海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的應(yīng)用

王姣姣， 楊曉光， 秦志平， 王志英， 史 杰　(石家莊市兄弟伊蘭食品配料有限公司，河北石家莊 050000)

?

海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的應(yīng)用

王姣姣， 楊曉光， 秦志平， 王志英， 史 杰(石家莊市兄弟伊蘭食品配料有限公司，河北石家莊 050000)

摘要海藻酸丙二醇酯(PGA)具有優(yōu)良的乳化性、增稠性、膨化性、耐酸性和穩(wěn)定性等性能，是一種新型的乳化穩(wěn)定劑，在食品中的應(yīng)用日趨廣泛。隨著消費(fèi)者對(duì)食品風(fēng)味、品種的要求不斷提高，PGA以其獨(dú)特的性質(zhì)和豐富的原料來(lái)源，被應(yīng)用在各種食品當(dāng)中。介紹了PGA的化學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)特性以及物理特性，并對(duì)其在多種食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，旨在為擴(kuò)寬PGA的應(yīng)用范圍及深入研究其作用機(jī)理提供參考。

關(guān)鍵詞海藻酸丙二醇酯；食品；主要特性；應(yīng)用

食品添加劑對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展十分重要，相當(dāng)數(shù)量和種類的加工食品若要進(jìn)一步提高其感官品質(zhì)和質(zhì)量，都離不開添加劑在其中的有效應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)低pH范圍的食品和飲料發(fā)展非常迅速，由于海藻酸丙二醇酯(PGA)具有獨(dú)特的膠體特性和增稠性、穩(wěn)定性、乳化性、懸浮性、成膜性以及能形成凝膠的能力[1]，因此，海藻膠常作為食品添加劑應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)中。

海藻酸丙二醇酯也稱藻酸丙二醇酯、藻酸丙二酯，是一種從褐藻中提取并經(jīng)酯化處理的新型增稠劑。PGA主鏈?zhǔn)怯搔?L-古洛糖醛酸和β-d-甘露糖醛酸組成，這2種糖醛酸在PGA分子中的比例和位置都決定著PGA的黏度、膠凝性、對(duì)離子的選擇等特性，尤其是對(duì)有鈣離子存在時(shí)的膠凝作用，其分子中的丙二醇基為親脂端，可以與脂肪球結(jié)合；分子中的糖醛酸為親水端，含有大量羥基和部分羧基，可以和蛋白質(zhì)結(jié)合。海藻酸丙二醇酯是食品用穩(wěn)定膠體中唯一具有穩(wěn)定和乳化雙重作用的天然穩(wěn)定劑[2]。有研究表明，志愿者在高水平(相當(dāng)于175 mg/kg體重)下攝入海藻酸丙二醇酯23 d沒(méi)有造成飲食不良或生理效應(yīng),特別是不良的毒理作用中的酶和其他敏感指標(biāo)都保持不變[3]。

筆者主要闡述了PGA的生理特性及其在各種食品中的應(yīng)用，以期為深入研究PGA的作用機(jī)理提供參考。

1PGA的主要特性

海藻膠作為食品添加劑用于食品中正是由于它具有的獨(dú)特的膠體特性和增稠性、穩(wěn)定性、乳化性、懸浮性、成膜性以及能形成凝膠的能力，而其衍生物PGA與海藻酸相比，有著不少優(yōu)勢(shì)，在食品中的應(yīng)用有其獨(dú)到之處。因?yàn)楹Ｔ逅嵩瓉?lái)的部分羧基被丙二醇酯化，并部分被適當(dāng)?shù)膲A中和，所以PGA可以溶于水中形成黏稠膠體，并能溶于有機(jī)酸溶液，于pH 3～4的酸性溶液中能形成凝膠，但不會(huì)產(chǎn)生沉淀，抗鹽性強(qiáng)，即使在濃電解質(zhì)溶液中也不會(huì)鹽析，對(duì)鈣和鈉等金屬離子很穩(wěn)定。也就是說(shuō)，PGA能改善酸在食品中的穩(wěn)定性，還能阻止因?yàn)殁}和其他高價(jià)金屬離子在食品飲料中所引起的沉淀作用[4]。

