Quelles sont les applications de l'alginate dans l'industrie alimentaire ?

L'acide alginique et les alginates sont des polysaccharides principalement extraits d'algues brunes (Phaeophyceae) du genre Lamiaria hyperborea, L. digitata, et Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, Fucus serratus et d'autres espèces d'algues marines. Ascophyllum nodosum, Fucus serratus et autres espèces d'algues marines. L'acide alginique et l'alginate sont les principaux produits de l'industrie des algues marines en Chine. Selon sa nature, il peut être divisé en deux catégories : les gommes solubles dans l'eau et les gommes insolubles. L'alginate soluble dans l'eau comprend les sels monovalents d'alginate (sodium, potassium, alginate d'ammonium, etc.), deux sels divalents d'alginate (alginate de magnésium et alginate de mercure) et les dérivés d'alginate ; la gomme d'algue insoluble dans l'eau comprend l'alginate, les sels divalents d'alginate (à l'exception des sels de magnésium et de mercure) et les sels trivalents d'alginate (alginate d'aluminium, de fer, de chrome, etc.). Les plus utilisés sont l'alginate de sodium, l'alginate de calcium et l'alginate de propylène glycol.

 

Ce type d'alginate se trouve dans les parois cellulaires des algues marines et, à l'état naturel, il s'agit d'un mélange de sels d'alginate insolubles (calcium, magnésium, sodium, potassium). Lorsqu'il est extrait commercialement, il est d'abord traité à l'acide pour le convertir en alginate insoluble, puis traité à l'alcali pour former une solution d'alginate soluble, et ensuite par un certain nombre de processus tels que la purification et la filtration, il peut être obtenu par l'ajout de différentes substances pour obtenir différentes gommes d'alginate commerciales. L'alginate est obtenu par traitement acide, l'alginate de calcium est obtenu par traitement CaCl2/CaCO3, l'alginate de sodium est produit par traitement Na2CO3, et l'alginate d'ammonium est produit par neutralisation avec de l'acide carbonique. L'alginate réagit avec de l'oxyde de propylène pour produire un autre dérivé chimiquement modifié de l'alginate, l'alginate de propylène glycol (PGA). L'alginate est largement utilisé dans les industries alimentaire et pharmaceutique en raison de ses propriétés uniques de gel et de sa capacité à épaissir, stabiliser, émulsifier, disperser et former des films.

 

Figure I. Composition chimique et structure de l'alginate

 

La gomme d'algue ou alginate est le principal composant structurel polysaccharidique des algues brunes. Le polymère d'alginate est constitué de deux monomères : l'unité d'acide β(1→4)-D-mannuronique et l'unité d'acide α(1→4)-L-guluronique ; ces deux monomères se combinent alternativement l'un à l'autre pour former trois segments de chaîne structurelle différents, qui sont les suivants : un segment de chaîne composé d'acide mannuronique (-M-M-M-) ; un segment de chaîne composé d'acide guluronique (-G-G-G-G-) ; et un segment de chaîne composé de deux monomères en alternance (M-G-M-M-G) ; un segment de chaîne composé d'acide guluronique (-G-G-G-G-) ; et un segment de chaîne composé de deux monomères en alternance (M-G-M-G). La molécule de polymère de la gomme d'algue est constituée de ces trois segments de chaîne. Le poids moléculaire peut atteindre 200 000 molécules. Le rapport entre les monomères et les segments de chaîne varie et dépend de la matière première de l'alginate. Les différentes sources contiennent des rapports différents entre l'acide mannuronique (M) et l'acide guluronique (G), ce qui se traduit par des utilisations et des propriétés différentes. Une molécule peut contenir un segment de chaîne continue composé d'un seul des glyoxylates ou être un copolymère à blocs composé de deux liaisons glyoxylates. Les variations dans les proportions des deux acides glucuroniques dans la molécule, ainsi que les différences dans leur emplacement, peuvent conduire directement à des différences dans les propriétés de l'alginate, telles que la viscosité, les propriétés gélifiantes et la sélectivité ionique.

 

Les segments de chaîne de l'acide polyguluronique sont plus rigides que les segments de chaîne de l'acide polymannuronique et ont un volume nématique plus important en solution, tandis que les segments de chaîne constitués de différents types de liaisons d'acide glycoaldéhydique ont une meilleure flexibilité et un volume nématique plus faible en solution que ceux constitués des deux acides glycoaldéhydiques mentionnés ci-dessus seuls. Toutes choses égales par ailleurs, plus la rigidité des segments de chaîne de la molécule d'alginate est grande, plus la viscosité de la solution préparée est importante et plus le gel formé est fragile．.

 

Chaque type d'algue contient sa propre structure de gel d'algue, la structure spéciale du gel d'algue a une grande influence sur ses propriétés, en particulier sur la présence d'ions calcium lors de l'effet gélifiant. Les segments de la chaîne de l'acide polyguluronique se lient très fortement aux ions calcium et forment une structure réticulaire entièrement polymérisée. Les segments de chaîne de l'acide polymannuronique, bien qu'ils se lient également au calcium, ne sont pas aussi forts. L'ion calcium se lie préférentiellement à l'acide guluronique et se lie également bien aux résidus d'acide guluronique entre les deux segments de chaîne différents. Les liaisons complexes entre de nombreux segments de chaîne sur différentes molécules forment ensemble une structure maillée complète et constituent un gel. Un poids moléculaire élevé, une faible teneur en calcium ou une composition élevée en acide glucuronique des segments de chaîne de la gomme d'algue forment un gel dur, doté de bonnes propriétés gélifiantes, généralement utilisé dans les aliments en tant qu'agent gélifiant. Au contraire, la gomme d'alginate à faible poids moléculaire, à forte teneur en calcium ou contenant des segments de chaîne composés d'acide mannuronique élevé est souvent utilisée comme épaississant dans les aliments.

