Milyen alkalmazási területei vannak az alginátnak az élelmiszeriparban?

Az alginsav és az alginátok olyan poliszacharidok, amelyeket főként a Lamiaria hyperborea, L. digitata és Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, Fucus serratus és más tengeri moszatfajok barna algáiból (Phaeophyceae) vonnak ki. Ascophyllum nodosum, Fucus serratus és más moszatfajok. Az alginsav és az alginát a kínai moszatipar egyik fő terméke. Természetének megfelelően főleg vízben oldódó és oldhatatlan gumikra osztható két kategóriába. A vízben oldódó alginát magában foglalja az alginát egyértékű sóit (nátrium, kálium, ammónium-alginát stb.), az alginát kétértékű sóit (magnézium-alginát és higany-alginát) és az alginát-származékokat; a vízben nem oldódó algagumi magában foglalja az alginátot, az alginát kétértékű sóit (a magnézium- és higany-sók kivételével) és az alginát háromértékű sóit (alumínium-alginát, vas, króm stb.). Ezek közül a legelterjedtebbek a nátrium-alginát, a kalcium-alginát és a propilénglikol-alginát.

 

Ez a fajta alginát a tengeri moszatok sejtfalában található, és természetes állapotában oldhatatlan alginát (kalcium, magnézium, nátrium, kálium) sók keveréke. Kereskedelmi célú kinyerésekor először savval kezelik, hogy oldhatatlan algináttá alakuljon át, majd lúggal kezelik, hogy oldható alginátoldatot képezzen, majd különböző eljárásokkal, például tisztítással és szűréssel, különböző anyagok hozzáadásával különböző kereskedelmi alginátgumi nyerhető belőle. Az alginátot savas kezeléssel, a kalcium-alginátot CaCl2/CaCO3 kezeléssel, a nátrium-alginátot Na2CO3 kezeléssel, az ammónium-alginátot pedig szénsavas semlegesítéssel állítják elő. Az alginátot propilén-oxiddal reagáltatják, hogy az alginát egy másik fontos kémiailag módosított származékát, a propilénglikol-alginátot (PGA) állítsák elő. Az alginátot széles körben használják az élelmiszer- és gyógyszeriparban, mivel egyedülálló géles tulajdonságokkal rendelkezik, és képes sűríteni, stabilizálni, emulgeálni, diszpergálni és filmeket képezni.

 

I. ábra Az alginát kémiai összetétele és szerkezete

 

Az algagumi vagy alginát a barna alga fő poliszacharid szerkezeti összetevője. Az alginát polimer két monomerből áll: β(1→4)-D-mannuronsav egységből és α(1→4)-L-guluronsav egységből, ez a két monomer váltakozva egyesül egymással, és három különböző szerkezeti láncszegmenst alkot, amelyek a következők: mannuronsavból álló láncszegmens (-M-M-M-M-M-); guluronsavból álló láncszegmens (-G-G-G-G-G-); és két monomerből felváltva álló láncszegmens (M-G-M-M-M-G); guluronsavból álló láncszegmens (-G-G-G-G-G-); és két monomerből felváltva álló láncszegmens (M-G-M-G). A hínárgumi polimer molekulája ebből a három láncszegmensből áll. A molekulatömeg elérheti a 200 000 molekulát is. A monomerek és a láncszegmensek aránya változó, és az alginát nyersanyagától függ. A különböző források különböző arányban tartalmaznak mannuronsavat (M) és guluronsavat (G), ami különböző felhasználási módokat és tulajdonságokat eredményez. Egy molekulában lehet egy folytonos láncszegmens, amely csak az egyik glioxilátból áll, vagy lehet két glioxilát láncszemből álló blokk-kopolimer. A molekulában lévő két glükuronsav arányának eltérései, valamint az elhelyezkedésükben mutatkozó különbségek közvetlenül vezethetnek az alginát tulajdonságaiban, például a viszkozitásban, a zselésítő tulajdonságokban és az ionszelektivitásban mutatkozó különbségekhez.

 

A poliguluronsav láncszegmensek merevebbek, mint a polimannuronsav láncszegmensek, és oldatban nagyobb nematikus térfogattal rendelkeznek, míg a különböző glikoaldehid-sav láncszemekből álló láncszegmensek jobb rugalmassággal és kisebb nematikus térfogattal rendelkeznek oldatban, mint a fent említett két glikoaldehid-savból egyedül álló láncszegmensek. Minden más tényezőt figyelembe véve, minél nagyobb az alginátmolekula láncszegmenseinek merevsége, annál nagyobb az előállított oldat viszkozitása és annál nagyobb a képződött gél törékenysége．.

 

Mindenféle tengeri moszat tartalmazza a különböző szerkezetű tengeri moszat gél, a különleges szerkezete tengeri moszat gél nagy hatással van a tulajdonságait, különösen a jelenléte a kalcium-ionok, amikor a zselés hatás. A poliguluronsav láncszegmensek nagyon erősen kötődnek a kalciumionokhoz, és teljesen polimerizált hálós szerkezetet alkotnak. A polimannuronsav láncszegmensek, bár szintén kötődnek a kalciumhoz, nem olyan erősen. A kalciumion előnyösen kötődik a guluronsavhoz, és jól kötődik a két különböző láncszegmens közötti guluronsavmaradványokhoz is. A különböző molekulák sok láncszegmense közötti komplex kötődés együttesen egy teljes hálós szerkezetet alkot, és gélt képez. A nagy molekulatömegű, alacsony kalciumtartalmú vagy magas glükuronsav összetételű láncszegmensek a tengeri moszat gumi kemény gélt képeztek, jó zselésítő tulajdonságokkal rendelkezik, általában az élelmiszerekben zselésítő anyagként használják. Ezzel szemben az alacsony molekulatömegű, magas kalciumtartalmú vagy magas mannuronsavtartalmú láncszegmenseket tartalmazó alginátgumit gyakran használják sűrítőanyagként az élelmiszerekben.

