卡拉胶的生产及应用[!21ki@][@21ki!]
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华宝食用香精香料（上海）有限公司 周卫国 王文智[!21ki@][@21ki!]
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1.前言[!21ki@][@21ki!]
卡拉胶（Carrageenan）又称角叉菜胶、鹿角菜胶等，主要是从红藻类(Rhondophyceae)所属角叉菜属（Chondrus）、麒麟菜属（Eucheuma）、杉藻属（Gigartina）及沙藻属（Hypnea）等品种海藻中获得的。[!21ki@][@21ki!]
从结构来说, 所有的卡拉胶的都是由 1，3苷键键合的β-D-吡喃半乳糖残基和1，4苷键键合的α-D-吡喃半乳糖残基交替连接而成的线性多糖类硫酸酯的钾、钠、镁、钙盐和3，6-脱水半乳糖直链聚合物所组成。目前，根据硫酸基在半乳糖上所连接位置的不同，已经命名的有七种类型：κ-卡拉胶、λ-卡拉胶、ι-卡拉胶、μ-卡拉胶、θ-卡拉胶、ν-卡拉胶、ξ-卡拉胶等。然而，实现商业生产和使用的主要是κ（Kappa）型、ι（Iota）型、λ（Landa）型三种，国内尤以κ（Kappa）型居多。[!21ki@][@21ki!]
不同的海藻品种含有的卡拉胶的类型和数量各异。如异枝麒麟菜主要含κ-卡拉胶，刺状麒麟菜主要含ι-卡拉胶。某一品种的海藻中会含有几种类型的卡拉胶。所以，目前大部分的市售卡拉胶是几种类型产品的混合物。[!21ki@][@21ki!]
国内的卡拉胶生产用原料主要从菲律宾或印度尼西亚进口。近来，国内卡拉胶生产商和专业人士至力于原料资源的开拓, 发现产于我国海南的沙菜和琼枝菜都是提取卡拉胶的良好资源。[!21ki@][@21ki!]
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2.卡拉胶的生产[!21ki@][@21ki!]
目前, 卡拉胶的生产还是以麒麟菜属的海藻为主资源。根据原料海藻的品种、生长期等因素以及产品的质量要求，可以选择相应的生产工艺。[!21ki@][@21ki!]
2.1 粗制卡拉胶的生产[!21ki@][@21ki!]
原料 分拣 碱处理 漂洗 干燥 粉碎 粗制成品[!21ki@][@21ki!]
粗制的卡拉胶由于含有一定量的纤维，其胶溶液略显浑浊，还常拌有纤维状沉淀出现。其凝胶强度低，透明度差。[!21ki@][@21ki!]
2.2 精制卡拉胶的生产[!21ki@][@21ki!]
原料 分拣 碱处理 漂洗 煮胶 过滤 清液[!21ki@][@21ki!]
加盐 冷却成胶 脱水 干燥 粉碎 精制成品[!21ki@][@21ki!]
盐析 脱水 干燥 粉碎 精制成品[!21ki@][@21ki!]
醇析 离心 脱醇 干燥 粉碎 精制成品[!21ki@][@21ki!]
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卡拉胶的生产的关键步骤为分拣、碱处理、煮胶、脱水（醇）、和干燥等。这几个步骤的工艺条件对卡拉胶产品的性能, 质量和得率至关重要。[!21ki@][@21ki!]
（1）由于麒麟菜等原料是天然作物，其品质受自然环境的变化会出现一些波动, 不同生长期的麒麟菜的成分含量也不一样, 因此原料的分拣显得非常重要。这是保证产品的质量和得率的前提。[!21ki@][@21ki!]
（2）碱处理，有助于卡拉胶的提取，影响着卡拉胶的强度。碱处理时的温度对产品的得率有较大得影响。温度过高，卡拉胶的强度相对较高，但会出现“跑胶”现象，使得率偏低；温度过低，碱处理不彻底，最终产品的强度不高。[!21ki@][@21ki!]
（3）煮胶，关系到最终产品的粘度，将煮胶温度保持在90-95℃，可以使海藻的纤维分解，胶体溶出，随着时间的推移，产品的粘度会逐步下降，但是卡拉胶的强度却能基本不变。据此，对最终产品的要求可以通过对生产工艺的控制而实现。[!21ki@][@21ki!]