 

Dérivés chimiques de l'acide alginique

 

L'acide alginique peut être transformé en un certain nombre de dérivés par le biais d'un processus de modification chimique ultérieur. L'alginate de propylène glycol (PGA) est l'un des dérivés les plus typiques, mais il a également atteint le stade de la production industrielle et un grand nombre de dérivés d'alginate ont été appliqués. Le PGA a une stabilité acide et peut empêcher la précipitation causée par le calcium et d'autres ions métalliques hautement valents, ce qui présente des avantages évidents dans l'application de certains aliments acides.

 

En outre, l'alginate peut réagir avec des amines organiques pour produire des sels d'alginate d'ammonium. Les amines organiques qui peuvent être utilisées comprennent : la triéthanolamine, la triisopropylamine, la butylamine, la dibutylamine et la dipentylamine. L'alginate d'ammonium peut également être produit en faisant réagir le PGA avec des amines primaires telles que l'ammoniaque, l'éthanolamine, l'éthylènediamine, l'éthylamine, la propylamine, l'isobutylamine et la butylamine, mais il n'est pas facile de réagir avec des amines secondaires. La production industrielle d'alginate d'ammonium est généralement obtenue en neutralisant l'acide alginique avec de l'ammoniac ou du carbonate d'ammonium. À l'heure actuelle, bien qu'il ait été possible de synthétiser de l'acétate d'alginate et du sulfate d'alginate, il n'a pas encore été appliqué dans la pratique. L'alginate de carboxyméthyle peut être fabriqué en traitant l'alginate de sodium avec de l'acide chloracétique et de l'alcali, et une série d'esters diol d'alginate à base d'hydrocarbures peut également être synthétisée. La réaction entre l'oxyde d'éthylène et l'alginate peut générer de l'alginate de 2-hydroxyéthyle.

 

Troisièmement, les propriétés physiques de l'alginate

 

Les algues solubles dans l'eau utiles dans le commerce comprennent les sels monovalents d'alginate (alginate de sodium, alginate de potassium, alginate d'ammonium), l'alginate de calcium, les sels mixtes ammonium-calcium d'alginate, l'acide alginique et l'ester d'alginate de propylène glycol.

 

L'alginate, en tant que polysaccharide hydrophile, absorbe facilement l'eau de l'atmosphère et la teneur en humidité d'équilibre est donc liée à l'humidité relative. L'alginate présente une bonne stabilité au stockage à sec à température ambiante ou inférieure, de sorte que les produits à base d'alginate doivent être stockés dans un endroit frais et sec.

 

L'alginate est une sorte de polymère hydrophile. Lorsqu'il est mis dans l'eau, s'il n'est pas agité, les particules de gel peuvent s'agglomérer, et sa partie centrale n'est pas facile à mouiller par l'eau, ce qui entraîne une dissolution lente, et donc des problèmes d'utilisation. Dans la production, on utilise généralement la méthode de dissolution par cisaillement élevé, c'est-à-dire qu'en agitant constamment à grande vitesse, on ajoute lentement la poudre de colle à l'eau et on continue à remuer jusqu'à ce qu'elle devienne une colle épaisse. Un chauffage approprié pendant le processus de dissolution, ou l'ajout d'une quantité appropriée de sucre et d'autres poudres sèches mélangées et dispersées avant d'être ajoutées à l'eau faciliteront également la dissolution de l'alginate.

 

(i) Alginate

 

Alginate, formule moléculaire (C6H7O6H)n, poudre blanche ou jaune clair, insoluble dans l'eau froide, soluble dans les solutions alcalines, insoluble dans les solvants organiques. Le pH de la suspension aqueuse de 3% est compris entre 2,0 et 3,4, et il est précipité par un sel de calcium. L'acide alginique est une sorte d'acide polyglucuronique extrait des algues marines (par ex. varech, macroalgues, etc.), qui peut être utilisé comme stabilisateur, épaississant, émulsifiant et agent gélifiant dans l'industrie alimentaire, et il peut être utilisé comme stabilisateur épaississant pour la crème glacée, la sauce, la confiture, le pain, les nouilles, la crème à fouetter, la soupe, etc.Il peut également être utilisé comme agent d'ajustement pour la décongélation des aliments congelés, agent de suspension pour les boissons non alcoolisées, agent d'enrobage pour les aliments cuits au four, émulsifiant pour le pudding et la crème séchée par pulvérisation en poudre. Émulsifiant pour le pudding et la crème en poudre séchée par pulvérisation. L'acide alginique peut également être utilisé dans l'industrie pharmaceutique et des soins de santé, en tant qu'agent anti-obésité et traitement des maladies gastriques de nouveaux agents ont une plus grande valeur médicale, en même temps, il est également la production d'alginate propylène glycol ester, alginate triéthylamine, alginate dibasique de sodium (PSS) et d'autres matières premières importantes.

 

(B) l'alginate de sodium

 

L'alginate de sodium, également connu sous le nom de fucoidan de sodium, gomme de varech, gomme d'algue brune, alginate, poudre ou particules blanches ou jaune clair, inodore, insipide, soluble dans l'eau, sa solution aqueuse est un colloïde visqueux, insoluble dans l'alcool et d'autres solvants organiques. La formule moléculaire est C5H7O4COONa)n. Il est largement utilisé dans l'alimentation, la médecine, le textile, l'impression et la teinture, la fabrication de papier, l'industrie chimique à usage quotidien, etc. Elle est principalement utilisée dans l'industrie alimentaire comme stabilisateur, épaississant, émulsifiant, agent dispersant et coagulant dans le traitement des boissons froides, des pâtisseries, des bonbons, des boissons instantanées et des produits alimentaires, etc. C'est surtout depuis les années 1980 que les algues sont utilisées dans la transformation des denrées alimentaires. C'est surtout depuis les années 1980 que l'alginate de sodium a été continuellement développé dans les applications alimentaires. L'alginate de sodium est non seulement un additif alimentaire sûr, mais il peut également être utilisé comme matériau de base pour les aliments bioniques ou thérapeutiques. Comme il s'agit en fait d'une fibre alimentaire naturelle, il a été signalé qu'il ralentissait l'absorption des acides gras et des sels biliaires et qu'il avait pour effet de réduire le cholestérol sérique, les triglycérides sanguins et la glycémie, ce qui peut prévenir les maladies modernes telles que l'hypertension artérielle, le diabète et l'obésité. Il peut inhiber l'accumulation de métaux nocifs tels que le strontium, le cadmium et le plomb dans l'organisme au niveau du tractus intestinal. C'est en raison de ces rôles importants du fucoïdan sodique qu'il a été de plus en plus mis en avant dans le pays et à l'étranger.