 

Alginsav kémiai származékai

 

Az alginsavból számos származékot lehet előállítani a későbbi kémiai módosítási folyamat révén. A propilénglikol-alginát (PGA) az egyik legjellemzőbb származék, de az ipari termelés is megvalósult, és számos alginát-származékot alkalmaztak.A PGA savstabilitással rendelkezik, és megakadályozhatja a kalcium és más nagyértékű fémionok által okozott csapadékot, ami nyilvánvaló előnyökkel jár egyes savas élelmiszerek alkalmazásakor.

 

Ezenkívül az alginát szerves aminokkal reagáltatható ammónium-alginát-sók előállítása céljából. A következő szerves aminok használhatók: trietanolamin, triizopropilamin, butilamin, dibutilamin és dipentilamin. Ammónium-alginátot úgy is elő lehet állítani, hogy a PGA-t primer aminokkal, például ammóniával, etanolaminnal, etiléndiaminnal, etilamin, propilamin, izobutilamin és butilamin reagáltatják, de másodlagos aminokkal nem könnyű reagálni. Az ammónium-alginát ipari előállítása általában az alginsav ammóniával vagy ammónium-karbonáttal történő semlegesítésével történik. Jelenleg, bár sikerült alginát-acetátot és alginát-szulfátot szintetizálni, de a gyakorlatban még nem alkalmazzák. Karboximetil-alginátot nátrium-alginát klór-ecetsavval és lúggal történő kezelésével lehet előállítani, és az alginát szénhidrogén alapú diolésztereinek sorozata is szintetizálható. Etilén-oxid és alginát reakciójával 2-hidroxietil-alginátot lehet előállítani.

 

Harmadszor, az alginát fizikai tulajdonságai

 

A kereskedelemben használható vízben oldódó algák közé tartoznak az alginát egyértékű sói (nátrium-alginát, kálium-alginát, ammónium-alginát), a kalcium-alginát, az alginát ammónium-kalcium vegyes sói, az alginsav és az alginát propilénglikol észtere.

 

Az alginát, mint hidrofil poliszacharid anyag, könnyen felveszi a vizet a légkörből, és így az egyensúlyi nedvességtartalom a relatív páratartalomhoz kapcsolódik. Az alginát szobahőmérsékleten vagy annál alacsonyabb hőmérsékleten jó száraz tárolhatósággal rendelkezik, ezért az alginát termékeket hűvös, száraz helyen kell tárolni.

 

Az alginát egyfajta hidrofil polimer, amikor a vízbe kerül, ha nem keverik, a gél részecskék agglomerálódhatnak, és a középső része nem könnyen nedvesedik a víz által, ami lassú oldódást eredményez, ami gondot okoz a használatban. A gyártás során az általános használat nagy nyíró oldási módszer, azaz a non-stop nagy sebességű keverés, lassan hozzáadjuk a ragasztóport a vízhez, továbbra is keverjük, amíg sűrű ragasztóvá nem válik. A megfelelő melegítés az oldódási folyamat során, vagy megfelelő mennyiségű cukor és más száraz por keverése és diszpergálása a vízhez való hozzáadás előtt szintén segít az alginát oldódásában.

 

(i) alginát

 

Alginát, molekuláris képlet (C6H7O6H)n, fehér vagy világossárga por, hideg vízben nem oldódik, lúgos oldatban oldódik, szerves oldószerekben nem oldódik. Szagtalan és íztelen, vagy enyhe különleges szaga van. 3% vizes szuszpenzió pH-értéke 2,0-3,4, és kalciumsó csapódik ki. Az alginsav egyfajta poliglükuronsav, amelyet tengeri moszatokból (pl. hínár, makroalga stb.) vonnak ki, és amely stabilizátorként, sűrítőszerként, emulgeálószerként és gélképző anyagként használható az élelmiszeriparban, és sűrítő stabilizátorként használható fagylalt, szósz, lekvár, kenyér, tészta, tejszínhab, leves stb. esetén.; fagyasztott élelmiszerek felolvasztását szabályozó szer; szuszpendálószer üdítőitalokhoz; bevonószer sült élelmiszerekhez; emulgeálószer pudinghoz és permetszáraz krémporhoz. Emulgeálószer pudinghoz és porlasztva szárított krémporhoz. Az alginsav a gyógyszeriparban és az egészségügyben is felhasználható, mint az elhízás elleni szer és az új szerek gyomorbetegségének kezelése nagyobb orvosi értékkel bír, ugyanakkor az alginát-propilénglikolészter, az alginát-trietilamin, az alginát-dibázikus nátrium (PSS) és más fontos nyersanyagok előállítása is.

 

(B) nátrium-alginát

 

Nátrium-alginát, más néven nátrium-fukoidán, hínárgumi, barna alga gumi, alginát, fehér vagy világossárga por vagy részecskék, szagtalan, íztelen, vízben oldódó, vizes oldata viszkózus kolloid, alkoholban és más szerves oldószerekben nem oldódik. Molekulaformulája C5H7O4COONa)n. Széles körben használják az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban, a textiliparban, a nyomdaiparban és a festészetben, a papírgyártásban, a napi használatú vegyiparban stb. Az élelmiszeriparban elsősorban stabilizátorként, sűrítőszerként, emulgeálószerként, diszpergálószerként és koagulálószerként használják hideg italok, sütemények, cukorkák, instant italok és élelmiszerek stb. feldolgozásában. Különösen az 1980-as évek óta használják a tengeri algát az élelmiszerek feldolgozásában. Különösen az 1980-as évek óta a nátrium-alginátot folyamatosan bővítik az élelmiszeripari alkalmazásokban. A nátrium-alginát nemcsak biztonságos élelmiszer-adalékanyag, hanem bionikus élelmiszerek vagy terápiás élelmiszerek alapanyagaként is használható. Mivel valójában egy természetes élelmi rost, a jelentések szerint lassítja a zsírsavak és az epesók felszívódását, és csökkenti a szérum koleszterinszintjét, a vér trigliceridszintjét és a vércukorszintet, ami megelőzheti az olyan modern betegségeket, mint a magas vérnyomás, a cukorbetegség és az elhízás. A bélrendszerben gátolhatja a káros fémek, például a stroncium, a kadmium és az ólom felhalmozódását a szervezetben. A nátrium-fukoidán ezen fontos szerepe miatt egyre nagyobb hangsúlyt kap itthon és külföldön egyaránt.