PGA具有較大的分子量，是一種高分子量食品級(jí)多糖。黃明麗根據(jù)凝膠滲透色譜(GPC)標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)合PGA洗脫體積，計(jì)算得出PGA分子量范圍為1 900～2 400 kD[5]。PGA的黏度與其濃度之間存在著半對(duì)數(shù)線性關(guān)系(R2=0.974 0)；在pH 2～10范圍內(nèi)，PGA的黏度幾乎無(wú)變化，但當(dāng)pH≥11時(shí)，PGA的黏度下降；PGA與羧甲基纖維素(CMC)具有良好的增黏效應(yīng)，但與海藻酸鈉之間的效應(yīng)較復(fù)雜[6]。

PGA是剪切變稀的假塑性非牛頓流體，濃度越高，觸變性越大。PGA溶液黏度隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)、蔗糖添加量的增加而增加，隨pH的升高而降低。較低NaCl(0.01和0.10 mol/L)時(shí)PGA溶液的黏度降低，NaCl濃度較高時(shí)(1.00 mol/L)溶液的黏度增加。PGA具有黏彈性，在低頻率區(qū)域體系以黏性為主，高頻率區(qū)域體系以彈性為主，G′與G″的交點(diǎn)受濃度和pH及溫度的影響[7]。

PGA除具有膠體性質(zhì)外，由于其分子中含有丙二醇基，故親油性大，乳化穩(wěn)定性好，在食品和飲料的生產(chǎn)中可以被用作為一種性能優(yōu)良的天然起云劑[8]。PGA溶液的親脂性可有效地用作奶油、糖漿、啤酒、飲料及色拉油的穩(wěn)定劑。酯化度越高，PGA溶液的親脂性與表面活性越強(qiáng)，因此，當(dāng)利用PGA的親脂性時(shí)，應(yīng)選用高酯化度產(chǎn)品，此外要盡量使用低黏度產(chǎn)品。

2PGA在食品中的應(yīng)用

近年來(lái)，PGA因其獨(dú)特的性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于多種食品中。PGA在部分食品中的作用及參考用量見表1。

2.1PGA在酸奶中的應(yīng)用酸奶是發(fā)酵乳的一種，在所有乳制品中，酸奶是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高、最受人們歡迎的健康食品之一。而在生產(chǎn)中，為了保證酸奶的穩(wěn)定性，使之保持特殊的酸性環(huán)境和形態(tài)結(jié)構(gòu)，就需要添加適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。穩(wěn)定劑在酸奶中主要發(fā)揮2個(gè)作用，保水性和提高產(chǎn)品的黏度穩(wěn)定性[9]。

王曉梅等通過(guò)對(duì)攪拌型橙汁酸奶感官質(zhì)量和穩(wěn)定性的研究，確定了其最佳工藝要點(diǎn)和適用的PGA復(fù)配穩(wěn)定劑配方[10]。結(jié)果表明，PGA0.2% +單甘酯0.1% +NaH2PO40.05%的復(fù)配穩(wěn)定劑在攪拌型橙汁酸奶中的穩(wěn)定效果優(yōu)于PGA單體穩(wěn)定劑。衛(wèi)曉英等將不同量的PGA添加到原料乳中進(jìn)行發(fā)酵，對(duì)其特性進(jìn)行檢測(cè)[11]。在添加PGA后，酸乳的黏度顯著增大，且形成了觸變環(huán)。試驗(yàn)表明，PGA不同的添加量能不同程度地影響酸乳的結(jié)構(gòu)，以0.20%的添加量的效果最好；此時(shí)樣品的持水力上升10.9%，乳清析出量下降26.0%，硬度8 g。

2.2PGA在乳飲料中的應(yīng)用近年來(lái)，越來(lái)越多的含乳飲料出現(xiàn)在人們生活中。在這些含乳飲料的制作過(guò)程中，為了使飲料形成均勻、穩(wěn)定、黏稠的液體，需要向飲料中添加一些物質(zhì)，而乳飲料穩(wěn)定劑所起到的作用正是如此。