 

(III) Alginate de potassium

 

Formule moléculaire de l'alginate de potassium : (C6H7O6K)n, propriétés : poudre irrégulière blanche à jaune clair, inodore, insipide, facilement soluble dans l'eau pour former une solution visqueuse, insoluble dans l'éthanol ou dans une teneur en éthanol supérieure à 30% (en poids) de la solution hydroalcoolique, insoluble dans le chloroforme, l'éther et un pH inférieur à 3 acide. L'alginate de potassium peut généralement être obtenu en faisant réagir l'alginate avec du carbonate de potassium ou de l'hydroxyde de potassium.

 

Il peut être utilisé comme stabilisateur et épaississant dans les conserves, les crèmes glacées, les nouilles et d'autres aliments conformément à la norme chinoise GB2760. Utilisations : Principalement utilisé en médecine et dans l'industrie alimentaire. L'alginate de potassium est une sorte de polysaccharide glucidique naturel extrait des algues marines, qui aurait pour effet d'abaisser les taux de graisse et de sucre dans le sang, le taux de cholestérol, etc. Il est principalement utilisé dans les produits pharmaceutiques et les aliments de santé.

 

(IV) Alginate d'ammonium

 

L'alginate d'ammonium est une poudre fibreuse blanche à jaune clair ou une poudre grossière, presque inodore et sans goût, qui se dissout lentement dans l'eau pour former une solution colloïdale visqueuse, insoluble dans l'éthanol et dont la teneur en éthanol est supérieure à 30% (en poids) de la solution hydroalcoolique, insoluble dans le chloroforme, l'éther et dont la valeur pH est inférieure à 3 en solution acide. Sa méthode de production industrielle est généralement obtenue en neutralisant l'alginate avec de l'ammoniaque ou du carbonate d'ammonium.

 

(E) Alginate de calcium

 

Alginate de calcium, formule moléculaire : [(C6H7O6)2Ca]n, poudre blanche à poudre indéfinie jaune clair, inodore, insipide, insoluble dans l'eau et les solvants organiques, insoluble dans l'éthanol. Lentement soluble dans le polyphosphate de sodium, les solutions de carbonate de sodium et les solutions de composés de calcium. Son système industriel est généralement obtenu par la réaction entre l'alginate et l'hydroxyde de calcium ou le carbonate de calcium.

 

Quatrièmement, les propriétés rhéologiques de l'alginate et les facteurs d'influence

 

Il n'y a pas de corrélation entre la viscosité de l'alginate et sa capacité à se gélifier ; dans la pratique, il n'y a pas de limite claire entre l'épaississement et le gel faible ; la présence d'une petite quantité d'ions calcium peut faire augmenter la viscosité, tandis qu'un grand nombre d'ions calcium transforme la solution en gel. L'alginate pur dissous dans l'eau distillée donne une solution homogène et très fluide. Les facteurs physiques qui affectent les propriétés fluides des solutions d'alginate sont la température, la vitesse de cisaillement, la taille des particules de polymère, la concentration et les solvants miscibles avec l'eau distillée. Les facteurs chimiques affectant les solutions d'alginate sont : le pH, les chélates, divers cations et les composés aminés quaternaires.

 

(i) Propriétés rhéologiques des solutions d'alginate

 

La concentration de la solution d'alginate est un facteur important qui affecte les propriétés rhéologiques de la solution d'alginate. Par exemple, la viscosité moyenne d'une solution d'alginate de sodium, lorsque la concentration de 0,5%, dans la plage de faible taux de cisaillement pour les caractéristiques des fluides newtoniens, dans le taux de cisaillement élevé sur la performance des caractéristiques des fluides non newtoniens ; mais lorsque la concentration de 2,5%, dans le taux de cisaillement faible et élevé sont montrés comme des caractéristiques des fluides non newtoniens. De même, une solution de 3% d'alginate de propylène glycol présente un amincissement par cisaillement sur une large gamme de taux de cisaillement ; alors qu'à une concentration de % ou moins, la solution a une viscosité presque stable et ne présente pas d'amincissement par cisaillement à des taux de cisaillement inférieurs à LOO s-1.

 

L'alginate de sodium a un poids moléculaire et une rigidité moléculaire élevés, et des solutions à viscosité apparente élevée peuvent être obtenues même à de faibles concentrations.

 

Les courbes de viscosité-cisaillement de l'alginate de sodium de viscosité moyenne et de l'alginate de potassium sont cohérentes sur toute la plage des taux de cisaillement. Les courbes de viscosité-cisaillement du PGA de faible viscosité et de l'alginate de sodium se chevauchent essentiellement sur la plage des taux de cisaillement supérieurs à 10 000 s-1, et ne bifurquent qu'à des taux de cisaillement inférieurs.

