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果胶的特性及在糖果中的应用

上一篇 / 下一篇 2009-08-13 14:12:51 / 个人分类：糖果

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果胶的凝胶化特性今天，果胶的类型有许多种，其功能远不只是简单的胶凝作用，果胶已成为食品及医药工业中广泛通用的稳定剂和质构添加剂。高酯果胶的典型胶凝条件为pH＜3.6，可溶性固形物含量大于55%。酸性条件对于中和果胶分子所带的电荷以及氢键的形成是必须的。通过提高固形物含量得到的低水分活度对于半乳糖醛酸主链上存在的甲酯基团间形成疏水相互作用也是一个必要条件。高酯果胶的胶凝作用以及最终凝胶结构受许多参数的影响。最主要的一些参数包括果胶浓度、酯化度、分子量、乙酰化度，果胶分子的支链、pH离子强度、水分活度、糖的类型以及胶凝介质的冷却速率。高酯果胶的胶凝作用是一个相对复杂的过程，涉及到多种分子间相互作用。当条件合适时，胶凝作用会随着介质的冷却而发生。冷却对于减缓分子运动及促进分子间相互作用是必要的。由于果胶分子链带有负电荷，因此分子间趋向于相互排斥。这种排斥作用会阻碍离子化的果胶链间氢键的形成，因此，可以解释为什么高酯果胶发生胶凝作用时需要低pH值。在低pH条件下，特别是pH＜3.6，果胶分子间的排斥作用非常小，使链间的距离显著降低，氢键能够形成(见图1)。为了获得足够的疏水相互作用，稳定分子网状结构，必须降低体系的水分活度。典型的方法是加糖使可溶性固形物含量超过55%来达到。

图1 不同pH值时不同酯化度果胶的凝胶强度。DE：酯化度。图中所示高酯果胶，酯化度越高，则凝胶速度越快。果胶在糖果中的应用亲水胶体在糖果制造中起着重要的作用。亲水胶体是软糖的骨架，可以使奶糖具有弹性，使蛋白糖疏松，增稠夹心糖的果酱馅心。糖果中常用的胶体有：果胶、明胶、琼脂、淀粉等，大多是天然动植物的结构多糖，相对分子量大，多是线状链型分子结构。亲水胶体种类很多，各种胶体都具有各自不同的性质，如：淀粉凝胶脆而不透明，琼脂凝胶脆而透明，明胶凝胶富有弹性，而近年来倍受关注的果胶，作为一种重要的质构调节剂，发挥了极佳的风味释放性能、具有高度的透明性及不粘牙的品质。凝胶糖果的可溶性固形物含量通常在75～80%之间，pH约为3.5。由于固形物含量很高，重要的是在配方中使用慢速凝结高酯果胶及缓冲盐，以避免应用前发生预凝胶。标准的工艺过程通常包括：先用缓冲盐制备果胶溶液，如果配方中包含水果和糖的话，则先将糖和水果加热与果胶溶液混合，以减少蒸煮前的水分，再把混合物加热并蒸发到所需固形物含量。酸、色素和香精在注模时加入。果胶胶冻还可注入淀粉或橡胶模子中，也可在大方盘中成型后再切割。如果采用喷射式蒸煮设备，则所有配料都在该设备中混合(见图2)。果胶与其它固形物实际上在非常高的温度下(约140℃左右)溶解，该工艺要求使用的果胶具有特殊的溶解性能。

图2 全自动软糖生产线在大多数情况下，用于糖果制品的果胶是超慢速凝结的类型，以保证具有较低的凝结温度。在丹尼斯克果胶产品中，对应的是CF系列(见表1)。即使采用这种型号的果胶，体系的胶凝温度通常也在80℃左右。如果要充分发挥果胶的胶凝性能，注模温度还必须高于80℃。这与常见的明胶糖果的生产有很大不同，明胶糖果的凝结温度要低的多。另一个显著差别是胶凝速度，由于能很快形成坚韧的凝胶，因此注模后果胶凝胶能很快脱模。与所有的高酯果胶一样，典型的果胶胶冻是非热可逆的。

