식품 산업에서 알긴산염의 용도는 무엇인가요?
알긴산과 알긴산염은 주로 라미리아 하이퍼보레아, L. 디지타타, 에클로니아 맥시마, 마크로시스티스 피리페라, 아스코필룸 노도섬, 푸쿠스 세라투스 및 기타 해조류 속의 갈조류(Phaeophyceae)에서 추출한 다당류입니다. 아스코필룸 노도숨, 푸쿠스 세라투스 및 기타 해조류. 알긴산과 알긴산염은 중국 해조류 산업의 주요 제품입니다. 그 성질에 따라 주로 수용성 껌과 불용성 껌 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 수용성 알긴산에는 알긴산 1가 염(나트륨, 칼륨, 알긴산 암모늄 등), 알긴산 2가 염(알긴산 마그네슘 및 알긴산 수은) 및 알긴산 유도체가 포함되며, 불용성 해조류 껌에는 알긴산, 알긴산 2가 염(마그네슘 및 수은 염 제외) 및 알긴산 3가 염(알긴산 알루미늄, 철, 크롬 등)이 포함됩니다. 이 중 가장 널리 사용되는 것은 알긴산나트륨, 알긴산칼슘, 프로필렌글리콜알긴산염입니다.
이러한 유형의 알지네이트는 해조류의 세포벽에서 발견되며 자연 상태에서는 불용성 알지네이트(칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨) 염의 혼합물입니다. 상업적으로 추출할 때는 먼저 산으로 처리하여 불용성 알긴산염으로 전환한 다음 알칼리로 처리하여 수용성 알긴산염 용액을 형성한 다음 정제 및 여과와 같은 여러 공정을 거쳐 다른 물질을 첨가하여 다양한 상업용 알긴산염 껌을 얻을 수 있습니다. 알긴산염은 산 처리를 통해, 알긴산칼슘은 CaCl2/CaCO3 처리를 통해, 알긴산나트륨은 Na2CO3 처리를 통해, 암모늄알긴산염은 탄산과의 중화를 통해 생산됩니다. 알긴산염은 프로필렌 옥사이드와 반응하여 알긴산염의 또 다른 중요한 화학적 변형 유도체인 프로필렌 글리콜 알긴산염(PGA)을 생산합니다. 알긴산염은 독특한 겔 특성과 농축, 안정화, 유화, 분산 및 필름 형성 능력으로 인해 식품 및 제약 산업에서 널리 사용됩니다.
그림 I. 알긴산염의 화학적 조성 및 구조
해조류 검 또는 알긴산은 갈조류의 주요 다당류 구조 성분입니다. 알긴산 폴리머는 β(1→4)-D-만누론산 단위와 α(1→4)-L-굴루론산 단위의 두 가지 단량체로 구성되며, 이 두 단량체는 서로 교대로 결합하여 다음과 같은 세 가지 구조적 사슬 세그먼트가 됩니다: 만누론산으로 구성된 사슬 세그먼트(-M-M-M-M-); 굴루론산으로 구성된 사슬 세그먼트(-G-G-G-G-); 두 단량체가 교대로 구성된 사슬 세그먼트(M-G-M-M-G); 굴루론산으로 구성된 사슬 세그먼트(-G-G-G-G-); 그리고 두 단량체가 교대로 구성된 사슬 세그먼트(M-G-M-G)로 구성됩니다. 해조류 껌의 고분자 분자는 이 세 가지 사슬 분절로 구성됩니다. 분자량은 200,000분자에 달할 수 있습니다. 단량체와 사슬 분절의 비율은 다양하며 알긴산염의 원료에 따라 다릅니다. 공급원마다 만누론산(M)과 굴루론산(G)의 비율이 다르기 때문에 용도와 특성이 달라집니다. 분자에서는 글리옥실레이트 중 하나만으로 구성된 연속 사슬 세그먼트를 포함하거나 두 개의 글리옥실레이트 링크로 구성된 블록 공중합체일 수 있습니다. 분자 내 두 글루쿠론산 비율의 변화와 위치의 차이는 점도, 겔화 특성 및 이온 선택성과 같은 알긴산염의 특성 차이로 직접 이어질 수 있습니다.