 

(II) Facteurs affectant les propriétés rhéologiques de la solution d'alginate

 

1. Température

 

Lorsque la température augmente, la viscosité de la solution d'alginate diminue, et la viscosité diminue d'environ 12% pour chaque augmentation de 5,6℃ de la température. Si la solution n'est pas soumise à une température élevée pendant une longue période, la viscosité peut être rétablie lorsque la température est abaissée. Le chauffage entraîne une dégradation thermique de l'alginate, dont le degré dépend de la température et du temps. Bien que l'abaissement de la température de la solution d'alginate augmente la viscosité, il ne génère pas de gel ; la solution d'alginate sera congelée, puis décongelée et décongelée à nouveau, sa viscosité ne changera pas.

 

2. solvant

 

L'ajout de petites quantités de solvants non aqueux miscibles avec l'eau, tels que l'éthanol, l'éthylène glycol ou l'acétone, augmente la viscosité des solutions d'alginate et conduit finalement à la précipitation de l'alginate. Les limites admissibles des solutions d'alginate pour ces solvants dépendent de la source de l'alginate, du degré de polymérisation, du type de cation présent et de la concentration de la solution.

 

3. Concentration

 

Comme pour la plupart des autres gels alimentaires, la viscosité des alginates tels que l'alginate de sodium, l'alginate d'ammonium, l'alginate de potassium et le PGA augmente avec leur concentration dans les solutions aqueuses. Bien entendu, il existe de grandes différences dans l'augmentation de la viscosité pour les différents grades d'alginates.

 

4.pH

 

D'une manière générale, l'alginate est plus stable dans des conditions acides, en particulier pour le PGA. La valeur du pH doit être abaissée à 3,0 lorsque le PGA peut se gélifier, une valeur supérieure à 7,0 entraînera une saponification et une décomposition, tandis que la valeur du pH de 3,0 à 7,0 est assez stable, de sorte que le PGA convient très bien à l'application d'aliments acides.

 

5.Gelation

 

L'alginate peut réagir avec de nombreux cations à valence élevée (à l'exception du magnésium) pour produire une réticulation. Lorsque la teneur en cations multivalents augmente, la solution d'alginate s'épaissit et forme un gel qui finit par précipiter.

 

Tous les gels d'alginate sont le résultat d'interactions entre les molécules d'alginate et sont thermiquement irréversibles. La structure et la force du gel peuvent être ajustées en choisissant le gélifiant approprié.

 

Les ions métalliques multivalents, tels que le zinc, l'aluminium et le cuivre, en présence d'un excès d'ammoniaque, peuvent générer des complexes avec l'alginate. Lorsque l'ammoniac est retiré de ce système, de l'alginate insoluble est produit. Le calcium est le plus souvent utilisé pour modifier les propriétés fluides des solutions d'alginate et les propriétés gélifiantes des cations polyvalents. Le calcium peut également être utilisé pour préparer des fibres et des films d'alginate insolubles.

 

L'ajout de calcium à un système d'alginate peut modifier de manière significative ses propriétés gélifiantes. Toutefois, il convient de noter que si le calcium est ajouté trop rapidement, il peut entraîner une réaction locale trop rapide, affectant l'uniformité de l'ensemble du système et générant un gel discontinu. Par conséquent, il faut essayer d'utiliser une dissolution lente des sels de calcium, ou ajouter des intégrateurs tels que le tripolyphosphate de sodium ou l'hexamétaphosphate de sodium, afin de contrôler le taux de calcium.

 

Plusieurs principes sont utilisés pour contrôler la force ou le temps de gel :

 

(1) l'ajout d'un agent chélateur affaiblit l'effet gélifiant, mais un ajout trop faible d'agent chélateur peut produire un gel discontinu ; (2) l'abaissement de la teneur en calcium donne un gel plus mou, et l'augmentation de la teneur en calcium donne un gel plus dur. Cependant, des coupes excessives de calcium peuvent conduire à la génération de gels discontinus ou de précipités ; (3) dans un système acide, l'ajout d'acides lentement dissolubles peut accélérer la formation de gels ; (4) plus la viscosité de l'alginate est élevée, plus le gel formé est cassant ; (5) plus la teneur en calcium est proche de la quantité de calculs chimiques nécessaires à la réaction avec l'alginate, plus la probabilité de produire une contraction par déshydratation est élevée.

 

6. Agent chélateur

 

L'ajout d'un agent chélateur à une solution d'alginate sert à la chélater avec des cations polyvalents résiduels et à empêcher l'alginate de réagir avec ces cations polyvalents. Les solutions d'alginate de sodium à faible teneur en calcium présentent une très faible variation de viscosité lorsque des agents chélateurs sont ajoutés. En revanche, lorsqu'une solution d'alginate de calcium et d'alginate de sodium est ajoutée à un agent chélateur, la viscosité change de manière significative. L'ajout d'un agent chélateur peut rapprocher le fluide de la solution d'alginate du fluide newtonien.

 

7. Sels monovalents

 

L'ajout de sels monovalents réduit la viscosité d'une solution d'alginate diluée. La concentration de sels monovalents dans la solution atteint 0,1 mol/l, soit l'effet le plus important sur la viscosité. Dans la solution concentrée, cet effet est moins important. Les principaux facteurs affectant le rôle des sels monovalents sur la solution d'alginate sont : le type de sel, la source d'alginate, le degré de polymérisation et la concentration.

 

1. Caractéristiques et méthodes de gélification de l'alginate

 

(I) Mécanisme de gélification

 

Dans l'industrie alimentaire, l'alginate est principalement utilisé comme gélifiant et épaississant. Dans l'application de l'alginate, la gélification est largement utilisée. L'alginate soluble dans l'eau réagit avec les ions calcium et peut former un gel très rapidement. Toutefois, le mécanisme de formation du gel et les facteurs qui l'influencent sont plus complexes.