格林斯德® 果胶类型	用量范围(%)	可溶性固体(%)	pH 范围	质构和口感特征
CF 130 B	1.5 - 3.0	72 - 85	3.2 - 3.8	坚硬、稍有弹性的凝胶；低凝胶化温度；广泛的加工适应性；脱模速度快；已添加缓冲剂。
CF 132 B	1.5 - 3.0	72 - 85	3.2 - 3.8	坚硬、稍有弹性的凝胶；低凝胶化温度；价格较低；脱模速度快；已添加缓冲剂。
CF 140 B	1.5 - 3.0	72 - 85	3.1 - 3.6	较软而有粘性的凝胶；低凝胶化温度；适合于低pH值范围；已添加缓冲剂。
CF 120	1.0 - 2.0	70 - 82	3.2 - 3.8	坚硬、凝胶强度稳定；低凝胶化温度；要求在加工过程中添加缓冲剂

表1 应用于糖果中的格林斯德®果胶CF系列

下面介绍一个典型的果胶软糖的配方和工艺——含格林斯德®果胶CF120的果胶软糖。本配方得到的软糖的口感特征是硬度中等，切口光亮美观、具有令人愉悦的咬劲且香味释放性极佳。缓冲盐需要在溶解果胶前添加进水中，以促进果胶的溶解和在熬煮糖液时保持pH处在较高水平。

配料	%	可溶性固体含量
格林斯德®果胶CF 120	2.0	2.0
水	25.0
柠檬酸钠 (二水柠檬酸三钠)	0.4	0.4
砂糖	43.2	43.2
葡萄糖浆, 42 DE, 70% SS	40.0	30.0
丹尼斯克香精	适量
色素	适量
柠檬酸溶液, 50% w/v	2.0	约1.0
总量	113.2	77.2
蒸发量	13.2
产量	100.0
可溶性固体含量	77
最终pH	3.4-3.5
浇注温度	高于85°C

工艺：（1）溶解柠檬酸钠于热水中(>80°C )。（2）将格林斯德®果胶CF120在高速搅拌的条件下加入到上述热水中。（3）加热葡萄糖浆和砂糖直至沸腾。加入果胶溶液并持续搅拌。（4）使溶液蒸发至所需的可溶性固体含量(77%)水平。（5）添加香精和色素。（6）用混合酸溶液调节pH。（7）在高于85℃的条件下浇注成型。当模版用淀粉制作时，可溶性固体含量会在放置24小时后升高约3～5%。在糖果工业中，与果胶合用的常用缓冲剂盐包括柠檬酸钠、柠檬酸钾及酒石酸钾钠，后两者趋向于形成质构更为坚韧的胶冻。相同阳离子的不同缓冲盐系统对凝胶化温度以及凝胶强度的影响方式不同。最佳缓冲盐用量的决定方法是：对每个系统，缓冲盐用量增加至某一特定值，此时凝胶强度刚好开始下降。柠檬酸钠是最常用的缓冲盐。这是因为它具有比较好的配方适应性，即其凝胶强度和凝胶化温度与缓冲盐用量关系不大。在特定的缓冲盐组合中，多聚磷酸钠可在维持高凝胶强度的同时，提供一个更经济的选择。高酯果胶也常常与其它配料如明胶、淀粉或琼脂合用以获取中等状态质构。在明胶糖果中，也使用少量果胶以提高糖果的融点，这样在温暖气候条件下出售的糖果就可以在整个货架期内保持更好的外观而且不显著影响产品质构。在使用一些中性的风味物如香草香精的特殊糖果中，为了在较高的pH条件下得到凝胶必须使用低酯果胶。当使用高酯果胶时，通常必须降低凝结温度。在这些体系中，要使用一些钙螯合剂如六偏磷酸钠。土耳其快乐糖(Turkish delight)就是这种以低酯果胶凝胶为基础的传统型糖果，其中淀粉可加也可不加。高酯及低酯果胶也广泛应用于糖果夹心物中，这种夹心物然后再用常见的巧克力浆进行浸涂挂衣，或者注模成软心豆糖粒。