褐藻胶是提取自海带、巨藻等富有价值的褐藻中的多糖类物质,因其具有良好的增稠、稳定和改良品质的作用,在食品行业的应用范围不断拓展。可溶性的褐藻胶水溶液在遇到钙等二价金属离子后可以迅速发生离子交换,生成具有热不可逆性的凝胶,并且把大量的水分锁定在凝胶结构中。利用该凝胶特性,褐藻胶可用于制作果冻、布丁、果蔬膏、凝胶点心馅、凝胶软糖、果汁爆爆蛋等各类凝胶产品,也可以应用于各类肉制品中。褐藻胶还具有调节人体新陈代谢、预防肥胖、降低血糖和血压等功效,CAC规定:按照良好的GMP生产规范,褐藻胶产品均允许在食品中适量使用。褐藻胶在现代凝胶食品中的应用前景非常广阔。
1. 引言
海藻除了作为海洋蔬菜直接食用外,其另一主要用途就是用于提取多种功能性成分 [1] 。在蓝、绿、红、褐四大藻类中,褐藻是最具有提取价值的海藻。素有“智力元素”之称的碘 [2] 、功能性的糖醇甘露醇 [3] 、近年来市场火爆的“抗癌尖兵”褐藻糖胶都是从褐藻中提取而来 [4] 。目前全球使用最广泛的海藻提取功能性食品配料——褐藻胶,也是从海带、巨藻等褐藻中提取的天然海藻多糖类产品。
2. 褐藻胶简介
海藻酸至英国化学家E.C.C. Stanford在1881年首次从褐藻类海藻植物狭叶海带中提取发现以来,到1929年美国的Kelco公司将褐藻胶作为商品大量生产,历经了约50年时间,逐渐成为人类成熟应用的唯一产业化的天然阴离子盐类多糖物质 [5] 。后来以褐藻酸盐为主导的褐藻胶产业不断发展壮大,褐藻胶(褐藻酸钠)以其独特的凝胶、增稠、乳化功能和生物活性在食品行业的应用范围不断拓展,日益受到人们重视 [6] 。
褐藻胶主要包括褐藻酸钠、褐藻酸钾、褐藻酸钙、褐藻酸铵等,其中褐藻酸钠已经成为从天然海藻中提取的产销量最大的食品配料。
褐藻酸钠作为一种天然提取的高分子亲水胶体,在食品中应用具有良好的增稠、稳定、品质改良等作用。其与钙离子反应形成的褐藻酸钙更是一种独特地热不可逆凝胶 [7] ,这是褐藻酸钠区别于其他高分子胶体的显著特性。
褐藻酸钠不仅是一种安全的食品添加剂,而且可作为仿生食品或疗效食品的基材,由于它实际上是一种天然纤维素,可减缓脂肪,糖和胆盐的吸收,具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用,可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。它在肠道中能抑制有害金属如锶、镉、铅等在体内的积累,正是因为褐藻酸钠这些重要作用,在国内外已日益被人们所重视。日本人把富含有褐藻酸钠的食品称为“长寿食品”,美国人则称其为“奇妙的食品添加剂”。
3. 褐藻胶的功能特性
作为食品添加剂,褐藻胶主要的功能有:增稠、稳定、组织改良和凝胶性。
3.1. 增稠性
褐藻胶溶于水可形成粘稠溶液,当pH接近蛋白质等电点时,还可以与溶液中蛋白质的形成可溶性的络合物,使黏度增大,可抑制蛋白质沉淀的产生,形成均一稳定的体系,其可用于饮料、调味汁、果酱及罐装制品的增稠剂,以提高制品的稳定性质 [8] 。
3.2. 稳定性
褐藻胶有很好的稳定性,作冰淇淋的稳定剂,可控制冰晶的形成,改善冰淇淋口感;许多乳制品,如精制奶酪、掼奶油、干乳酪等利用褐藻胶的稳定作用可防止食品与包装物的粘连;可作为上乳制品覆盖物,可使其稳定不变并防止糖霜酥皮开裂。
3.3. 水合、组织改良性
用在挂面、米粉等制作中添加褐藻胶可改善制品组织的粘结性,使其拉力强、弯曲度大,减少断头率;在面包、糕点等制品中添加褐藻胶,可改善制品内部组织的均一性和持水作用,延长贮藏时间。
3.4. 独特的热不可逆凝胶性能
海藻胶最重要的功能性质可能是它具有与Ca2+,或除Mg2+以外的其他多价阳离子反应形成胶体的能力。海藻胶体是透明的、坚韧的、具有弹性的,非热可逆的胶体,这种胶体在室温下有利于形成。海藻胶的其他主要性质是:
褐藻胶是应用最广泛的水溶性褐藻胶。褐藻胶遇到钙离子可迅速发生离子交换,生成凝胶。利用这种性质,将褐藻胶溶液滴入含有钙离子的水溶液中可产生海藻酸钙胶球,使用喷嘴,可制造出凝胶纤维;将含有钙离子的水溶液加入褐藻胶溶液,可生成凝胶冻。可应用于果冻,布丁、软糖,肉制品及各类仿生食品和素食食品。
褐藻胶与钙离子形成的凝胶具有热不可逆性,凝胶性能不受温度影响,可进行加热灭菌和微波炉等处理。
3.5. 成膜性
褐藻酸钠易溶于水,稍经处理即可成膜。可方便地作为冷藏的包复材料,主要用于肉类、水产品及水果的冷藏保鲜。
3.6. 独特的生理功能
褐藻胶在胃肠里具有吸水性、吸附性、阳里子的交换和凝胶过滤等作用,对人体新陈代谢起到独特的调节效果;可以阻碍人体对胆固醇的吸收和降低血浆胆固醇,为预防人体发胖及动脉硬化起到一定的积极作用。
海藻胶大分子结构内主要嵌段之一的多聚古罗糖醛酸对一些有毒金属离子有选择性地吸收作用,它是迄今为止发现的抑制放射性锶吸收的最有效药物。据此许多学者尝试利用它排除人体中Ba、Pb、Cd等重金属离子和放射性元素所引起的病患取得了一定效果。
此外,褐藻胶是一种可食而又不易被人体消化的高分子多糖,因此可增加饱腹感,健康减肥;加快肠胃蠕动,预防便秘。
3.7. 褐藻胶与其他胶体的协同作用
褐藻胶与黄原胶、瓜尔豆胶、魔芋胶、羧甲基纤维素钠等具有良好的互溶性,可混合复配使用。