 

(III) Kálium-alginát

 

Kálium-alginát molekuláris képlet: (C6H7O6K)n, tulajdonságok: fehér vagy világossárga szabálytalan por, szagtalan, íztelen, vízben könnyen oldódik, hogy viszkózus oldatot képezzen, etanolban vagy etanolban oldhatatlan, vagy a hidroalkoholos oldat 30%-nél magasabb etanol tartalma (tömegszázalék), kloroformban, éterben és 3 savnál kisebb pH-nál nem oldódik. A kálium-alginát általában alginát kálium-karbonáttal vagy kálium-hidroxiddal történő reagálásával nyerhető.

 

Stabilizátorként és sűrítőszerként használható konzervekben, jégkrémekben, tésztákban és más élelmiszerekben a kínai GB2760 szerint. Felhasználás: Főként a gyógyszer- és élelmiszeriparban használják. A kálium-alginát egyfajta természetes poliszacharid szénhidrát, amelyet tengeri moszatokból vonnak ki, és amely a jelentések szerint csökkenti a vérzsírt, a vércukorszintet, a koleszterinszintet stb. Elsősorban gyógyszerekben és egészséges élelmiszerekben használják.

 

(IV) Ammónium-alginát

 

Az ammónium-alginát fehér vagy világossárga szálas por vagy durva por, szinte szagtalan és íztelen, vízben lassan oldódik, hogy viszkózus kolloid oldatot képezzen, etanolban és etanolban oldhatatlan, a hidroalkoholos oldat 30%-nél magasabb etanoltartalma (tömegszázalék), kloroformban, éterben és 3-nál kisebb pH-értékű savas oldatban oldhatatlan. Ipari előállítási módszere általában az alginát ammóniával vagy ammónium-karbonáttal történő semlegesítésével nyerhető.

 

(E) Kalcium-alginát

 

Kalcium-alginát, molekuláris képlet: [(C6H7O6)2Ca]n, fehér por vagy világossárga, határozatlan por, szagtalan, íztelen, vízben és szerves oldószerekben nem oldódik, etanolban nem oldódik. Nátrium-polifoszfát, nátrium-karbonát oldatokban és kalciumvegyületek oldataiban lassan oldódik. Ipari rendszerét általában alginát és kalcium-hidroxid vagy kalcium-karbonát reakciójával nyerik.

 

Negyedszer, az alginát reológiai tulajdonságai és befolyásoló tényezők

 

Nincs összefüggés az alginát viszkozitása és a gélképesség között, a gyakorlatban nincs egyértelmű határ a sűrítés és a gyenge gél között, kis mennyiségű kalciumion jelenléte növelheti a viszkozitást, míg nagyszámú kalciumion géllé teszi az oldatot. A desztillált vízben oldott tiszta alginát homogén, nagy folyékonyságú oldatot eredményez. Az alginátoldatok folyékony tulajdonságait befolyásoló fizikai tényezők közé tartozik a hőmérséklet, a nyírási sebesség, a polimer részecskeméret, a koncentráció és a desztillált vízzel keverhető oldószerek. Az alginátoldatokat befolyásoló kémiai tényezők: pH, kelátok, különböző kationok és kvaterner aminvegyületek.

 

(i) Az alginátoldatok reológiai tulajdonságai

 

Az alginátoldat koncentrációja fontos tényező, amely befolyásolja az alginátoldat reológiai tulajdonságait. Például a nátrium-alginát oldat közepes viszkozitása, amikor a 0,5% koncentrációja, az alacsony nyírási sebesség tartományban a newtoni folyadék jellemzői, a magas nyírási sebességben a nem newtoni folyadék jellemzőinek teljesítménye; de amikor a 2,5% koncentrációja, mind az alacsony, mind a magas nyírási sebességben nem newtoni folyadék jellemzői mutatkoznak. Hasonlóképpen, a propilénglikol-alginát 3% oldata a nyírási sebességek széles tartományában nyírási elvékonyodást mutat; míg l% vagy annál kisebb koncentráció esetén az oldat közel stabil viszkozitással rendelkezik, és lOO s-1 alatti nyírási sebességeknél nem mutat nyírási elvékonyodást.

 

A nátrium-alginát nagy molekulatömeggel és molekuláris merevséggel rendelkezik, és már alacsony koncentrációban is nagy látszólagos viszkozitású oldatok nyerhetők.

 

A közepes viszkozitású nátrium-alginát és kálium-alginát viszkozitás-nyírási görbéi a nyírási sebességek teljes tartományában konzisztensek. Az alacsony viszkozitású PGA és a nátrium-alginát viszkozitás-nyírási görbéi lényegében átfedik egymást a 10 000 s-1-nél nagyobb nyírási sebességek tartományában, és csak alacsonyabb nyírási sebességeknél ágaznak el.

 

(II) Az alginátoldat reológiai tulajdonságait befolyásoló tényezők

 

1. Hőmérséklet

 

Ha a hőmérséklet emelkedik, az alginátoldat viszkozitása csökken, és a viszkozitás körülbelül 12%-vel csökken minden 5,6 ℃ hőmérséklet-növekedés esetén. Ha nem áll hosszú ideig magas hőmérséklet alatt, a viszkozitás a hőmérséklet csökkentésekor visszaállítható. A melegítés az alginát termikus degradációját okozza, amelynek mértéke hőmérséklet- és időfüggő. Bár az alginátoldat hőmérsékletének csökkentése növeli a viszkozitást, de nem hoz létre gélt, az alginátoldat megfagy, majd felolvasztva és újra felolvasztva, viszkozitása nem változik.

 

2.Solvent

 

Kis mennyiségű, vízzel keverhető, nem vizes oldószer, például etanol, etilénglikol vagy aceton hozzáadása növeli az alginátoldatok viszkozitását, és végül az alginát kicsapódásához vezet. Az alginátoldatok megengedett határértékeit ezen oldószerek esetében az alginát forrása, a polimerizációs fok, a jelen lévő kation típusa és az oldat koncentrációja befolyásolja.