폴리굴루론산 사슬 세그먼트는 폴리만누론산 사슬 세그먼트보다 더 단단하고 용액에서 더 큰 네마틱 부피를 갖는 반면, 다른 종류의 글리코알데히드산 링크로 구성된 사슬 세그먼트는 위에서 언급 한 두 가지 글리코알데히드산만으로 구성된 것보다 유연성이 우수하고 용액에서 더 작은 네마틱 부피를 갖습니다. 다른 모든 것이 동일하면 알지네이트 분자의 사슬 세그먼트의 강성이 클수록 준비된 용액의 점도가 커지고 형성된 겔의 취성도 커집니다．
해조류의 종류마다 해조류 젤의 구조가 다르며 해조류 젤의 특수 구조는 그 특성, 특히 겔화 효과가있을 때 칼슘 이온의 존재에 큰 영향을 미칩니다. 폴리굴루론산 사슬 세그먼트는 칼슘 이온에 매우 강하게 결합하여 완전히 중합된 망상 구조를 형성합니다. 폴리만루론산 사슬 세그먼트는 칼슘과 결합하지만 그다지 강하지 않습니다. 칼슘 이온은 굴루론산에 우선적으로 결합하고 두 개의 서로 다른 사슬 세그먼트 사이의 굴루론산 잔류물에도 잘 결합합니다. 서로 다른 분자의 여러 사슬 세그먼트가 복잡하게 결합하여 완전한 그물망 구조를 형성하고 젤을 형성합니다. 해조류 껌의 사슬 세그먼트의 고 분자량, 낮은 칼슘 함량 또는 높은 글루 쿠 론산 조성은 단단한 젤을 형성하고 일반적으로 식품에서 겔화 제로 사용되는 좋은 겔화 특성을 가지고 있습니다. 반대로 분자량이 낮고 칼슘 함량이 높거나 만누론산으로 구성된 사슬 세그먼트를 함유한 알지네이트 껌은 식품의 증점제로 자주 사용됩니다.
알긴산의 화학적 유도체
알긴산은 이후 화학적 변형 과정을 통해 여러 가지 유도체로 만들 수 있습니다. 프로필렌 글리콜 알긴산 (PGA)은 가장 일반적인 유도체 중 하나이지만 산업 생산을 실현했으며 많은 알긴산 유도체가 적용되었으며 PGA는 산 안정성을 가지고 있으며 칼슘 및 기타 고가의 금속 이온으로 인한 침전을 방지 할 수있어 일부 산성 식품의 적용에 분명한 이점이 있습니다.
또한 알긴산염은 유기 아민과 반응하여 암모늄 알긴산염 염을 생성할 수 있습니다. 사용할 수 있는 유기 아민에는 트리에탄올아민, 트리이소프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민 및 디펜틸아민이 포함됩니다. 알긴산 암모늄은 암모니아, 에탄올아민, 에틸렌디아민, 에틸아민, 프로필아민, 이소부틸아민, 부틸아민과 같은 1차 아민과 PGA를 반응시켜 생산할 수도 있지만 2차 아민과 반응하기는 쉽지 않습니다. 알긴산 암모늄의 산업 생산은 일반적으로 알긴산을 암모니아 또는 탄산 암모늄으로 중화하여 생산됩니다. 현재 아세트산 알긴산과 황산 알긴산을 합성 할 수 있었지만 아직 실제로 적용되지는 않았습니다. 카르복시 메틸 알지네이트는 알긴산 나트륨을 클로로 아세트산과 알칼리로 처리하여 만들 수 있으며 일련의 탄화수소 기반 디올 에스테르의 알지네이트도 합성 할 수 있습니다. 에틸렌 옥사이드와 알지네이트 반응은 2-하이드록시 에틸 알지네이트를 생성할 수 있습니다.
셋째, 알긴산염의 물리적 특성
상업적으로 유용한 수용성 해조류에는 알긴산 일가염(알긴산 나트륨, 알긴산 칼륨, 알긴산 암모늄), 알긴산 칼슘, 알긴산의 암모늄-칼슘 혼합염, 알긴산, 알긴산의 프로필렌 글리콜 에스테르가 있습니다.
알긴산염은 친수성 다당류 물질로서 대기 중의 수분을 쉽게 흡수하므로 평형 수분 함량은 상대 습도와 관련이 있습니다. 알긴산염은 실온 이하에서 건조 보관 안정성이 우수하므로 알긴산염 제품은 서늘하고 건조한 곳에 보관해야 합니다.