范素琴等研究不同用量的海藻酸丙二醇酯對(duì)調(diào)配型酸性乳飲料穩(wěn)定性的影響[12]，通過(guò)單因素試驗(yàn)確定海藻酸丙二醇酯在酸乳飲料中的最適用量，并通過(guò)正交試驗(yàn)確定調(diào)配型酸乳飲料復(fù)配乳化穩(wěn)定劑的最佳配方：海藻酸丙二醇酯0.20%、羧甲基纖維素鈉0.25%、高酯果膠0.10%、蔗糖酯0.015%。劉海燕研究表明，PGA在發(fā)酵乳中可以與其他配料完全融合，在發(fā)酵期間的任何pH范圍內(nèi)均可使用[13]。PGA在發(fā)酵乳制品中不僅充當(dāng)穩(wěn)定劑的作用，還可以提供乳化作用使含脂的發(fā)酵乳制品平滑、圓潤(rùn)，口感會(huì)更好，能夠賦予發(fā)酵乳制品天然的質(zhì)地口感，同時(shí)能夠有效地防止產(chǎn)品形成不美觀的粗糙凹凸表面，使產(chǎn)品外觀平滑亮澤。

趙六永等選用牛乳和椰果果粒為原料，對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定劑的選擇進(jìn)行了研究，確定了最佳的配方[14]。通過(guò)試驗(yàn)篩選出較好的穩(wěn)定劑組合為羧甲基纖維素鈉0.40%，結(jié)冷膠0.14%，果膠0.14%，海藻酸丙二醇酯0.03%；并驗(yàn)證了產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果顯示，穩(wěn)定劑配方達(dá)到了產(chǎn)品要求。對(duì)確定的最佳配方進(jìn)行多方面的考察，產(chǎn)品穩(wěn)定性、果粒懸浮性在保質(zhì)期內(nèi)都表現(xiàn)良好，所選擇的最佳配方符合產(chǎn)品要求。

2.3PGA在果汁飲料中的應(yīng)用果汁富含各種天然營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以幫助人體達(dá)到酸堿平衡，對(duì)腸胃無(wú)刺激、營(yíng)養(yǎng)吸收迅速、徹底。果汁飲料是以水果為原料經(jīng)過(guò)物理方法如壓榨、離心、萃取等得到的汁液產(chǎn)品。在工業(yè)生產(chǎn)中，需要添加穩(wěn)定劑，保證飲料體系的穩(wěn)定，改善口感。

王金華等對(duì)榨汁工藝飲料配方及穩(wěn)定性等方面進(jìn)行綜合研究，最終確定飲料的最佳配方為：黑莓原汁20%，藍(lán)莓原汁10%，糖含量8%，羧甲基纖維素(CMC) 0.105%，海藻酸丙二醇酯0.613%，黃原膠0.015%，由此配方制得的飲料感官評(píng)價(jià)最高，穩(wěn)定性最好[15]。

林日高以沙田柚汁與西番蓮汁為主要原料，對(duì)沙田柚汁與西番蓮汁復(fù)合飲料的加工工藝進(jìn)行探討[16]。結(jié)果表明，當(dāng)沙田柚汁14%，西番蓮汁12%，白砂糖10%，黃原膠0.02%，羧甲基纖維素鈉0.15%，海藻酸丙二醇酯0.10%，pH為3.8時(shí)，復(fù)合果汁飲料風(fēng)味最佳。

2.4PGA在啤酒中的應(yīng)用啤酒泡沫是啤酒質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。啤酒泡沫中含有大量的芳香酯類化合物，它使人們產(chǎn)生飲用的欲望，減少啤酒的苦味，產(chǎn)生緩和味覺(jué)的作用，具有像蓋子一樣的隔絕作用，可防止啤酒液與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)而發(fā)生味道變化。泡沫的蓋子作用還可減緩二氧化碳的釋放速度，產(chǎn)生較多的包裹著二氧化碳的啤酒泡沫，讓飲酒者從視覺(jué)上覺(jué)得啤酒比較清涼可口；另外，啤酒冒泡時(shí)細(xì)微的沙沙聲也會(huì)使飲酒者產(chǎn)生愉悅感。