 

3. Koncentráció

 

A legtöbb más élelmiszer-gélhez hasonlóan az alginátok, például a nátrium-alginát, ammónium-alginát, kálium-alginát és PGA viszkozitása a vizes oldatokban lévő koncentrációjukkal nő. Természetesen nagy különbségek vannak a viszkozitásnövekedésben a különböző viszkozitású alginátok esetében.

 

4.pH

 

Általánosságban elmondható, hogy az alginát savas körülmények között stabilabb, különösen a PGA esetében.A pH-értéket 3,0-ra kell csökkenteni, ha a PGA gél, 7,0-nál magasabb lesz a szappanosítás és a bomlás, míg a 3,0-7,0 pH-érték meglehetősen stabil, így a PGA nagyon alkalmas a savas élelmiszerek alkalmazására.

 

5.Gelálás

 

Az alginát számos nagyértékű kationnal (kivéve a magnéziumot) képes reakcióba lépni, és keresztkötést létrehozni. Ha a többértékű kationok tartalma nő, az alginátoldat besűrűsödik és gélt képez, amely végül kicsapódik.

 

Minden alginátgél az alginátmolekulák közötti kölcsönhatások eredménye, és termikusan irreverzibilis. A gél szerkezete és szilárdsága a megfelelő zselésítőszer kiválasztásával állítható be.

 

A többértékű fémionok, mint például a cink, alumínium, réz, felesleges ammónia jelenlétében komplexeket hozhatnak létre az algináttal. Ha az ammóniát eltávolítjuk ebből a rendszerből, oldhatatlan alginát keletkezik. A kalciumot leggyakrabban az alginátoldatok folyékonyságának és a többértékű kationok zselésedési tulajdonságainak megváltoztatására használják, a kalciumot oldhatatlan alginát szálak és filmek előállítására is fel lehet használni.

 

A kalcium hozzáadása az alginátrendszerhez jelentősen megváltoztathatja annak zselésedési tulajdonságait. Meg kell azonban jegyezni, hogy ha a kalciumot túl gyorsan adjuk hozzá, akkor az túl gyors helyi reakcióhoz vezethet, ami befolyásolja az egész rendszer egyenletességét, és diszkontinuus gélt eredményezhet. Ezért próbáljon meg lassan oldódó kalciumsókat használni, vagy adjon hozzá például nátrium-tripolifoszfátot vagy nátrium-hexametafoszfátot, mint integrátorokat, a kalcium sebességének szabályozása érdekében.

 

A gél erősségének vagy a gélesedési időnek a szabályozására a következő elveket alkalmazzák:

 

(1) a kelátképző szer hozzáadása gyengíti a gélképző hatást, de a túl alacsony kelátképző szer hozzáadása megszakításos gélt eredményezhet; (2) a kalciumtartalom csökkentése lágyabb gélt, a kalciumtartalom növelése pedig keményebb gélt eredményez. A túlzott kalciumvágás azonban diszkontinuus gélek vagy csapadékok keletkezéséhez vezethet; (3) savas rendszerben a lassan oldódó savak hozzáadása felgyorsíthatja a gélek képződését; (4) minél nagyobb az alginát viszkozitása, annál törékenyebb a képződő gél; (5) minél közelebb van a kalciumtartalom az algináttal való reakcióhoz szükséges kémiai számítások mennyiségéhez, annál nagyobb a valószínűsége a dehidratációs összehúzódás kialakulásának.

 

6. Kelátképző szer

 

A kelátképző szer hozzáadása az alginátoldathoz arra szolgál, hogy kelátolja azt a maradék többértékű kationokkal, és megakadályozza, hogy az alginát reakcióba lépjen ezekkel a többértékű kationokkal. Az alacsony kalciumtartalmú nátrium-alginát-oldatok viszkozitása nagyon kis mértékben változik, ha kelátképző anyagokat adunk hozzájuk. Ezzel szemben, ha kalcium-alginát-nátrium-alginát oldatot adunk kelátképző szerhez, a viszkozitás jelentősen megváltozik. A kelátképző szer hozzáadásával az alginátoldat fluiduma közelebb kerülhet a newtoni folyadékhoz.

 

7. Egyértékű sók

 

Az egyértékű sók hozzáadása csökkenti a híg alginátoldat viszkozitását. A monovalens sók koncentrációja az oldatban eléri a 0,1 mol/l-t, a legnagyobb hatást a viszkozitásra. A koncentrált oldatban ez a hatás kevésbé jelentős. Az egyértékű sók alginátoldatra gyakorolt szerepét befolyásoló fő tényezők: a só típusa, az alginát forrása, a polimerizációs fok és a koncentráció.

 

1. Alginát zselésedési jellemzői és módszerei

 

(I) Zselésedési mechanizmus

 

Az élelmiszeriparban az alginátot elsősorban zselésítő és sűrítőanyagként használják. Az alginát alkalmazása során széles körben használják a zselésítést. A vízben oldódó alginát reakcióba lép a kalciumionokkal, és nagyon gyorsan gélt képezhet. A gélképződés mechanizmusa és az azt befolyásoló tényezők azonban összetettebbek.

 

Az alginát gélképződés a kémiai zselésedéshez tartozik. Az ionos makromolekulák (mint például az alginát) nagyértékű fémionok jelenlétében géleket képezhetnek, és nincs összefüggés a hőmérséklettel. Mind a nátrium-alginát, mind az alacsony észterű pektin a kalciumionokkal való kémiai reakció révén, keresztkötések kialakulása közben különleges gélt kap. Általánosan úgy vélik, hogy ez a keresztkötés a szomszédos polimerláncok két karboxilcsoportjának a kalciumionokkal való kölcsönhatása miatt jön létre ionhidak vagy kalciumionokkal való kelátképzés a hidroxil- és karboxilcsoportokon keresztül minden egyes polimerlánc-páron.