알지네이트는 친수성 고분자의 일종으로 물에 넣을 때 교반하지 않으면 겔 입자가 응집 될 수 있으며 중앙 부분이 물에 젖기 쉽지 않아 용해가 느려져 사용에 어려움을 겪을 수 있습니다. 고 전단 용해 방법의 일반적인 사용, 즉 논스톱 고속 교반의 생산에서 접착제 분말을 물에 천천히 첨가하고 두꺼운 접착제가 될 때까지 계속 저어줍니다. 용해 과정에서 적절한 가열을하거나 물에 첨가하기 전에 적절한 양의 설탕 및 기타 건조 분말 혼합 및 분산을 추가하면 알긴산염의 용해에 도움이됩니다.
(i) 알긴산염
알지네이트, 분자식 (C6H7O6H) n, 백색 또는 담황색 분말, 냉수에 불용성, 알칼리성 용액에 용해, 유기 용매에 용해되지 않음. 무취 및 무미 또는 약간의 특별한 냄새가 있습니다. 3% 물 현탁액의 pH 값은 2.0-3.4이며 칼슘 염에 의해 침전됩니다. 알긴산은 해조류 (예 : 다시마, 대 조류 등)에서 추출한 폴리 글루 쿠 론산의 일종으로 식품 산업에서 안정제, 증점제, 유화제 및 겔 형성 제로 사용할 수 있으며 아이스크림, 소스, 잼, 빵, 국수, 휘핑 크림, 수프 등의 증점 안정제로 사용할 수 있습니다.냉동 식품의 해동 조절제; 청량 음료의 현탁 제; 제빵 식품의 코팅제; 푸딩 및 분무 건조 크림 분말의 유화제. 푸딩 및 분무 건조 크림 파우더용 유화제. 알긴산은 또한 항 비만제 및 새로운 약제의 위 질환 치료가 의학적 가치가 더 높기 때문에 제약 및 건강 관리 산업에서 사용될 수 있으며 동시에 알긴산 프로필렌 글리콜 에스테르, 알긴산 트리 에틸 아민, 알긴산 이염 기성 나트륨 (PSS) 및 기타 중요한 원료의 생산이기도합니다.
(B) 알긴산나트륨
알긴산 나트륨은 후코이단 나트륨, 다시마 검, 갈조류 검, 알긴산, 흰색 또는 담황색 분말 또는 입자로도 알려져 있으며 무취, 무미, 물에 용해되며 수용액은 점성 콜로이드이며 알코올 및 기타 유기 용매에 용해되지 않는 수용액입니다. 분자식은 C5H7O4COONa)n입니다. 식품, 의약품, 섬유, 인쇄 및 염색, 제지, 매일 사용하는 화학 산업 등에 널리 사용됩니다. 주로 식품 산업에서 차가운 음료, 페이스트리, 사탕, 인스턴트 음료 및 식료품 등의 가공에서 안정제, 증점제, 유화제, 분산제 및 응고제로 사용됩니다. 특히 1980년대부터 해조류는 식품 가공에 사용되었습니다. 특히 1980년대 이후 알긴산나트륨의 식품 적용 분야는 지속적으로 확대되고 있습니다. 알긴산나트륨은 안전한 식품 첨가물일 뿐만 아니라 바이오닉 식품이나 치료용 식품의 원료로도 사용할 수 있습니다. 실제로 천연 식이섬유이기 때문에 지방산과 담즙산염의 흡수를 늦추고 혈청 콜레스테롤, 혈중 중성지방, 혈당을 낮추는 효과가 있어 고혈압, 당뇨, 비만 등 현대 질환을 예방할 수 있는 것으로 보고되고 있습니다. 스트론튬, 카드뮴, 납과 같은 유해 금속이 장내에서 체내에 축적되는 것을 억제할 수 있습니다. 이러한 후코이단 나트륨의 중요한 역할 때문에 국내외에서 그 중요성이 점점 더 강조되고 있습니다.