劉長(zhǎng)海等為了改善啤酒泡沫的性能，研究了多種食品添加劑對(duì)啤酒泡沫性能的影響[17]。其中，海藻酸丙二醇酯是良好的泡沫改良劑，加入30 mg/L可以顯著提高啤酒的泡沫持久性。張立群等在啤酒中添加適量的PGA，考察其對(duì)啤酒泡沫的穩(wěn)定性和泡持力的影響[18]。研究表明，PGA可明顯提高泡持力，泡沫變得更潔白細(xì)膩，掛杯更持久，即使遇到油脂或殺菌洗滌殘留物也能抗破裂，無(wú)異味，且對(duì)成品酒的保質(zhì)期無(wú)影響。

2.5PGA在面制品中的應(yīng)用面食是我國(guó)人民的主食之一，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)面食的要求早已超越了單純的果腹，對(duì)面食內(nèi)在的品質(zhì)如彈性和韌性的要求越來(lái)越高。近幾年，PGA常見應(yīng)用于面食的制作中，以改善面食性質(zhì)和質(zhì)構(gòu)。

楊艷等通過(guò)粉質(zhì)儀測(cè)定了PGA對(duì)面粉粉質(zhì)特性影響，經(jīng)TPA全質(zhì)分析、蒸煮試驗(yàn)和感官鑒評(píng)，研究PGA添加量對(duì)面條硬度、黏著性、拉伸收縮比等指標(biāo)的影響[19]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PGA對(duì)面條品質(zhì)改良效果較為明顯，其在面條中最適添加量為0.3%。

蛋糕有著綿軟而有彈性的結(jié)構(gòu)，細(xì)密而緊韌的組織，滋潤(rùn)而嫩爽的口感，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。但是在長(zhǎng)期放置過(guò)程中，蛋糕會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)粗糙、松散干硬、彈性和風(fēng)味變差等老化現(xiàn)象，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。張娟娟等利用正交試驗(yàn)優(yōu)化出蛋糕品質(zhì)改良劑的配方：海藻酸鈉0.15%，海藻酸丙二醇酯0.15%，黃原膠0.10%，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)復(fù)配型蛋糕品質(zhì)改良劑能改善蛋糕面糊比重，提高蛋糕質(zhì)構(gòu)特性和感官評(píng)分，使蛋糕彈性較好，硬度顯著降低，老化程度明顯較小，顯示蛋糕的品質(zhì)良好[20]。

3結(jié)語(yǔ)

PGA作為一種新興的穩(wěn)定劑，能改善酸在食品中的穩(wěn)定性，具有良好的增黏效應(yīng)、黏彈性以及乳化穩(wěn)定性，這些特性使得PGA被廣泛應(yīng)用于酸奶、乳飲料、果汁飲料、啤酒、面制品等食品和飲料的生產(chǎn)中。近年來(lái)對(duì)其報(bào)道及研究越來(lái)越多，但大多都集中在應(yīng)用試驗(yàn)，對(duì)其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展和作用機(jī)理都欠缺深入的研究，尤其是與其他穩(wěn)定劑復(fù)配使用，對(duì)于PGA在內(nèi)的復(fù)合穩(wěn)定劑對(duì)酪蛋白的作用機(jī)理鮮見報(bào)道，國(guó)內(nèi)有關(guān)PGA在食品中的應(yīng)用尚鮮有更權(quán)威的相關(guān)基礎(chǔ)研究作支撐。因此，PGA在食品中的應(yīng)用受到挑戰(zhàn)。

研究機(jī)構(gòu)及有實(shí)力的企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)PGA的基礎(chǔ)性研究，通過(guò)利用現(xiàn)代儀器分析手段和方法，研究PGA與產(chǎn)品中其他成分的相互作用關(guān)系，為PGA產(chǎn)品研發(fā)提供科學(xué)明確的指導(dǎo)，為發(fā)展穩(wěn)定的PGA產(chǎn)品奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉程.食品添加劑使用大全[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社, 2004.

[2] 秦益民.海藻酸[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2008:178.

[3] ANDERSON D M，BRYDON W G，EASTWOOD M A, et al.Dietary effects of propylene glycol alginate in humans[J].Food additives & contaminants, 1991, 8(3):225-236.