 

La formation de gel d'alginate fait partie de la gélification chimique. Les macromolécules ioniques (telles que l'alginate) en présence d'ions métalliques à haute valence peuvent former des gels, et il n'y a pas de relation avec la température. L'alginate de sodium et la pectine faiblement estérifiée obtiennent un type de gel particulier par une réaction chimique avec les ions calcium tout en formant des liaisons croisées. On pense généralement que cette réticulation est due à l'interaction de deux groupes carboxyle sur des chaînes polymères voisines avec des ions calcium pour former des ponts ioniques ou une chélation avec des ions calcium à travers des groupes hydroxyle et carboxyle sur chaque paire de chaînes polymères.

 

Les propriétés de l'alginate (sel) dépendent principalement de sa viscosité et du rapport entre l'acide mannuronique et l'acide guluronique (M/G) ; plus le poids moléculaire est élevé, plus la viscosité est élevée, et en contrôlant le degré de dégradation du poids moléculaire par les conditions du processus, il est possible d'obtenir différentes qualités d'alginate en termes de viscosité ; toutefois, le rapport M/G, qui détermine l'importance de sa capacité à former des gels, dépend de la source des différentes espèces.

 

Habituellement, le type M élevé est généralement utilisé comme épaississant, tandis que le type G élevé est utilisé comme gélifiant, car dans l'interprétation du modèle "boîte à œufs" de la théorie de la gélification de l'alginate, les fragments liés à l'acide guluronique ont une configuration spatiale qui accepte les ions calcium, tandis que les fragments d'acide mannuronique ont tendance à être en forme de ruban et sont moins susceptibles d'accepter les ions calcium. Les ions calcium forment un gel fragile très résistant avec l'alginate de type G à bonne stabilité thermique, qui peut devenir un gel thermiquement irréversible ; Par ailleurs, la résistance du gel de type M est plus élevée que celle du gel de type G lorsque la concentration en ions calcium est faible, et lorsque la concentration en ions calcium augmente, la résistance du gel de type G augmente rapidement et dépasse de manière significative la résistance du gel de type M. Avec l'augmentation de la concentration en ions calcium, la résistance du gel de type G augmente rapidement et dépasse largement celle du gel de type M, alors que l'augmentation de la résistance du gel de type M est lente ; lorsque l'augmentation de la concentration en ions calcium dépasse la quantité maximale nécessaire à la formation du gel, elle entraîne plutôt une diminution de la résistance du gel.

 

La concentration d'ions calcium dans le système a une grande influence sur l'utilisation pratique de l'alginate. L'ajout de différentes quantités d'ions calcium à la concentration 0,5% d'une solution d'alginate de sodium à haute teneur en M a montré que : la solution était pseudoplastique au niveau de 0-50 ppm, thixotropique au niveau de 50-350 ppm, et commençait à former un gel au niveau de 350 ppm ou plus. Dans l'application de différents sels de calcium ou d'agents chélateurs pour contrôler la vitesse et le temps de formation du gel, les sels de calcium couramment utilisés ont une solubilité différente : CaCL2, par exemple, se dissocie entièrement en ions calcium au pH neutre et peut rapidement réagir avec l'alginate pour former un gel ; sulfate de calcium dihydraté, seule une petite quantité d'ions calcium se dissocie en ions calcium au pH neutre, mais au pH acide, ils peuvent être dissociés dans toutes les conditions de contrôle du pH spécifique, afin de maintenir seulement une certaine quantité d'ions calcium avec l'alginate dans le système, et de maintenir une certaine quantité d'ions calcium avec le gel. Le contrôle des conditions spécifiques de pH pour maintenir seulement une certaine quantité d'ions de calcium dans le système et la réaction de l'alginate, la réaction des ions de calcium sera consommée de la dissociation ultérieure du sulfate de calcium l'équilibre sera reconstitué afin de maintenir la même concentration d'ions de calcium ; le phosphate dicalcique, sa solubilité au pH neutre est nulle, avec l'augmentation de l'acidité du système, le nombre d'ions calcium libres augmente ; l'utilisation d'agents chélateurs, tels que le pyrophosphate de sodium, le citrate de sodium, etc., et leur capacité de chélation des ions calcium par le pH ; l'utilisation d'agents acidifiants tels que l'acide gluconique - le citrate de sodium, etc., et la capacité de chélation des ions calcium par le pH ; l'utilisation d'agents acidifiants tels que le glucono-δ-lactone, dont le degré d'acidification est contrôlé par la température du système ; par conséquent, l'utilisation habile de ces facteurs peut être utilisée pour contrôler la vitesse, le temps et la force du gel.

 

La quantité d'ions calcium nécessaire à la préparation du gel dépend entièrement des conditions de préparation du gel. Par exemple, à un pH de 4,0, un gel peut être produit à partir d'une quantité donnée d'alginate avec une quantité d'ions calcium calculée chimiquement allant de 10% à 15%. Cependant, à un pH de 7,0, une quantité deux fois plus importante d'ions calcium est nécessaire (environ 2% de calcium par dosage d'alginate de sodium). Dans des conditions acides, certains des groupes carboxyles sont protonés, ce qui réduit la répulsion entre les chaînes et diminue donc la quantité totale de calcium nécessaire pour former le gel.

 

Pour augmenter la résistance du gel d'alginate, il faut augmenter la concentration d'alginate ou d'ions calcium et abaisser la température du système (congélation). Pour affaiblir la résistance du gel d'alginate, les méthodes suivantes peuvent être utilisées : diminution de la concentration d'alginate ou d'ions calcium, augmentation de la température du système, augmentation de la teneur en composants solubles dans le système, ajout de polymères à masse moléculaire relative élevée et ajout d'agents chélateurs.

 

(ii) Méthodes de formation de la gomme

 

Presque tous les alginates solubles sont capables de former des gels et il existe trois méthodes différentes pour obtenir des gels à partir d'alginates.