（4）对过滤所得的胶体清液的不同处理可以获得不同的产品。目前，国内基本采用加盐冷却或盐析的方法处理，这就导致卡拉胶最终产品中含盐量偏高。但是这种处理方法成本较低。醇析是另一种方法。卡拉胶不溶于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂，利用这个性质来提取卡拉胶可以获得低盐的产品，并且可以很好地控制微生物。目前，较多应用异丙醇来提取卡拉胶，只是处理成本较高。[!21ki@][@21ki!]
（5）干燥 现在国内基本采用冻胶或盐析物重压脱水，这重压过程比较长，非常容易滋生微生物或被污染。以滚筒干燥法回收卡拉胶时，须加入单、双甘油酯，或者5%以下的聚山梨酸酯80作为滚筒剥离剂，这样最终卡拉胶溶液会有一点乳白色，透明度稍差。[!21ki@][@21ki!]
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3. 卡拉胶的质量标准[!21ki@][@21ki!]
项目[!21ki@][@21ki!] | 指 标[!21ki@][@21ki!] |
GB15044-94[!21ki@][@21ki!] | FAO/WHO（1986）[!21ki@][@21ki!] | FCC (1986)[!21ki@][@21ki!] |
硫酸酯（以SO4计）[!21ki@][@21ki!] | 15-40[!21ki@][@21ki!] | 15-40[!21ki@][@21ki!] | 15-40[!21ki@][@21ki!] |
粘度（1.5%，75℃）mPa.s[!21ki@][@21ki!] | 10-30[!21ki@][@21ki!] | ≥5[!21ki@][@21ki!] | 5[!21ki@][@21ki!] |
水分（%）≤[!21ki@][@21ki!] | 15[!21ki@][@21ki!] | 12[!21ki@][@21ki!] | 12[!21ki@][@21ki!] |
灰分（%）≤[!21ki@][@21ki!] | 13-20[!21ki@][@21ki!] | 15-40[!21ki@][@21ki!] | 15-40[!21ki@][@21ki!] |
酸不溶物（%）≤[!21ki@][@21ki!] | 2[!21ki@][@21ki!] | 2[!21ki@][@21ki!] | 2[!21ki@][@21ki!] |
铅（以Pb计，%）≤[!21ki@][@21ki!] | 0.001[!21ki@][@21ki!] | 0.001[!21ki@][@21ki!] | 0.001[!21ki@][@21ki!] |
砷（以As计，%）≤[!21ki@][@21ki!] | 0.0002[!21ki@][@21ki!] | 0.0003[!21ki@][@21ki!] | 0.0003[!21ki@][@21ki!] |
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4.卡拉胶的性状[!21ki@][@21ki!]
商品卡拉胶一般为白色或浅褐色的颗粒或粉末，无臭、无味，粗制的卡拉胶会略带海藻的腥味。卡拉胶可以溶于80℃的热水中，形成粘性、透明或轻微乳白色的易流动的溶液。另外，卡拉胶溶液冷却后可以形成凝胶，这种凝胶为热可逆性的。κ-卡拉胶和ι-卡拉胶的钠盐可以溶解于冷水。含有其他阳离子，例如钾和钙的卡拉胶就不能完全溶解于水，但仍可以高度吸水溶胀。[!21ki@][@21ki!]
干燥的粉末状卡拉胶性质非常稳定。卡拉胶溶液的粘度、强度随PH的增大而增大，在接近中性（PH5.0-8.5）时基本稳定，在强酸、强碱条件下粘度会下降。[!21ki@][@21ki!]
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5. 卡拉胶在工业中的应用[!21ki@][@21ki!]
5.1卡拉胶在食品工业中的应用[!21ki@][@21ki!]
卡拉胶这种可溶性的大分子多糖类亲水胶体，具有粘性、凝固性、带有负电荷能与一些物质形成络合物等物理化学性质(所有的卡拉胶都与蛋白质有相互作用)，可以作为增稠剂、凝胶剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂，用于稳定乳液、防止乳清析出、控制脱水收缩、赋形、凝胶。卡拉胶已经广泛应用于食品工业的各个方面。[!21ki@][@21ki!]
（1） 卡拉胶具有与乳酪蛋白起络合反应，形成一个稳定的弱凝胶网络体系，起到悬浮和稳定作用，并赋予饮料浓厚的口感。加入可可粉制成的可可牛奶，可可粉常常发生沉淀，加入卡拉胶作为稳定剂可以使可可粉均匀地分散在牛奶中，防止可可粉下沉。卡拉胶是可可牛奶的最好的悬浮稳定剂。[!21ki@][@21ki!]
