食品膠是一類(lèi)重要而又獨特的食品添加劑，具有增稠、膠凝、乳化、懸浮、穩定澄清、充當膳食纖維等多種重要功能，可廣泛應用于冷凍食品、飲料、乳制品、調味品、糕點(diǎn)、淀粉、糖果、釀酒、食品保鮮與冷藏等。我國食品膠的發(fā)展總體上仍處于起步階段。隨著(zhù)當前食品添加劑生產(chǎn)應用趨向天然、營(yíng)養和多功能的發(fā)展潮流以及現代生物技術(shù)(如酶工程、基因工程)的成熟運用，食品膠功能特性全面開(kāi)發(fā)成為現實(shí)。
食品膠的基本特性及成分
食品膠也稱(chēng)親水膠體、水溶膠，能溶解或分散于水中。在一定條件下，其分子中的親水基團如羧基、羥基、氨基和羧酸根等，能與水分子發(fā)生水化作用形成黏稠、滑膩的溶液或凝膠。食品膠在食品加工中可起到增強稠度、黏度、凝膠形成力、硬度、脆性、緊密度，穩定乳化、懸濁體等作用，使食品獲得所需要的形狀和硬、軟、脆、黏、稠等各種口感，故也常稱(chēng)作食品增稠劑、增黏劑、膠凝劑、穩定劑、懸浮劑、膠質(zhì)等。
食品膠主要成分是多糖類(lèi)或蛋白質(zhì)的大分子物質(zhì)。多糖類(lèi)食品膠基本組成是單糖及其衍生物，其化學(xué)結構是以單糖為單位形成的大分子多糖，因單糖種類(lèi)、聚合度、糖單元之間的鍵連及排列方式、糖單元上羥基取代情況等各異，產(chǎn)生不同的功能特性，主要體現在溶解性、黏度、流體特性、膠溶液對酸堿及溫度的穩定性，成膠凍能力及凝膠強度、膠溶液對其他電解質(zhì)的兼容性、假塑性及各種多糖之間協(xié)同互補等方面。蛋白質(zhì)類(lèi)食品膠一般由氨基酸構成，因種類(lèi)、數量與空間結構排列直接影響和制約著(zhù)其功能特性。
食品膠的11種功能特性
凝膠作用
食品膠凝膠的作用，是親水膠體在氫鍵、電場(chǎng)極化力或溶液中的某些高價(jià)離子的鍵橋作用下，其長(cháng)鏈分子相互交聯(lián)而形成，并將液體纏繞固定在內形成三維連續式網(wǎng)絡(luò )，獲得堅固嚴密的結構，以抵制外界壓力而最終阻止體系的流動(dòng)。
三維網(wǎng)絡(luò )的纏繞度、分子交聯(lián)的數量和屬性、形成網(wǎng)絡(luò )各單元的相互吸引和排斥，以及與不同溶劑作用的差異等形成了各種食品膠的不同膠凝特性。某些食品膠單獨存在時(shí)不具有膠凝性，但與其他膠復配卻呈現出增稠和凝膠協(xié)同效應。
增稠作用
幾乎所有的食品膠因其分子發(fā)生水化作用而具有增稠作用。不同種類(lèi)的食品膠因其自身結構產(chǎn)生不同的增稠和流變特性，同一種食品膠，相對分子質(zhì)量越大，相同質(zhì)量濃度的體系黏度就越大。
食品膠黏度隨其濃度增大出現不同程度的增加，呈現一定正相關(guān)性，但與體系溫度呈負相關(guān)性。一般來(lái)說(shuō)，溫度升高，黏度下降；溫度下降，黏度上升。食品膠溶液受體系電解質(zhì)、pH值、壓力的影響呈現出明顯不同的變化規律，主要與食品膠分子本身結構差異有關(guān)。
乳化穩定作用