 

1. Gélification dispersive

 

La coagulation dispersive est la technique la plus simple, c'est-à-dire qu'un gel se forme lorsque les ions de calcium se diffusent dans l'alginate hydraté. Le processus de diffusion étant lent, cette technique ne peut être utilisée que pour des bandes minces, telles que des lanières de poivrons, ou pour recouvrir la surface de rondelles d'oignons d'une fine couche de gel. Si la concentration d'ions calcium dans le gel est augmentée, la vitesse de dispersion peut être accrue. Il y a cependant une limite à cela, car la source d'ions calcium la plus couramment utilisée est le chlorure de calcium, et lorsque sa concentration est trop élevée, elle peut affecter la saveur de l'aliment. Un autre coagulant couramment utilisé est le lactate de calcium, qui présente l'inconvénient d'être très peu soluble dans l'eau (environ 5%).

 

2. Coagulation interne

 

La coagulation interne a généralement lieu à température ambiante avec une libération contrôlée du calcium de l'ingrédient. Cette méthode est couramment utilisée dans la préparation des fruits, des viandes et de nombreux desserts préparés à froid. Le sulfate de calcium (contenant généralement deux molécules d'eau) et l'hydrogénophosphate de calcium sont les sources de calcium les plus couramment utilisées. La proportion de calcium requise par la molécule d'alginate dépend largement du pH, du poids moléculaire, de la taille du point de plasma et de la solubilité du sel de calcium lui-même. Plus la taille des particules est petite et plus le pH est bas, plus le calcium est libéré rapidement. Le calcium doit être incorporé dans la production pour contrôler le taux de libération afin que le gel d'algues puisse être dissous avant que la réaction entre le gel d'algues et le calcium ne commence.

 

Une fois que la quantité de gomme d'algue et de sel de calcium a été déterminée, l'augmentation de la quantité d'intégrateur réduit la vitesse de gélification. Le gel résultant est plus faible car la distribution finale des ions calcium entre l'alginate et l'intégrateur est plus en faveur de ce dernier. Par conséquent, l'utilisation d'un agent intégrateur pour contrôler la réaction de gélification n'est nécessaire que si une gélification prématurée et une rupture irréversible de la structure du gel doivent être évitées pendant le mélange. Il est évident que si l'on utilise un équipement de mélange rapide efficace, seule une petite quantité d'agent intégrateur est nécessaire et seule une petite quantité de sel de calcium est dissoute pendant le mélange. Dans ce cas, la coagulation rapide permet d'obtenir un gel ferme. Les intégrateurs typiques pour les denrées alimentaires sont l'hexamétaphosphate de sodium, le pyrophosphate tétrasodique et le citrate de sodium.

 

3. Gélification par refroidissement

 

La troisième méthode de préparation d'un gel d'alginate consiste à dissoudre les ingrédients du gel, y compris l'alginate, les sels de calcium, les acides et les intégrateurs, dans de l'eau chaude, puis à laisser la solution refroidir pour permettre la coagulation. Bien que les ions calcium nécessaires à la réaction de coagulation soient déjà en solution avec l'alginate, ils ne peuvent pas coaguler à des températures élevées parce que les chaînes d'alginate sont linéaires lorsqu'il y a trop de chaleur. Ce n'est que lorsque cette solution est refroidie que l'association interne des chaînes provoquée par le calcium peut être réalisée. Contrairement au gel de gélatine, le gel d'alginate est irréversible lorsqu'il est chauffé. Il peut donc être utilisé pour les bonbons dans certaines régions où des températures ambiantes plus élevées suffisent à faire fondre le gel de gélatine. Le rôle des sels de calcium et des intégrateurs dans ces systèmes est le même que dans la gélification interne décrite ci-dessus.

 

L'effet de rétrécissement par déshydratation ou la perte d'eau dans ces gels est minime. Cela est dû à la stabilité causée par le calcium nécessaire à la formation du gel, qui permet à toutes les molécules d'alginate de former un réseau thermodynamiquement stable lors de la formation du gel.

 

Dans la coagulation diffuse, les premières à agir sont les molécules d'alginate qui se trouvent à proximité des ions de calcium du coagulant, tandis que dans la coagulation interne, les premières à agir sont les molécules d'alginate qui se trouvent à proximité des minuscules plasmas des sels de calcium dissous. Ainsi, que ce soit dans la condensation diffuse ou interne, les molécules d'alginate n'ont aucune chance de s'aligner en ligne droite pendant tout le processus, et leur réseau de gel est donc construit sur une base instable. Cette instabilité, en général, exacerbe le rétrécissement du gel et la contraction due à la déshydratation.

 

En fonction des trois méthodes susmentionnées, la méthode de formation du gel peut également être divisée en (1) méthode d'infiltration : les ions de calcium pénètrent constamment dans la solution d'alginate et se transforment en gel, par exemple pour la conservation des fruits (le fruit passe d'abord par la solution d'alginate de sodium, puis par les ions contenant du calcium dans la solution, la surface du fruit forme un gel, le séchage devient une fine pellicule et empêche ainsi la respiration du fruit). (2) Méthode de mélange : ajouter de l'alginate de sodium de type G élevé et des sels de calcium légèrement solubles (dans un système à pH neutre) ou des sels de calcium insolubles (dans un système à pH acide) dans le système, et contrôler les caractéristiques du gel en modifiant la température, l'acidité, la concentration effective de calcium et le temps de réaction ; par exemple, pour la réorganisation de la viande hachée (94% de viande hachée, 0.9% d'alginate de sodium de type G élevé, 0,09% de pyrophosphate de sodium, 0,9% de sulfate de calcium dihydraté et 4% d'eau. La dissociation du sulfate de calcium est interrompue par la formation d'un gel à partir des ions de calcium et de l'alginate de sodium et il est nécessaire de dissocier de plus en plus d'ions de calcium ; le mélange est placé dans un récipient d'une certaine forme et, après le temps nécessaire, on obtient un morceau de viande entier bien structuré). Une autre méthode consistant à utiliser un mélange de deux phases, A et B, dans un système acide pour produire un produit filamentaire en verre fruité est également utile pour comprendre l'application spécifique.