（2） 卡拉胶在冷饮冰淇淋中与其他亲水胶体如瓜尔豆胶、CMC或黄原胶等复配形成稳定剂，可以增加浓厚感。卡拉胶与蛋白质发生络合反应，可以提高冰淇淋在温度波动时的稳定性，增加冰淇淋的成型性和抗融性，防止乳清析出，改善产品的起泡性，形成细小且稳定的气泡，控制冰晶的形成，防止冰淇淋的收缩，改善口感，提高品质。[!21ki@][@21ki!]
（3） 卡拉胶在果冻、布丁中作为主要的凝胶剂，和刺槐豆胶或魔芋胶、氯化钾等添加剂复配，可以形成富有弹性、爽口的风味释放优良的凝胶，通过添加果汁、果肉、食用香精或乳制品等可以生产各种各样的果冻或布丁。用卡拉胶制作的果冻在常温下非常稳定，又有良好的持水性，可以保证产品的质量在保存期内保持一致。[!21ki@][@21ki!]
（4） 卡拉胶在啤酒生产中可以作为麦汁澄清剂。啤酒中含有一些胶体状物质和一些可溶性蛋白质会使啤酒发生浑浊或沉淀，必须添加澄清剂除去。利用卡拉胶与蛋白质之间的相互作用，加入卡拉胶可以使这些物质迅速凝聚、沉淀。作为啤酒麦汁澄清剂的卡拉胶，按照生产粗制卡拉胶的方法处理海藻，然后粉碎成颗粒或粉末均可。以添加卡拉胶作为啤酒的澄清剂，操作简便、生产周期短、成本低，并且能很好地稳定啤酒的泡沫。[!21ki@][@21ki!]
（5） 卡拉胶在肉制品加工中作用非常显著。在肉食加工中，肉经过低温腌制，有大量的可溶性蛋白质溶解出来，利用卡拉胶与蛋白质相互作用的机理，添加卡拉胶可以使肉糜类火腿肠或罐头更好地成型，使整块的火腿产品切片完整、弹性良好、滑嫩爽口，是现在肉制品加工中不可或缺的添加剂。[!21ki@][@21ki!]
（6） 由于卡拉胶的优良性质，它还被广泛应用于其他的各种食品中，如糖果、低能量健康食品、奶油制品、速溶固体饮料、果汁饮料、焙烤点心、调味品以及人造蛋白纤维或人造肉等产品。[!21ki@][@21ki!]
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5.2 在非食品中的应用[!21ki@][@21ki!]
卡拉胶的应用不仅仅局限于食品工业。目前，卡拉胶还被应用牙膏中，它可以防止牙膏中具有特效的液相部分和固相磨檫剂的分离，可以使膏体具有脆弱的触变结构和易于冲洗的特征。卡拉胶还被用于化妆品中，可以预防水油分离，改善涂附性，增加保水性。此外，卡拉胶还被用于药丸胶囊、空气清新剂、生化固定化载体、宠物饲料等等。[!21ki@][@21ki!]
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6. 发展前景[!21ki@][@21ki!]
随着对卡拉胶的基本性质研究的深入，科技的发展，卡拉胶的应用技术也得到了快速发。其优越的性能和在健康方面的功能，日益为人们所青睐，卡拉胶工业得到更多的关注，产量也逐年上升。除了在食品领域中，卡拉胶在医学领域中的新应用也不断发展。在创导天然、健康的今天，卡拉胶作为来自海洋的一种天然亲水胶体，越来越受到重视，发展前景非常广阔。[!21ki@][@21ki!]
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参考文献：[!21ki@][@21ki!]
1. 凌关庭 食品添加剂手册 化学工业出版社 1999[!21ki@][@21ki!]
2. 无锡轻工业学院 食品工艺学 轻工业出版社 1983[!21ki@][@21ki!]
3. 黄来发 食品增稠剂 轻工业出版社 2000[!21ki@][@21ki!]
4. Bixler，Harris.J， Hydrobiological， 1996[!21ki@][@21ki!]
5. Ruiter，G.A.de， Trends in Food Sciense & Technology 8（12）[!21ki@][@21ki!]
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摘要：本文主要描述了卡拉胶的生产工艺、基本性质和卡拉胶在食品工业中的各种应用以及发展前景。[!21ki@][@21ki!]
关键词：卡拉胶 亲水胶体 特性 应用[!21ki@][@21ki!]