(III) 알긴산 칼륨
알긴산 칼륨 분자식: (C6H7O6K) n, 특성 : 흰색에서 담황색 불규칙한 분말, 무취, 무미, 물에 쉽게 용해되어 점성 용액을 형성하고, 에탄올 또는 에탄올 함량이 30% (wt)보다 높은 하이드로 알코올 용액에 불용성, 클로로포름, 에테르 및 pH 3 미만 산에 불용성입니다. 알긴산칼륨은 일반적으로 알긴산칼륨을 탄산칼륨 또는 수산화칼륨과 반응시켜 얻을 수 있습니다.
중국 GB2760에 따라 통조림, 아이스크림, 면류 및 기타 식품의 안정제 및 증점제로 사용할 수 있습니다. 용도: 주로 의학 및 식품 산업에서 사용됩니다. 알긴산칼륨은 해조류에서 추출한 천연 다당류 탄수화물의 일종으로 혈중 지방, 혈당, 콜레스테롤 등을 낮추는 효과가 있는 것으로 보고되고 있습니다. 주로 의약품 및 건강식품에 사용됩니다.
(IV) 알긴산 암모늄
알긴산 암모늄은 흰색에서 담황색 섬유질 분말 또는 거친 분말로 거의 무취 및 무미이며 물에 천천히 용해되어 점성 콜로이드 용액을 형성하고 에탄올 및 에탄올 함량이 30% (wt) 이상의 하이드로 알코올 용액에 불용성이며 클로로포름, 에테르 및 pH 값이 3 미만의 산성 용액에 불용성입니다. 산업 생산 방법은 일반적으로 알긴산염을 암모니아 또는 탄산암모늄으로 중화하여 얻습니다.
(E) 알긴산칼슘
알긴산 칼슘, 분자식: [(C6H7O6)2Ca]n, 백색 분말에서 담황색 무기 분말, 무취, 무미, 물과 유기 용매에 불용성, 에탄올에 불용성. 폴리 인산 나트륨, 탄산나트륨 용액 및 칼슘 화합물 용액에 서서히 용해됩니다. 산업 시스템은 일반적으로 알지네이트와 수산화칼슘 또는 탄산칼슘의 반응에 의해 얻어집니다.
넷째, 알긴산염의 유변학적 특성 및 영향 요인
알긴산염의 점도와 겔화 능력 사이에는 상관 관계가 없으며 실제로 농축과 약한 겔 사이에는 명확한 경계가 없으며 소량의 칼슘 이온이 존재하면 점도가 증가하고 많은 칼슘 이온이 용액을 겔로 만들 수 있습니다. 증류수에 용해된 순수 알긴산염은 유동성이 높은 균질한 용액을 만듭니다. 알긴산염 용액의 유동성에 영향을 미치는 물리적 요인으로는 온도, 전단 속도, 폴리머 입자 크기, 농도, 증류수와 혼합 가능한 용매 등이 있습니다. 알긴산염 용액에 영향을 미치는 화학적 요인으로는 pH, 킬레이트, 다양한 양이온 및 4급 아민 화합물 등이 있습니다.
(i) 알긴산염 용액의 유변학적 특성
알긴산 용액의 농도는 알긴산 용액의 유변학적 특성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 예를 들어, 중간 점도의 알긴산나트륨 용액의 경우 농도가 0.5%인 경우 낮은 전단 속도 범위에서는 뉴턴 유체 특성을, 높은 전단 속도에서는 비뉴턴 유체 특성을 나타내지만 농도가 2.5%인 경우 낮은 전단 속도와 높은 전단 속도 모두에서 비뉴턴 유체 특성을 보입니다. 마찬가지로 프로필렌 글리콜 알지네이트의 3% 용액은 광범위한 전단 속도에서 전단 박화를 나타내지만, l% 이하의 농도에서는 거의 안정적인 점도를 가지며 lOO s-1 이하의 전단 속도에서는 전단 박화를 나타내지 않습니다.
알긴산나트륨은 분자량과 분자 강성이 높으며 낮은 농도에서도 높은 겉보기 점도의 용액을 얻을 수 있습니다.
중간 점도 알긴산나트륨과 알긴산칼륨의 점도-전단 곡선은 전체 전단 속도 범위에 걸쳐 일정합니다. 저점도 PGA와 알긴산나트륨의 점도-전단 곡선은 기본적으로 10,000 s-1 이상의 전단 속도 범위에서 겹치며, 낮은 전단 속도에서만 분기됩니다.