 

Az alginát (só) tulajdonságai elsősorban a viszkozitásától és a mannuronsav-guluronsav arányától (M/G) függenek; minél nagyobb a molekulatömeg, annál nagyobb a viszkozitása, és a molekulatömeg lebontásának mértékét a technológiai körülményekkel szabályozva különböző viszkozitási fokozatú alginátokat lehet kapni, azonban az M/G arány, amely meghatározza a gélképző képesség nagyságát, a különböző fajok forrásától függ.

 

Általában a magas M-típust sűrítőszerként, míg a magas G-típust zselésítőszerként használják, mivel az alginátzselés elmélet "tojástartó" modelljének értelmezésében a guluronsavval összekapcsolt fragmentumok olyan térbeli konfigurációval rendelkeznek, amely elfogadja a kalciumionokat, míg a mannuronsav fragmentumok inkább szalag alakúak, és kevésbé valószínű, hogy elfogadják a kalciumionokat. A kalciumionok nagy szilárdságú, törékeny gélt képeznek a nagy G-típusú algináttal, jó hőstabilitással, amely hőre irreverzibilissé válhat; míg a magas M-típussal egy gyengén erős rugalmas gélt hoz létre, amely alkalmasabb a felolvasztási vagy fagyasztási kezelésekre, másrészt a magas M-típus gélszilárdsága magasabb, mint a magas G-típusé, amikor a kalciumionok koncentrációja alacsony, és ahogy a kalciumionok koncentrációja nő, a magas G-típus gélszilárdsága gyorsan emelkedik és jelentősen meghaladja a magas M-típus gélszilárdságát A kalciumion-koncentráció növekedésével a magas G-típus gélszilárdsága gyorsan nőtt és jelentősen meghaladta a magas M-típusét, míg a magas M-típus növekedése lassú volt; amikor a kalciumion-koncentráció növekedése meghaladta a gélképződéshez szükséges maximális mennyiséget, akkor a gél szilárdsága inkább csökkent.

 

A kalciumionok koncentrációja a rendszerben nagy hatással van az alginát gyakorlati felhasználására. Különböző mennyiségű kalciumionok hozzáadása a 0,5% koncentrációjú, nagy M nátrium-alginát oldathoz azt mutatta, hogy: 0-50 ppm szintjén az oldat pszeudoplasztikus, 50-350 ppm szintjén tixotróp, 350 ppm vagy annál nagyobb szintjén pedig gélképződésbe kezdett. A különböző kalciumsók vagy kelátképző szerek alkalmazásakor a gélképződés sebességének és idejének szabályozására általában különböző oldhatóságú kalciumsókat használtak: Például CaCL2, a semleges pH-ban minden kalciumionokra disszociál, és gyorsan reagálhat az algináttal, hogy gélt képezzen; Kalcium-szulfát-dihidrát, csak egy kis mennyiségű kalciumionok kalciumionokra disszociálnak a semleges pH-ban, de a savas pH-ban disszociálhatók a specifikus pH-körülmények minden szabályozásában, hogy csak egy bizonyos mennyiségű kalciumiont tartsanak fenn az algináttal a rendszerben, és hogy egy bizonyos mennyiségű kalciumiont tartsanak fenn a géllel. Ellenőrzése a konkrét pH feltételek fenntartása csak egy bizonyos mennyiségű kalciumionok a rendszerben és alginát reakció, a reakció a kalciumionok elfogynak a további disszociáció a kalcium-szulfát egyensúlyt kell pótolni annak érdekében, hogy fenntartsák az azonos koncentrációjú kalciumionok; dikalcium-foszfát, oldhatósága semleges pH-nál nulla, a rendszer savasságának növekedésével a szabad kalciumionok száma emelkedik; kelátképző szerek, például nátrium-pirofoszfát, nátrium-citrát stb. használata., és a kalciumionok kelátképző képességét a pH; savasító szerek, mint pl. glükonsav - nátrium-citrát stb. használata, és a kalciumionok kelátképző képességét a pH; savasító szerek, mint pl. glükono-δ-lakton használata, amelynek savasodásának mértékét a rendszer hőmérséklete szabályozza; ezért ezen tényezők ügyes alkalmazásával szabályozható a gél gyorsasága, ideje és szilárdsága.

 

A gélkészítéshez szükséges kalciumionok mennyisége teljes mértékben a gélkészítés körülményeitől függ. Például 4,0 pH-érték mellett egy adott mennyiségű alginátból gél állítható elő, amelynek kémiailag számított kalciumion-mennyisége l0% és 15% között van. 7,0 pH-nál azonban kétszer annyi kalciumionra van szükség (kb. 2% kalcium nátrium-alginát adagra számítva). Savas körülmények között a karboxilcsoportok egy része protonálódik, ami csökkenti a láncok közötti taszítást, és így csökkenti a gél kialakításához szükséges kalcium összmennyiséget.

 

Az alginátgél szilárdságának növelésének módja az alginát vagy a kalciumionok koncentrációjának növelése, valamint a rendszer hőmérsékletének csökkentése (fagyasztás). Az alginátgél szilárdságának gyengítésére a következő módszerek alkalmazhatók: az alginát- vagy kalciumionok koncentrációjának csökkentése, a rendszer hőmérsékletének növelése, az oldható komponensek tartalmának növelése a rendszerben, nagy relatív molekulatömegű polimerek hozzáadása, valamint kelátképző anyagok hozzáadása.

 

(ii) Rágógumiképzési módszerek

 

Majdnem minden oldható alginát képes gélt képezni, és három különböző módszerrel lehet az alginátokat gélképzővé tenni.

 

1. Diszperzív gélképződés

 

A diszperzív koaguláció a legegyszerűbb technika, azaz gél keletkezik, amikor kalciumionok diffundálnak a hidratált alginátba. Mivel a diffúziós folyamat lassú, csak vékony csíkok, például paprikacsíkok esetében alkalmazható, vagy a hagymakarikák felületének vékony gélréteggel való bevonására. Ha a gélben a kalciumion-koncentrációt növeljük, a diszperzió sebessége növelhető. Ennek azonban van egy határa, mert a kalciumionok leggyakrabban használt forrása a kalcium-klorid, és ha annak koncentrációja túl magas, az befolyásolhatja az étel ízét. Egy másik gyakran használt koaguláló segédanyag a kalcium-laktát, amelynek hátránya, hogy nagyon alacsony a vízben való oldhatósága (kb. 5%).