 

Le phosphate dicalcique dans la phase A ne réagit pas avec l'alginate de sodium pour former un gel dans des conditions neutres, et lorsque les deux phases sont mélangées par agitation à grande vitesse puis extrudées à travers une buse poreuse à long tube, un gel filamenteux vitreux s'est formé parce que le mélange des deux phases transforme le système en un système acide, et le phosphate dicalcique commence à libérer des ions calcium pour réagir avec l'alginate de sodium pour former un gel, et la force du gel augmente avec la migration du temps de transport sur la bande transporteuse. (3) Méthode de refroidissement : en raison de la température élevée, le mouvement intermoléculaire intense de Brang ne peut pas faire en sorte que les ions calcium et l'alginate de sodium forment une structure de gel, de sorte que tous les composants nécessaires peuvent être ajoutés au système de solution à haute température, pour que la température de la solution baisse jusqu'au point de gel, c'est-à-dire que la formation de chaleur ne fondra pas, même si elle est chauffée thermiquement, gel irréversible.

 

En outre, l'alginate et d'autres gels alimentaires sont compatibles avec la pectine à haute teneur en ester et peuvent être formés dans le système ne contenant pas d'ions de calcium dans la formation d'un gel thermiquement irréversible, pour la production de confitures à faible teneur en calories ; et la pectine à haute teneur en ester seule peut être dans le système à haute teneur en sucre afin de former un gel.

 

Sixièmement, le rôle de l'alginate et des protéines entre le

 

L'alginate, comme d'autres gels hydrosolubles, peut agir sur les protéines. Cette action peut être principalement utilisée pour la récupération des protéines par précipitation. On pense généralement que dans l'action contrôlée de l'alginate et des protéines, la liaison hydrogène et les forces de van der Waals sont des facteurs importants qui conduisent à cette action. Elle dépend également de la charge portée par la macromolécule, l'interaction maximale se produisant au plus petit point de charge. Les mesures de la viscosité des systèmes alginate-protéine à différents pH montrent que lorsque le pH est abaissé à proximité du point iso de la protéine, la viscosité du système augmente en raison de la formation de complexes solubles. Si le pH est encore réduit, la précipitation du complexe se produit en raison de la perte de toute la charge transportée. En plus d'être utilisé pour précipiter les protéines, l'alginate peut également être utilisé pour inhiber la précipitation des protéines dans des conditions appropriées. Sous le point isoélectrique des protéines, l'ajout d'une quantité appropriée d'alginate peut abaisser le point isoélectrique et inhiber la précipitation des protéines afin de maintenir les protéines en solution. À un pH inférieur (pH 3,5 à 4,0), l'alginate a une plus grande capacité à précipiter les protéines que la pectine et la carboxyméthylcellulose, ce qui est principalement dû au fait que dans la chaîne de la molécule d'alginate, la charge portée par le groupe terminal de chaque unité est plus élevée que celle de la pectine et de la carboxyméthylcellulose. En outre, la configuration de l'espace est également un facteur important.

 

Sept, l'alginate dans les applications de l'industrie alimentaire

 

Les principales variétés d'alginate utilisées dans l'industrie alimentaire sont : l'alginate de sodium, l'alginate de potassium, l'alginate de calcium et l'alginate de propylène glycol. Le rôle le plus important de l'alginate dans la transformation des aliments est la gélification, c'est-à-dire la formation de gels comestibles. Ensuite, les propriétés épaississantes et filmogènes des alginates sont également largement utilisées dans l'industrie alimentaire. Dans l'industrie alimentaire, l'alginate de sodium est souvent utilisé comme épaississant (sauces, vinaigrettes, boissons aux fruits, etc.), stabilisant (dans les crèmes glacées), agent filmogène (utilisé dans les pâtisseries sandwiches, le poisson congelé, la viande, etc. pour empêcher l'infiltration d'eau, l'emballage anti-collage des bonbons, la conservation des fruits) et agent de rétention d'eau (utilisé dans les produits congelés et les produits laitiers, les bonbons congelés) et ainsi de suite.

 

(I) Le rôle principal de l'alginate dans l'alimentation

 

1. Stabilisation

 

L'alginate de sodium remplace l'amidon et la gélatine pour stabiliser la crème glacée. Il permet de contrôler la formation de cristaux de glace, d'améliorer la texture de la crème glacée, mais aussi de stabiliser le sorbet sucre-eau, la rosée de glace et de fruits, le lait glacé et d'autres boissons mélangées. De nombreux produits laitiers, tels que le fromage raffiné, la crème de guandan, le fromage, etc. L'effet stabilisant de l'alginate de sodium peut empêcher l'adhésion des aliments et de l'emballage, peut être utilisé comme couverture pour les bijoux laitiers, ce qui peut les rendre stables et empêcher le glaçage des pâtisseries de se fissurer.

 

2. épaississement

 

L'alginate de sodium peut être utilisé comme agent épaississant dans les sauces pour salades (sortes de salades de chou), les puddings (sortes de snacks sucrés), les confitures, le ketchup et les produits en conserve, afin d'améliorer la stabilité des propriétés du produit et de réduire le suintement des liquides.

 

3. l'hydratation

 

L'ajout d'alginate de sodium dans la production de nouilles, de vermicelles, de farine de riz peut améliorer l'adhérence de l'organisation du produit, de sorte qu'il est solide, pliable, réduit le taux de rupture, en particulier pour la teneur en gluten de la farine inférieure, l'effet est plus évident. L'ajout d'alginate de sodium dans le pain, les pâtisseries et d'autres produits peut améliorer l'organisation interne de l'uniformité du produit et l'effet de rétention d'eau, prolonger la durée de stockage. L'ajout d'alginate de sodium dans les produits de confiserie congelés peut fournir une couche protectrice de fusion thermique, améliorer l'échappement de la saveur, améliorer le point de fusion de la performance.