(II) 알긴산 용액의 유변학적 특성에 영향을 미치는 요인
- 온도
온도가 상승하면 알긴산 용액의 점도가 감소하며, 온도가 5.6℃ 상승할 때마다 점도는 약 12%씩 감소합니다. 고온에 장시간 방치하지 않으면 온도를 낮추면 점도가 회복될 수 있습니다. 가열하면 알긴산염의 열 분해가 일어나며, 그 정도는 온도와 시간에 따라 달라집니다. 알긴산 용액의 온도를 낮추면 점도는 증가하지만 젤이 생성되지는 않지만 알긴산 용액은 얼었다가 다시 해동하고 해동해도 점도는 변하지 않습니다.
2.솔벤트
에탄올, 에틸렌글리콜 또는 아세톤과 같이 물과 혼합 가능한 소량의 비수용성 용매를 첨가하면 알긴산 용액의 점도가 증가하여 궁극적으로 알긴산염이 침전될 수 있습니다. 이러한 용매에 대한 알긴산염 용액의 허용 한계는 알긴산염의 공급원, 중합 정도, 존재하는 양이온의 유형 및 용액의 농도에 의해 영향을 받습니다.
- 집중력
대부분의 다른 식품 젤과 마찬가지로 알긴산나트륨, 알긴산암모늄, 알긴산칼륨 및 PGA와 같은 알긴산염의 점도는 수용액 내 농도에 따라 증가합니다. 물론 알긴산염의 다양한 점도 등급에 따라 점도 증가에 큰 차이가 있습니다.
4.pH
일반적으로 알긴산은 산성 조건에서 더 안정적이며, 특히 PGA의 경우 pH 값을 3.0으로 낮춰야 PGA가 겔화 될 수 있고 7.0보다 높으면 비누화 및 분해되는 반면 3.0-7.0의 pH 값은 매우 안정적이므로 PGA는 산성 식품의 적용에 매우 적합합니다.
5. 젤화
알긴산염은 많은 고가 양이온(마그네슘 제외)과 반응하여 가교 결합을 일으킬 수 있습니다. 다가 양이온의 함량이 증가하면 알긴산염 용액이 두꺼워지고 겔을 형성하여 결국 침전됩니다.
모든 알긴산 젤은 알긴산 분자 간의 상호 작용의 결과이며 열적으로 비가역적입니다. 적절한 겔화제를 선택하여 젤의 구조와 강도를 조절할 수 있습니다.
아연, 알루미늄, 구리와 같은 다가 금속 이온은 과량의 암모니아가 존재할 때 알긴산염과 복합체를 생성할 수 있습니다. 이 시스템에서 암모니아가 제거되면 불용성 알긴산염이 생성됩니다. 칼슘은 알지네이트 용액의 유체 특성과 다가 양이온의 겔화 특성을 변경하는 데 가장 일반적으로 사용되며, 칼슘은 불용성 알지네이트 섬유 및 필름을 제조하는 데에도 사용할 수 있습니다.
알긴산염 시스템에 칼슘을 첨가하면 겔화 특성이 크게 달라질 수 있습니다. 그러나 칼슘을 너무 빨리 첨가하면 국소 반응이 너무 빨라져 전체 시스템의 균일성에 영향을 미치고 불연속적인 젤이 생성될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 칼슘의 속도를 제어하기 위해 칼슘 염을 천천히 용해하거나 적분기와 같은 삼인산나트륨 또는 육사메타인산나트륨 등을 첨가하세요.
젤 강도 또는 젤 시간을 제어하는 데 사용되는 몇 가지 원칙은 다음과 같습니다:
(1) 킬레이트제를 첨가하면 젤 생성 효과가 약해지지만 킬레이트제를 너무 적게 첨가하면 불연속적인 젤이 생성될 수 있고, (2) 칼슘 함량을 낮추면 젤이 더 부드러워지고 칼슘 함량을 높이면 젤이 더 단단해집니다. 그러나 칼슘을 과도하게 줄이면 불연속적인 젤이나 침전물이 생성될 수 있고, (3) 산성 시스템에서 천천히 용해되는 산을 첨가하면 젤 형성을 가속화할 수 있으며, (4) 알긴산염의 점도가 높을수록 젤이 더 부서지기 쉽고, (5) 알긴산염과의 반응에 필요한 화학 계산량에 칼슘 함량이 가까울수록 탈수 수축이 발생할 가능성이 높습니다.
