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果胶
来源:欧凯米特研究中心   2009年6月1日

果胶是一类构成细胞结构成分的高分子碳水化合物,它广泛存在于绿色植物中。商品果胶为白色、浅米黄色或黄色粉末,无异味,略带果香味。果胶分子的结构单元是半乳糖醛酸甲酯和半乳糖醛酸,它的主要成份是多缩半乳糖醛酸甲酯。其结构示意式如下:
 
果胶一般可分为高酯果胶低酯果胶酰胺化果胶三大类型。由于果胶来源于植物提取物,完全无毒无害,并具有良好的胶凝、增稠、稳定、乳化和悬浮作用。因此,果胶已经被广泛应用于果酱果冻、水果制品、糖果、面包、奶酪、果汁饮料、酸奶饮料、酸奶及乳制品等食品加工中。
 
高酯果胶
高酯果胶是指酯化度大于50%的果胶。
 
低酯果胶
低酯果胶是指酯化度低于50%的果胶。商品低酯果胶一般是从含有高酯果胶的植物原料中生产出来的。控制条件,采用温和的酸或碱处理,可将高酯果胶转化成低酯果胶。
 
酰胺化低酯果胶
在碱脱酯过程中,使用氨水处理就能得到酰胺化低酯果胶。在酰胺化低酯果胶分子中,除了半乳糖醛酸和半乳糖醛酸甲酯外,还包含有半乳糖醛酸酰胺。
 
 
果胶的特性
 
溶解性
果胶可溶于水,不溶于大多数有机溶剂中。果胶在水中的溶解度与其半乳糖醛酸的聚合度、甲酯的数量和分布有关。同时,溶液的pH、温度和离子强度对果胶的溶解速度也有很大的影响。
 
流变特性
 
果胶溶液的黏度与其分子量密切相关。以黏度而言,平均相对分子质量高的果胶其溶液的黏度要比低相对分子量的大。
浓果胶溶液的流变特性与盐类特别是钙盐的存在以及pH有关。稀果胶溶液受盐类影响很小,几乎是牛顿流体。
 
稳定性
高酯果胶在pH2.5~4.5范围内是相当稳定的。当pH大于4.5时,高酯果胶仅在室温下稳定。当温度逐步升高时,高酯果胶分子快速解聚,其凝胶特性完全丧失。在高pH时,低酯果胶的稳定性比高酯果胶好,低酯果胶对pH值变化稳定性高。
 
果胶分子对热较为稳定。在pH3.5时,果胶分子只有在高温下才发生链解聚。相同pH值的溶液中在加入糖均匀溶解后,有助于改善果胶的热稳定性。
 
钙敏感性
钙敏感性是衡量果胶凝胶功能特性的一个重要指标。高酯果胶在胶凝时对钙离子相对较不敏感,低酯果胶胶凝时需要一定数量的钙离子。酰胺化低酯果胶的钙敏感性比普通低酯果胶高。
 
胶凝性
果胶在特定条件下会形成凝胶。凝胶作用是果胶应用得最广泛的特性,高酯果胶和低酯果胶的凝胶机理和成胶条件是不同的。
 
高酯果胶形成凝胶需要糖和酸,其胶凝作用涉及多种分子间的相互作用,在溶液中立体3D结构相互影响形成凝胶,主要包括氢键和部分甲酯基团的疏水作用。
 
影响高酯果胶胶凝作用的因素有果胶浓度、酯化度、分子量、pH、离子强度、水分活度和冷却速率等。
 
                                             影响高酯果胶凝胶形成的主要因素
 
因素
  作用
酯化度
高酯化度的高酯果胶在较高的温度下开始凝胶,而且很快建立凝胶强度。
pH
降低pH,可提高凝胶温度和凝胶速度
可溶性固形物
增加可溶性固形物含量,可提高凝胶温度和凝胶速度
 
 
低酯果胶胶凝必需要有钙离子参与,在两个果胶分子链间的羧基通过钙桥实现离子连接以及氢键的共同作用产生凝胶。
 
 
                                             影响低酯果胶凝胶形成的主要因素
 
因素
作用
酯化度
当其他条件不变时,酯化度较低的低酯果胶开始凝胶的温度较高。
酰胺化度
当其他条件不变时,酰胺基含量较高的低酯果胶开始凝胶的温度较高。
pH
在低pH下,开始凝胶的温度较高。
增加钙离子含量导致凝胶温度提高
 
 
蛋白质稳定性
高酯果胶对酸化蛋白饮料中的蛋白质表现出良好的稳定作用。高酯果胶的蛋白质稳定作用机理是:在足够的果胶浓度和一定的pH条件下,果胶分子中羧基基团通过静电作用吸附在蛋白质分子表面,从而起着保护蛋白质的作用。另一方面,果胶分子的绝大部分区段与蛋白质不发生反应,果胶分子由于静电作用而互相排斥,从而使蛋白质体系稳定