 

2. Belső véralvadás

 

A belső alvadás általában szobahőmérsékleten történik, az összetevőből történő szabályozott kalciumfelszabadulással. Ezt általában gyümölcsök, húsok és számos hidegen elkészített desszert elkészítésénél használják. A kalcium-szulfát (amely jellemzően két vízmolekulát tartalmaz) és a kalcium-hidrogén-foszfát a leggyakrabban használt kalciumforrások. Az alginátmolekula által igényelt kalcium aránya nagyban függ a pH-tól, a molekulatömegtől, a plazmapont méretétől és magának a kalciumsónak az oldhatóságától. Minél kisebb a részecskeméret és minél alacsonyabb a pH, annál gyorsabban szabadul fel a kalcium. A kalciumot a gyártás során be kell építeni a felszabadulás sebességének szabályozásához, hogy az algagél feloldódjon, mielőtt a reakció az algagél és a kalcium között megkezdődik.

 

Miután meghatározták az algagumi és a kalciumsó mennyiségét, az integrátor mennyiségének növelése csökkenti a zselésedési sebességet. Az így kapott gél gyengébb, mert a kalciumionok végső eloszlása az alginát és az integrátor között inkább az utóbbi javára alakul. Ezért az integrálószer használata a zselésedési reakció szabályozására csak akkor szükséges, ha a keverés során meg kell akadályozni a korai zselésedést és a gélszerkezet visszafordíthatatlan felszakadását. Nyilvánvaló, hogy hatékony gyorskeverő berendezés használata esetén csak kis mennyiségű integrálószerre van szükség, és csak kis mennyiségű kalciumsó oldódik fel a keverés során. Ebben az esetben a gyors koaguláció szilárd gélt eredményez. Az élelmiszerekhez használt tipikus integrálószerek a nátrium-hexametafoszfát, a tetrasodium-pirofoszfát és a nátrium-citrát.

 

3. Hűtés zselésedés

 

Az alginátgél előállításának harmadik módszere az, hogy a gél összetevőit, beleértve az alginátot, a kalciumsókat, a savakat és az integrátorokat, forró vízben feloldjuk, majd hagyjuk az oldatot kihűlni, hogy lehetővé váljon a koaguláció. Bár a koagulációs reakcióhoz szükséges kalciumionok már oldatban vannak az algináttal, magas hőmérsékleten nem tudnak koagulálni, mert az alginát láncai túl nagy hő hatására lineárisak. Csak akkor valósulhat meg a láncok kalcium által okozott belső társulása, ha az oldatot lehűtjük. A zselatin géljétől eltérően az alginát gélje hő hatására visszafordíthatatlan, így egyes területeken, ahol a zselatinból készült gél megolvasztásához a magasabb környezeti hőmérséklet is elegendő, édességekhez használható. A kalciumsók és az integrátorok szerepe az ilyen rendszerekben ugyanaz, mint a fent leírt belső zselésítésnél.

 

Az ilyen gélekben a dehidratáló zsugorodási hatás vagy vízveszteség minimális. Ez a gél kialakításához szükséges kalcium okozta stabilitásnak köszönhető, amely lehetővé teszi, hogy az összes alginátmolekula termodinamikailag stabil hálózatot alkosson a gél kialakulása során.

 

A diffúz koagulációban azok az alginátmolekulák hatnak először, amelyek a koagulánsban lévő kalciumionok közvetlen közelében vannak, míg a belső koagulációban azok az alginátmolekulák hatnak először, amelyek az oldott kalciumsók apró plazmáinak közvetlen közelében vannak. Így sem a diffúz, sem a belső alvadás során az alginátmolekuláknak nincs esélyük arra, hogy az egész folyamat során egyenes vonalban sorakozzanak fel, és így a gélhálózatuk instabil alapon épül fel. Ez az instabilitás általában súlyosbítja a gél zsugorodását és a dehidratációs összehúzódást.

 

Megfelel a fenti három módszer, a konkrét élelmiszer-feldolgozási alkalmazások, a gél képződési módszer is lehet osztani (1) beszivárgás módszer: a kalcium-ionok folyamatosan behatolnak az alginát oldatba, és géllé válik, mint például a gyümölcs tartósítására (lesz a gyümölcs először a nátrium-alginát oldat, majd a kalcium-tartalmú ionok az oldatba, a gyümölcs felületén, hogy a képződés egy gél, szárítás, hogy lesz egy vékony film, és így megakadályozza a gyümölcs a légzés). (2) Keverési módszer: adjunk hozzá magas G-típusú nátrium-alginátot és enyhén oldódó kalciumsókat (semleges pH-rendszerben) vagy oldhatatlan kalciumsókat (savas pH-rendszerben) a rendszerben, és szabályozzuk a gél jellemzőit a hőmérséklet, a savasság, a kalcium hatékony koncentrációja és a reakcióidő megváltoztatásával; például a darált hús újraszervezéséhez (94% darált hús, 0.9% magas G-típusú nátrium-alginát, 0,09% nátrium-pirofoszfát, 0,9% kalcium-szulfát-dihidrát és 4% víz. A kalcium-szulfát disszociációját a kalciumionokból és a nátrium-alginátból gél képződése töri meg, és egyre több kalciumiont kell disszociálni, és a keveréket egy bizonyos alakú tartályba helyezzük, és a szükséges idő elteltével egy jól strukturált egész húsdarabot kapunk). Egy másik módszer, amely két fázis, az A és a B fázis keverékének savas rendszerben történő felhasználásával gyümölcsüvegszálas terméket állít elő, szintén segít a konkrét alkalmazás megértésében.