- 킬레이트제
알긴산 용액에 킬레이트제를 첨가하면 잔류 다가 양이온과 킬레이트화하여 알긴산이 이러한 다가 양이온과 반응하는 것을 방지하는 역할을 합니다. 칼슘 함량이 낮은 알긴산나트륨 용액은 킬레이트제를 첨가해도 점도의 변화가 거의 나타나지 않습니다. 반대로 알긴산칼슘-알긴산나트륨 용액에 킬레이트제를 첨가하면 점도가 크게 변합니다. 킬레이트제를 첨가하면 알긴산 용액의 유체가 뉴턴 유체에 더 가까워질 수 있습니다.
- 1가 염
1가 염을 첨가하면 묽은 알지네이트 용액의 점도가 감소합니다. 용액의 1가 염의 농도는 점도에 가장 큰 영향을 미치는 0.1mol/L에 이릅니다. 농축 용액에서는이 효과가 덜 중요합니다. 알긴산 용액에서 1가 염의 역할에 영향을 미치는 주요 요인은 소금의 종류, 알긴산염의 공급원, 중합 정도 및 농도입니다.
- 알긴산염의 겔화 특성 및 방법
(I) 겔화 메커니즘
식품 산업에서 알긴산염은 주로 겔화제 및 증점제로 사용됩니다. 알긴산염의 응용 분야에서는 겔화가 널리 사용됩니다. 수용성 알긴산염은 칼슘 이온과 반응하여 매우 빠르게 겔을 형성할 수 있습니다. 그러나 겔 형성 메커니즘과 그 영향 요인은 더 복잡합니다.
알긴산염 겔 형성은 화학적 겔화에 속합니다. 고가 금속 이온이 존재하는 이온성 고분자(예: 알지네이트)는 겔을 형성할 수 있으며 온도와는 관계가 없습니다. 알긴산나트륨과 저에스테르 펙틴은 모두 가교를 형성하면서 칼슘 이온과 화학 반응을 통해 특별한 종류의 젤을 얻습니다. 일반적으로 이러한 가교는 인접한 고분자 사슬의 두 카르복실기가 칼슘 이온과 상호 작용하여 이온 교량을 형성하거나 각 고분자 사슬 쌍의 수산기 및 카르복실기를 통해 칼슘 이온과 킬레이트화하기 때문이라고 믿어집니다.
알긴산(염)의 특성은 주로 점도와 만누론산과 굴루론산의 비율(M/G)에 따라 달라지는데, 분자량이 높을수록 점도가 높고 공정 조건을 통해 분자량 분해 정도를 조절하면 다양한 점도 등급의 알긴산염을 얻을 수 있지만 겔 형성 능력의 크기를 결정하는 M/G 비율은 종에 따라 달라집니다.
알긴산 겔화 이론의 "계란 상자" 모델 해석에서 굴루론산 결합 단편은 칼슘 이온을 수용하는 공간 구성을 갖는 반면 만누론산 단편은 리본 모양으로 칼슘 이온을 수용하는 경향이 적기 때문에 일반적으로 높은 M 형은 일반적으로 증점제로 사용되는 반면 높은 G 형은 겔화 제로 사용됩니다. 칼슘 이온은 열 안정성이 좋은 G형 알지네이트가 높은 고강도 취성 젤을 형성하여 열적으로 비가역적인 젤이 될 수 있습니다; 높은 M 형의 경우 약하게 강한 탄성 젤을 생성하여 해동 또는 동결 처리에 더 적합한 반면, 칼슘 이온 농도가 낮을 때 높은 M 형의 겔 강도는 높은 G 형보다 높고 칼슘 이온 농도가 증가함에 따라 높은 G 형의 겔 강도는 빠르게 상승하고 높은 M 형의 겔 강도를 크게 초과 칼슘 이온 농도가 증가함에 따라 높은 M 형의 증가가 느린 반면 높은 G 형의 겔 강도는 빠르게 증가하고 크게 초과했습니다; 칼슘 이온 농도의 증가가 겔 형성에 필요한 최대량을 초과하면 대신 겔 강도가 감소합니다.