食品膠添加到食品中后，其體系黏度增加，體系中分散相不容易聚集和凝聚，而使分散體系穩定，可作為果汁飲料、啤酒泡沫、糕點(diǎn)裱花等的乳化穩定劑，但并不是真正的乳化劑或起泡劑。其作用方式不是按照一般乳化劑的親水-親油平衡機制來(lái)進(jìn)行，而是通過(guò)增稠或增加水相黏度以阻止或減弱分散的油粒小球發(fā)生遷移和聚合傾向方式完成的。
懸浮分散作用
食品膠大多數具有表面活性，可吸附于分散相的表面，使其具有一定的親水性而易于在水體系中分散。食品膠加入食品體系中可增加黏度，根據斯托克斯定律，液相黏度越大，顆粒沉降速度就越慢，可延遲固體顆粒的沉淀作用。
膳食纖維功能
絕大多數食品膠應用于食品中還能發(fā)揮膳食纖維的功能作用。近年來(lái)，國內外對多糖類(lèi)食用膠作為膳食纖維生理作用的研究報道較多，如瓜爾豆膠、果膠、魔芋膠、殼聚糖和黃原膠等，它們作為膳食纖維都有著(zhù)顯著(zhù)的生理功效。
食品膠作為脂肪取代物較廣泛地應用于低脂食品、療效食品和保健食品的生產(chǎn)中。目前脂肪取代物大部分是以食品膠為主要原料或以食品膠體為關(guān)鍵成分。
對結晶的控制作用
食品中許多重要性質(zhì)如形狀、光亮度、咀嚼性和融化性等都與晶體結構直接相關(guān)。食品膠對結晶的控制作用有3種方式：
相容性：與晶體結合，且依附在增長(cháng)的晶體表面，改變晶體正常的增長(cháng)方式。
競爭性：與晶體相互競爭形成結晶。
結合性：與其他物質(zhì)結合，進(jìn)而影響晶體增長(cháng)。
因此，食品膠用在糖果、乳制品、冷凍食品中，能提高膨脹率，降低冰晶析出的可能性，可使產(chǎn)品口感細膩，提高抗融性和保藏穩定性，改善體系形體和組織結構。
被膜劑和膠囊作用
食品膠用作被膜劑，可覆蓋于食品表面，形成一層保護性薄膜，保護食品不與氧氣、微生物接觸。食品膠起保質(zhì)、保鮮、保香或上光等作用，也可用于制作可食性膜。
此外，食品膠還可用作包裝食品的外膠囊，主要利用兩種含有不同正負電荷的離子化食品膠反應形成復雜化合物，同時(shí)形成微細胞膜包覆在芯材表面，被包覆固定的芯材物質(zhì)在食品中可通過(guò)物理壓力、pH值或溫度變化而釋放出來(lái)。
泡沫形成作用
食品膠可發(fā)泡形成網(wǎng)絡(luò )結構，其溶液在攪拌時(shí)可包含大量氣體，并因液泡表面黏性增加使其穩定。利用蛋白受熱變性，把食品膠與熱糖漿混合攪拌再冷卻，可實(shí)現泡沫的穩定化，或是利用卡拉膠、海藻酸鈉或刺槐豆膠等的凝膠反應，也可形成穩定泡沫產(chǎn)品。
香精固定作用
香精固定化技術(shù)是在油水乳化系統中，利用合適的乳化劑包埋香精小液滴，當水分被去除時(shí)可防止香精蒸發(fā)，防止氧化變質(zhì)或從空氣中吸收水分，且包埋的香精小液滴能溶解或有效分散到水媒介中，當香精從包埋膜內釋放出來(lái)可得到相同香氣。
以明膠包埋香精，放入口香糖中，經(jīng)咀嚼便可釋放出香味。阿拉伯膠是目前所有天然食品膠或其他物質(zhì)中最好的載體，蔗糖、淀粉及其衍生物也具備固定香精功能，但效果次于阿拉伯膠。
相乘作用
許多食品膠間有相當明顯的相乘作用。各種單體食品膠在使用過(guò)程中存在一定缺陷，難以滿(mǎn)足人們所需及適應日益激烈的市場(chǎng)競爭，通過(guò)復配，可發(fā)揮各種食品膠的互補作用，產(chǎn)生“l(fā)+1>2”的協(xié)同增效效應，滿(mǎn)足食品生產(chǎn)的不同需要，擴大食品膠使用范圍、強化使用功能。