[4] 胡國(guó)華.新型食品膠在我國(guó)的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及前景[C]//中國(guó)食品添加劑協(xié)會(huì)第三屆會(huì)員代表大會(huì)暨第九屆中國(guó)國(guó)際食品添加劑和配料展覽會(huì)學(xué)術(shù)論文集.中國(guó)食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用工業(yè)協(xié)會(huì)，2005:33-42.

[5] 黃明麗.酪蛋白酸鈉與藻酸丙二醇酯相互作用及其對(duì)魚油乳狀液穩(wěn)定性的影響[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué), 2014.

[6] 秦衛(wèi)東, 王亞利.藻酸丙二醇酯粘度的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 1998(6):36-38.

[7] 黃明麗, 董玉紅, 盧傳靜,等.藻酸丙二醇酯的流變學(xué)特性研究[J].食品工業(yè)科技, 2014(10):319-323.

[8] 秦益民, 張國(guó)防, 王曉梅.天然起云劑——海藻多糖衍生物海藻酸丙二醇酯[J].食品科技, 2012(3):238-242.

[9] 劉國(guó)強(qiáng).穩(wěn)定劑在酸奶生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工, 2008(16):65-67.

[10] 王曉梅, 周樹輝.藻酸丙二醇酯在攪拌型橙汁酸奶中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑, 2008(6):132-135.

[11] 衛(wèi)曉英, 李全陽(yáng), 趙紅玲,等.海藻酸丙二醇酯(PGA)對(duì)凝固型酸乳結(jié)構(gòu)的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2009,35(2):180-183.

[12] 范素琴, 王春霞, 安豐欣,等.藻酸丙二醇酯在調(diào)配型酸乳飲料中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑,2012, 35(5):177-180.

[13] 劉海燕.海藻酸丙二醇酯在發(fā)酵風(fēng)味乳中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技, 2015, 36(3):30.

[14] 趙六永, 劉華, 孫遠(yuǎn)征,等.含果粒酸性含乳飲料的穩(wěn)定性研究[J].飲料工業(yè), 2014(1):5-10.

[15] 王金華, 王玉, 馬立志.黑莓藍(lán)莓復(fù)合濁汁飲料加工技術(shù)研究[J].食品研究與開發(fā), 2015, 36(3)：35-38.

[16] 林日高.沙田柚和西番蓮復(fù)合果汁飲料的研制[J].食品與機(jī)械, 2014(4):204-206.

[17] 劉長(zhǎng)海, 杜冰.啤酒泡沫性能改良劑的研究[J].現(xiàn)代食品科技, 2004, 20(3):64-66.

[18] 張立群, 張雙玲, 張瑩梅.啤酒泡沫穩(wěn)定劑——藻酸丙二醇酯應(yīng)用研究[J].釀酒, 2002, 29(4):98-99.

[19] 楊艷, 于功明, 王成忠.海藻酸丙二醇酯對(duì)酸性濕面條質(zhì)構(gòu)影響研究[J].糧食與油脂, 2009(5):16-18.

[20] 張娟娟, 劉海燕, 范素琴,等.復(fù)配型蛋糕品質(zhì)改良劑的應(yīng)用研究[J].中國(guó)食品添加劑, 2014(5):125-129.

ain Characteristics of Propylene Glycol Alginate and Its Application Status in Food

WANG Jiao-jiao, YANG Xiao-guang, QIN Zhi-ping et al

(Shijiazhuang Brothers Ilong Food ingredients Co.Ltd., Shijiazhuang, Hebei 050000)

Key wordsPropylene glycol alginate; Food; Main features; Application

AbstractPropylene glycol alginate (PGA), which has performances of good emulsification, thickening, puffing, acid resistance and stability, is a new type of emulsifying stabilizer.Its application in food is becoming more and more widely.With the increasing requirements of the food flavor and variety of consumers, PGA has been applied in many kinds of food due to its unique nature and rich raw material source.This paper introduced the chemical properties, molecular structure and physical properties of the PGA, and reviewed the application status in various food, aiming at providing widening the application range of the PGA and providing the references for further study of its mechanism.

作者簡(jiǎn)介王姣姣(1988- )，女，河北深州人，碩士，從事食品安全與分離技術(shù)研究。

收稿日期2016-01-22

中圖分類號(hào)TS 202.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)07-070-03