 

Az A fázisban lévő dikalcium-foszfát semleges körülmények között nem lép reakcióba a nátrium-algináttal, hogy gélt képezzen, és amikor a két fázist nagy sebességű keveréssel összekeverik, majd egy hosszú csöves porózus fúvókán keresztül extrudálják, üvegszerű, szálas gél keletkezett, mert a kétfázisú keverés a rendszert savas rendszerré alakítja, és a dikalcium-foszfát elkezd kalciumionokat felszabadítani, hogy a nátrium-algináttal gélt képezve reagáljon, és a gél szilárdsága a szállítószalagon történő szállítás idejének növekedésével nő. (3) hűtési módszer: a magas hőmérséklet miatt az intenzív intermolekuláris Brang mozgás nem tudja, hogy a kalciumionok és a nátrium-alginát gélszerkezeti elrendezést képezzen, így az összes szükséges komponenst hozzá lehet adni a magas hőmérsékletű oldatrendszerhez, hogy az oldat hőmérséklete a gélpontra csökkenjen, vagyis a hő képződés nem olvad meg akkor sem, ha hőre melegített hőre visszafordíthatatlan gél.

 

Ezen túlmenően, alginát és más élelmiszer gélek kompatibilitás magas észter pektin lehet kialakítani a rendszer nem tartalmaz kalcium-ionokat a termikusan irreverzibilis gél, a termelés alacsony kalóriatartalmú lekvár; és magas észter pektin egyedül lehet a magas cukortartalmú rendszerben, hogy egy gélt képezzen.

 

Hatodszor, az alginát és a fehérje szerepe a

 

Az alginát, más vízoldható gélekhez hasonlóan, képes a fehérjékkel együtt hatni. Ennek a hatásnak a fő felhasználási területe a fehérjék kicsapásos visszanyerése lehet. Általánosságban úgy vélik, hogy az alginát és a fehérje ellenőrzött hatásában a hidrogénkötés és a van der Waals-erők fontos tényezők, amelyek ehhez a hatáshoz vezetnek. Ez függ a makromolekula által hordozott töltéstől is, a maximális kölcsönhatás a legkisebb töltéspontnál jelentkezik. Az alginát-fehérje rendszerek viszkozitásának mérése különböző pH-n azt mutatja, hogy amikor a pH-t a fehérje izo-pontjához közel csökkentjük, a rendszer viszkozitása az oldható komplexek kialakulása miatt megnő. Ha a pH-t tovább csökkentjük, a komplex kicsapódása következik be az összes hordozott töltés elvesztése miatt. Az alginát amellett, hogy fehérjék kicsapására használható, megfelelő körülmények között a fehérjék kicsapódásának gátlására is használható. A fehérjék izoelektromos pontja alatt megfelelő mennyiségű alginát hozzáadásával csökkenthető az izoelektromos pont és gátolható a fehérjék kicsapódása, hogy a fehérjék oldatban maradjanak. Alacsonyabb pH-n (pH 3,5-4,0) az alginát nagyobb mértékben képes a fehérjék kicsapására, mint a pektin és a karboximetil-cellulóz, ami elsősorban annak köszönhető, hogy az alginátmolekula láncában az egyes egységek végcsoportja által hordozott töltés nagyobb, mint a pektiné és a karboximetil-cellulózé. Ezenkívül a térkonfiguráció is fontos tényező.

 

Hét, alginát az élelmiszeripari alkalmazásokban

 

Az élelmiszeriparban használt alginát fő fajtái: nátrium-alginát, kálium-alginát, kalcium-alginát és propilénglikol-alginát. Az alginát legfontosabb szerepe az élelmiszer-feldolgozásban a zselésítés, azaz az ehető gélek képzése. Másodsorban az alginátok sűrítő és filmképző tulajdonságait is széles körben használják az élelmiszeriparban. A nátrium-alginátot az élelmiszeriparban gyakran használják sűrítőszerként (szószok, salátaöntetek, gyümölcsitalok sűrítése stb.), stabilizátorként (jégkrémekben), filmképző anyagként (szendvicstésztákban, fagyasztott halakban, húsokban stb. a víz beszivárgásának megakadályozására, cukorkák tapadásgátló csomagolásában, gyümölcsök tartósításában) és vízvisszatartó anyagként (fagyasztott termékekben és tejtermékekben fagyasztott édességekben) stb. használják.

 

(I) Az alginát fő szerepe az élelmiszerekben

 

1. Stabilizálás

 

Nátrium-alginát helyett keményítő, zselatin fagylalt stabilizátor, lehet szabályozni a jégkristályok kialakulását, javítja a textúra a fagylalt, hanem stabilizálni a cukor-víz sorbet, jég és gyümölcs harmat, fagyasztott tej és más kevert italok. Számos tejtermék, például finomított sajt, guandan krém, sajt stb. A nátrium-alginát stabilizáló hatása megakadályozhatja az élelmiszer és a csomagolás tapadását, tejipari ékszerfedélként használható, ami stabilizálhatja és megakadályozhatja a cukormázas tészta repedését.

 

2.Sűrítés

 

Nátrium-alginát lehet használni a saláta (egyfajta coleslaw) mártás, puding (egyfajta édes snack), lekvár, ketchup és konzervipari termékek a sűrítőszer, annak érdekében, hogy javítsa a stabilitást a termék tulajdonságait, csökkenti a folyadék szivárgás.

 

3.Hidratálás

 

Adjunk hozzá nátrium-alginátot a tészta, vermicelli, rizsliszt gyártásában javíthatja a termék szervezetének tapadását, így erős, hajlítható, csökkenti a törés arányát, különösen az alacsonyabb liszt gluténtartalma esetén, a hatás nyilvánvalóbb. Adjunk hozzá nátrium-alginátot kenyérben, péksüteményekben és más termékekben, javíthatja a termék egyenletességének és víztartó hatásának belső szervezetét, meghosszabbíthatja a tárolási időt. A fagyasztott cukrászati termékekhez hozzáadva termikus fúziós védőréteget biztosíthat, javíthatja az íz menekülését, javíthatja a teljesítmény olvadáspontját.

