量均為0.05%的羧甲基纖維素鈉和海藻酸鈉時,玉米飲料的沉淀率最小,離心后分層不明顯,穩定性好,這也為玉米飲料市場的發展奠定了一定的基礎[18]。
        羧甲基纖維素鈉還用于冰激凌的生產,以及酒類的澄清。
        3·展望
        羧甲基纖維素鈉作為一種沒有毒副作用的食品添加劑,必定在今后的發展中有廣闊的空間。而更加深入研究其性質,充分開發以及將其性質應用于新的領域是其發展的關鍵和方向。人們生活水平的提高,對于食品的要求日益提高、政府對于食品安全的大力支持以及新的科學技術的發展,都會促進其更為廣泛的應用。所以,羧甲基纖維素鈉應用必定得到大力發展,前途光明。
    參考文獻:
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