保水穩定作用
食品膠因具有親水性高分子，呈現強親水作用，可有效改善食品生產(chǎn)或貯存中的脫水收縮問(wèn)題，也可改良結構及咀嚼口感。
其他功能
食品膠還具有一些其他的功能特性，包括黏合作用、膨松膨化作用、脂肪替代物、矯味作用等，在許多食品的加工和改良方面有著(zhù)重要的作用。研究表明，食品膠在一定條件下，能同時(shí)吸附于多個(gè)分散介質(zhì)體上使其凝聚，且能掩蔽一些不良氣味。
食品膠功能特性的作用機理
物理作用
食品膠的分子結構中含有許多親水基團，如羥基、羧基、氨基、羧酸根等，水化后均勻分散于溶液中，形成黏稠膠體溶液，使蛋白質(zhì)分子運動(dòng)減慢，降低蛋白質(zhì)分子相互結合的幾率和沉降速度，使其均勻穩定地懸浮于體系中。同時(shí)，還可使懸浮組織穩定化，限制金屬離子活動(dòng)，避免食品成分凝聚、沉淀。
化學(xué)作用
食品膠大分子中含有羥基、羧基、烷氧基。糖苷鍵中的氧原子和肽鍵中的氮原子外層均含有sp3雜化軌道，軌道中未共用的孤電子對可與水分子帶部分正電荷的氫離子結合形成氫鍵。氫鍵的鍵合力極強，當大于食品膠分子鏈間內聚力時(shí)，食品膠分子鏈舒展，食品膠分子與水結合形成長(cháng)分子鏈，且溶解分散在水中，形成熱力學(xué)穩定體系。
食品膠分子舒展使多種基團充分暴露，各極性基團與極性水分子以氫鍵或偶極作用力相互制約形成內層水膜。內層水再與外層水作用發(fā)生締合，體積極大的溶膠分子作為骨架，大量的水被束縛，介質(zhì)的自由移動(dòng)受到阻礙而產(chǎn)生層流間的阻力，表現出黏稠性。
食用膠在食品工業(yè)中的應用
在肉制品中的應用
食品膠添加到肉制品中不僅能夠改善肉制品食用品質(zhì)，如顏色、風(fēng)味、質(zhì)地、保水性等功能特性，還能降低生產(chǎn)成本，具有巨大的市場(chǎng)應用前景和實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。
卡拉膠應用在斬拌型高溫火腿腸中能夠改善產(chǎn)品的質(zhì)構和切片性，增強肉蛋白凝膠性，提高保水性，降低出油性。
在冷凍食品中的應用
食品膠添加到冷凍食品中，可提高黏度，改善凝膠性，防止或抑制微粒冰晶增大，延緩冰碴出現，改善口感、內部結構和外觀(guān)狀態(tài)，提高體系穩定性和抗融性。
在凝膠糖果中的應用
凝膠糖果因具有咀嚼性好、有咬勁、不黏牙、不易蛀齒、低甜度、低熱量等特點(diǎn)，已成為糖果開(kāi)發(fā)的新熱點(diǎn)。選擇線(xiàn)型膠粒的食品膠結成大空隙網(wǎng)狀結構，通過(guò)吸附較多填充物，可以使軟糖富有彈性和韌性。
在飲料食品中的應用
瓊膠、黃原膠是飲料食品良好的增稠和懸浮穩定劑，其用量少，在低濃度下即可達到所需的黏度和懸浮力，而且受溫度和pH值影響相對較小，在室溫下能保持黏度和懸浮力相對穩定，保持飲料食品的口感和外觀(guān)。據研究報道，0.1％海藻酸丙二醇酯應用到果汁中，不但可以提高果肉的穩定性，使果汁滋味厚實(shí)，口感更佳，而且對果汁中的油類(lèi)成分也能起到穩定作用。