시스템 내 칼슘 이온의 농도는 알긴산염의 실제 사용에 큰 영향을 미칩니다. 0.5% 농도의 고 M 알긴산나트륨 용액에 다양한 양의 칼슘 이온을 첨가한 결과, 용액은 0-50ppm 수준에서 가소성, 50-350ppm 수준에서 요변성, 350ppm 이상 수준에서 겔이 형성되기 시작했습니다. 겔 형성의 속도와 시간을 제어하기 위해 다른 칼슘 염 또는 킬레이트 제를 적용 할 때 일반적으로 용해도가 다른 칼슘 염을 사용했습니다: 중성 pH에서 모두 칼슘 이온으로 해리되고 알긴산염과 빠르게 반응하여 겔을 형성 할 수 있습니다. 황산 칼슘 이수화 물, 소량의 칼슘 이온 만 중성 pH에서 칼슘 이온으로 해리되지만 산성 pH에서는 특정 pH 조건의 모든 제어에서 해리되어 시스템에서 알긴산염으로 일정량의 칼슘 이온 만 유지하고 젤로 일정량의 칼슘 이온을 유지할 수 있습니다. 시스템에서 특정 양의 칼슘 이온 만 유지하기위한 특정 pH 조건의 제어 및 알지네이트 반응, 칼슘 이온의 반응은 동일한 농도의 칼슘 이온을 유지하기 위해 황산 칼슘 평형의 추가 해리에서 소비 될 것입니다 보충됩니다; 인산이 칼슘, 중성 pH에서의 용해도는 0이며 시스템의 산도가 증가함에 따라 유리 칼슘 이온의 수가 증가하며 피로 인산 나트륨, 구연산 나트륨 등과 같은 킬레이트 제의 사용은 중성 pH에서 용해도가 0입니다., 글루콘산-구연산 나트륨 등과 같은 산성화 제의 사용 및 pH에 의한 칼슘 이온의 킬레이트 능력; 시스템의 온도에 의해 산성화 정도가 제어되는 글루코노-δ- 락톤과 같은 산성화 제의 사용; 따라서 이러한 요인의 숙련 된 사용은 젤의 속도, 시간 및 강도를 제어하는 데 사용될 수 있습니다.
겔 준비에 필요한 칼슘 이온의 양은 전적으로 겔 준비 조건에 따라 달라집니다. 예를 들어, pH 4.0에서는 화학적으로 계산된 칼슘 이온의 양이 l0%에서 15%에 이르는 주어진 양의 알긴산염으로 젤을 만들 수 있습니다. 그러나 pH 7.0에서는 두 배의 칼슘 이온이 필요합니다(알긴산나트륨 투여량 기준 약 2% 칼슘). 산성 조건에서는 일부 카르복실기가 양성자가 되어 사슬 간 반발력이 감소하므로 겔을 형성하는 데 필요한 총 칼슘 양이 줄어듭니다.
알긴산 겔의 강도를 높이는 방법은 알긴산 또는 칼슘 이온의 농도를 높이고 시스템의 온도를 낮추는 것(동결)입니다. 알지네이트 겔의 강도를 약화시키기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다: 알지네이트 또는 칼슘 이온의 농도 감소, 시스템의 온도 증가, 시스템의 용해성 성분 함량 증가, 고상대 분자량 폴리머 추가, 킬레이트제 추가.
(ii) 잇몸 형성 방법
거의 모든 수용성 알긴산염은 겔을 형성할 수 있으며, 알긴산염을 만들어 겔을 형성하는 방법에는 세 가지가 있습니다.
- 분산형 젤레이션
분산 응고는 가장 간단한 기술로, 칼슘 이온이 수화 알긴산염으로 확산될 때 젤이 형성됩니다. 확산 과정이 느리기 때문에 피망 조각과 같은 얇은 스트립이나 양파 링의 표면을 얇은 젤 층으로 코팅하는 데만 사용할 수 있습니다. 젤의 칼슘 이온 농도를 높이면 분산 속도를 높일 수 있습니다. 그러나 가장 일반적으로 사용되는 칼슘 이온 공급원은 염화칼슘이며, 농도가 너무 높으면 음식의 풍미에 영향을 미칠 수 있기 때문에 여기에는 한계가 있습니다. 일반적으로 사용되는 또 다른 응고 보조제는 젖산 칼슘인데, 이 칼슘은 물에 대한 용해도가 매우 낮다는 단점이 있습니다(약 5%).