 

4.Gelálás

 

A nátrium-alginátból különféle gél élelmiszerek készíthetők, jó kolloidális formát tartanak fenn, nem szivárognak vagy zsugorodnak, alkalmasak fagyasztott élelmiszerekhez és mesterséges élelmiszer-utánzatokhoz. Gyümölcsök, hús, baromfi és vízi termékek védő rétegként történő bevonására is használható, a levegővel való közvetlen érintkezés nélkül, a tárolási idő meghosszabbítása érdekében. Önkoaguláló képzőanyagként is használható kenyérmázhoz, tölteléktöltelékhez, cukrászati termékek bevonórétegéhez, konzervekhez stb. Magas hőmérsékleten, fagyasztás és savas közegben is képes megtartani eredeti alakját. Az agar helyett is lehet agar rugalmas, tapadásmentes fogakkal, átlátszó kristálycukorkával.

 

(B) az alginát konkrét alkalmazása az élelmiszerekben

 

1. Alkalmazás jégkrémben

 

Használjon nátrium-alginátot zselatin, keményítő és más hideg italok élelmiszer-stabilizátorok helyett, az összetevők egyenletesen kevertek, könnyen keverhetők és oldhatók, a fagyasztás során beállítható az áramláshoz, így a fagylalttermékek sima megjelenésűek és olvadási jellemzőkkel rendelkeznek, de az öregedési idő nélkül is, a terjeszkedési sebesség is nagyobb, a termék textúrája sima, finom, jó ízű, az adagolás is alacsonyabb, mint a többi általánosan használt stabilizátor.

 

2. Alkalmazás pékárukban

 

A nátrium-alginát hozzáadása a sült élelmiszerekhez nagymértékben javíthatja azok minőségét. A sütemények, tojástekercsek gyártásában használt csökkentheti a zúzási arányt, a vizsgálati eredmény az, hogy a zúzási arány 70%-ről 80%-re csökkenthető, a termék megjelenése sima, nedvességálló, hogy javítsa; amikor a kenyér, a torta gyártásához alkalmazzák, hogy tovább bővüljenek, a térfogat növekedjen, a textúra laza, csökkentse a szeleteket, amikor a részecsketörmelék csökken, hanem az öregedés megakadályozása, a megőrzési idő meghosszabbítása.

 

3. Alkalmazás tejtermékekben és italokban

 

Jelenleg a joghurt, mint a tehéntej magas tápértékét képviselő termék nagyon népszerű a fogyasztók körében, és a joghurt a jótékony tejsavbaktériumok egyik fontos forrása is. A tejhez mikrobiális (általában tejsavbaktériumok) erjesztésével, így különleges ízű tejtermékeket állít elő. Néha gyümölcslevet is adnak hozzá, hogy növeljék a tápértékét és az ízét. Az alginát széles pH-tartományban, a 3,9-4,9-es pH-tartományban stabilizáló hatást tud játszani a joghurttermékekre, ezt a szerepet játszhatja. Az algináttal stabilizált fagyasztott író jó textúrájú, ragadós és merevség nélküli, keveréskor ragacsos és lomha. Az alginát megakadályozhatja a joghurttermékek sterilizálási folyamatában a viszkozitásvesztés jelenségét is． Adjunk hozzá 0,25%-2% alginátot a tejhez, és a késztermékeit 30d-ig magas hőmérsékleten tárolják, és az íze nem változik. A joghurttermékek mellett más italok is használhatnak alginátot. Például nátrium-alginátból és szacharinból ropogós, gyümölcsös szirupot lehet készíteni, kiegészítve az összetevőkkel. Ezek a szirupok sima, egyenletes és jó ízűek, stabilak és nem rétegződnek könnyen.

 

4. Alkalmazás hideg ételekben és snackekben

 

Az alginát képes könnyen gélt képezni, így széles körben használható az édes snackek gyártásában, különösen a hideg tejpuding, a pite mappa, a fagyasztott édességek gyártásához. Nátrium-alginát és a cukor vízzel keverve feloldani, hozzáadjuk a zúzott gyümölcsöt színnel, fűszerekkel és egyéb adalékanyagokkal, majd hozzáadjuk az ehető kalcium szerves savas sóoldatot, a gélképződés, 70 ~ 100 ℃ alatt a hő 2 percig, lehet finom gyümölcs édességek.

 

5. Alkalmazás tésztatermékekben

 

Mivel a nátrium-alginát erős hidrofilitással és tapadással rendelkezik, hozzáadható a tésztákhoz, tésztákhoz és más tésztatermékekhez, hogy javítsa a termékek szívósságát, csökkentse a törés arányát, ne legyen ragacsos a főzés után, ne rothadjon a leves, a tárolási ellenállás és a jó íz. Különösen az alacsony gluténhányaddal rendelkező lisztek esetében jobb a hatás.

 

6. Alkalmazás sörben és más alkoholtartalmú italokban

 

A sörben lévő nátrium-alginát hozzáadása stabilizáló hatást gyakorolhat a sörhabra, és az átláthatóság is növekszik, a megőrzési időszak meghosszabbodik, más alkoholtartalmú italokban, például szakéban, gyümölcsborokban és pezsgőben és más alkoholtartalmú italokban gyakran több sav és pigmentáció és zavarosság jelenléte miatt, ha megfelelő mennyiségű nátrium-alginátot ad hozzá, nagyon jó lehet a tisztázásban való szerepvállaláshoz. Ezenkívül az alginát a borban lévő tanninokat és nitrogéntartalmú anyagokat is eltávolíthatja.

 

7. Alkalmazás mesterséges élelmiszerekben

 

Az alginát alkalmazásával mesterséges lekvár, margarin, mesterséges bélbevonat, mesterséges gyümölcs és egyéb mesterséges élelmiszer is előállítható. Mindaddig, amíg a szükséges édesítőszer és élelmiszer-színezék, fűszerek a nátrium-alginát oldatába, jól keverjük össze, adjunk hozzá kalciumot, rövid idő alatt jó mesterséges lekvárt képezhet; alginát használható sűrítőanyagként vagy emulgeálószerként a margarinhoz, általában propilénglikol-alginátot használva, és néha nátrium-alginátot is használva.