 

4.Gelation

 

L'alginate de sodium peut être transformé en une variété de gels alimentaires. Il conserve une bonne forme colloïdale, ne suinte pas et ne rétrécit pas, et convient aux aliments congelés et aux imitations artificielles d'aliments. Il peut également être utilisé pour recouvrir les fruits, la viande, la volaille et les produits aquatiques d'une couche protectrice, sans contact direct avec l'air, afin de prolonger la durée de conservation. Il peut également être utilisé comme agent de formation autocoagulant pour le glaçage du pain, le remplissage des farces, la couche d'enrobage des confiseries, les aliments en conserve, etc. En cas de température élevée, de congélation et de milieu acide, il peut encore conserver sa forme originale. On peut également remplacer l'agar par de l'agar élastique, des dents antiadhésives, des bonbons cristallins transparents.

 

(B) l'application spécifique de l'alginate dans l'alimentation

 

1. Application dans la crème glacée

 

L'utilisation d'alginate de sodium à la place de la gélatine, de l'amidon et d'autres stabilisateurs alimentaires pour boissons froides permet de mélanger les ingrédients de manière uniforme, de les mélanger et de les dissoudre facilement, de régler l'écoulement lors de la congélation, de sorte que les produits glacés ont un aspect lisse et des caractéristiques de fonte, mais aussi sans temps de vieillissement, le taux d'expansion est également plus important, la texture du produit est lisse, délicate, de bon goût, le dosage est également inférieur à celui des autres stabilisateurs couramment utilisés.

 

2. Application dans les produits de boulangerie

 

L'ajout d'alginate de sodium aux aliments cuits au four peut améliorer considérablement leur qualité. Utilisé dans la production de biscuits et de pâtés impériaux, l'alginate de sodium peut réduire le taux d'écrasement, le résultat du test est que le taux d'écrasement peut être réduit de 70% à 80%, l'aspect du produit est lisse, la résistance à l'humidité est améliorée ; lorsqu'il est appliqué à la production de pain et de gâteaux, l'alginate de sodium peut favoriser l'expansion, l'augmentation du volume, l'assouplissement de la texture, la réduction des tranches lors de la chute des débris de particules, mais aussi prévenir le vieillissement et prolonger la période de conservation.

 

3. Application dans les produits laitiers et les boissons

 

À l'heure actuelle, le yaourt, en tant que produit à haute valeur nutritionnelle du lait de vache, est très populaire parmi les consommateurs, et le yaourt est également l'une des sources importantes de bactéries lactiques bénéfiques. Le yaourt est un produit laitier obtenu par fermentation microbienne (généralement des bactéries lactiques), ce qui lui confère une saveur particulière de produit laitier. On y ajoute parfois du jus de fruit pour en augmenter la valeur nutritionnelle et la saveur. L'alginate peut jouer un effet stabilisateur sur les produits à base de yaourt dans une large gamme de pH, dans la gamme de pH 3,9 à 4,9, peut jouer ce rôle. Le babeurre congelé stabilisé avec de l'alginate a une bonne texture, sans coller ni être rigide, et il est collant et lent lorsqu'on le remue. L'alginate peut également prévenir le phénomène de perte de viscosité dans le processus de stérilisation des produits de yaourt． Ajouter 0,25% à 2% d'alginate dans le lait, et ses produits finis sont stockés à haute température pendant 30 jours, et sa saveur ne changera pas. Outre les produits à base de yaourt, d'autres boissons peuvent également utiliser l'alginate. Par exemple, un sirop croquant et fruité peut être fabriqué à partir d'alginate de sodium et de saccharine, complétés par des ingrédients. Ces sirops ont un goût doux, uniforme et agréable, ils sont stables et ne se superposent pas facilement.

 

4. Application dans les aliments froids et les snacks

 

L'alginate a la capacité de former un gel facilement, de sorte qu'il peut être largement utilisé dans la production de collations sucrées, en particulier pour la fabrication de pudding au lait froid, de dossier de tarte, de bonbons congelés. L'alginate de sodium et le sucre mélangés avec de l'eau pour dissoudre, ajouter des fruits écrasés avec de la couleur, des épices et d'autres additifs, puis ajouter une solution de sel d'acide organique de calcium comestible, la formation de gel, dans 70 ~ 100 ℃ sous la chaleur pendant 2 minutes, peut être faite de délicieux bonbons aux fruits.

 

5. Application dans les pâtes alimentaires

 

L'alginate de sodium ayant un fort pouvoir hydrophile et d'adhésion, il peut être ajouté aux nouilles, nouilles et autres produits à base de nouilles pour améliorer la ténacité des produits, réduire le taux de rupture, ne pas coller après la cuisson, ne pas faire pourrir la soupe, résister à l'entreposage et avoir un bon goût. L'effet est d'autant plus important pour les farines à faible taux de gluten.

 

6. Application dans la bière et les autres boissons alcoolisées

 

L'ajout d'alginate de sodium dans la bière peut avoir un effet stabilisateur sur la mousse de la bière, et la transparence est également augmentée, la période de conservation est prolongée, dans d'autres boissons alcoolisées telles que le saké, les vins de fruits, le champagne et d'autres boissons alcoolisées souvent en raison de la présence de plus d'acide, de pigmentation et de turbidité, si vous ajoutez une quantité appropriée d'alginate de sodium, il peut être très bon de jouer un rôle dans la clarification. En outre, l'alginate peut également éliminer les tanins et les substances azotées dans le vin.

 

7. Application dans les aliments artificiels

 

L'application de l'alginate permet également de produire de la confiture artificielle, de la margarine, de l'enrobage intestinal artificiel, des fruits artificiels et d'autres aliments artificiels. L'alginate peut être utilisé comme épaississant ou émulsifiant pour la margarine, en utilisant généralement de l'alginate de propylène glycol, et parfois aussi de l'alginate de sodium.