- 내부 응고
내부 응고는 일반적으로 실온에서 재료의 칼슘 방출을 제어하면서 이루어집니다. 이는 일반적으로 과일, 육류 및 많은 차가운 디저트를 준비할 때 사용됩니다. 황산칼슘(일반적으로 두 개의 물 분자를 포함하는)과 인산수소칼슘이 가장 일반적으로 사용되는 칼슘 공급원입니다. 알긴산 분자에 필요한 칼슘의 비율은 주로 pH, 분자량, 어는점의 크기 및 칼슘 염 자체의 용해도에 따라 달라집니다. 입자 크기가 작고 pH가 낮을수록 칼슘이 더 빨리 방출됩니다. 해조 젤과 칼슘의 반응이 시작되기 전에 해조 젤이 용해될 수 있도록 방출 속도를 제어하기 위해 칼슘을 생산에 포함시켜야 합니다.
해조 검과 칼슘 염의 양이 결정되면 적분제의 양을 늘리면 겔화 속도가 감소합니다. 알긴산염과 통합제 사이의 칼슘 이온의 최종 분포가 후자에 더 유리하기 때문에 결과 겔은 더 약해집니다. 따라서 겔화 반응을 제어하기 위해 통합제를 사용하는 것은 혼합 중에 조기 겔화 및 겔 구조의 돌이킬 수 없는 파열을 방지해야 하는 경우에만 필요합니다. 물론 효율적인 급속 혼합 장비를 사용하면 소량의 통합제만 필요하고 혼합 중에 소량의 칼슘 염만 용해됩니다. 이 경우 빠른 응고로 인해 단단한 젤이 생성됩니다. 식품의 일반적인 통합제는 헥사메타인산나트륨, 피로인산테트라나트륨 및 구연산나트륨입니다.
- 냉각 젤레이션
알긴산 젤을 제조하는 세 번째 방법은 알긴산, 칼슘염, 산, 통합제 등 젤의 성분을 뜨거운 물에 녹인 다음 용액을 식혀 응고가 일어나도록 하는 것입니다. 응고 반응에 필요한 칼슘 이온은 이미 알긴산염과 용액 속에 있지만, 열이 너무 많으면 알긴산염의 사슬이 선형이기 때문에 고온에서는 응고할 수 없습니다. 용액이 냉각되어야만 칼슘으로 인한 사슬의 내부 결합이 실현될 수 있습니다. 젤라틴 젤과 달리 알긴산 젤은 가열하면 되돌릴 수 없으므로 젤라틴으로 만든 젤을 녹이기에 충분한 주변 온도가 높은 일부 지역에서는 과자에 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템에서 칼슘 염과 인테그레이터의 역할은 위에서 설명한 내부 겔화에서와 동일합니다.
이러한 젤의 탈수 수축 효과 또는 수분 손실은 최소화됩니다. 이는 젤을 형성하는 데 필요한 칼슘으로 인한 안정성으로 인해 모든 알긴산 분자가 젤을 형성하는 동안 열역학적으로 안정적인 네트워크를 형성할 수 있기 때문입니다.
확산 응고에서는 응고제의 칼슘 이온에 근접한 알긴산 분자가 가장 먼저 작용하는 반면, 내부 응고에서는 용해된 칼슘 염의 작은 플라즈마에 근접한 알긴산 분자가 가장 먼저 작용합니다. 따라서 확산 응고 또는 내부 응고에서 알긴산 분자는 전체 과정에서 일직선으로 정렬할 기회가 없으므로 겔 네트워크가 불안정하게 구축됩니다. 이러한 불안정성은 일반적으로 겔 수축과 탈수 수축을 악화시킵니다.
위의 세 가지 방법에 해당하는 특정 식품 가공 응용 분야에서 겔 형성 방법은 (1) 침투 방법 : 칼슘 이온을 통해 알긴산 용액에 지속적으로 침투하여 과일 보존과 같은 겔이됩니다 (먼저 알긴산 나트륨 용액을 통해 과일이 된 다음 칼슘 함유 이온을 용액으로, 과일의 표면이 젤의 형성, 건조는 얇은 필름이되어 과일의 호흡을 방지하는 것입니다). (2) 혼합 방법 : 시스템에 높은 G 형 알긴산 나트륨과 약간 용해성 칼슘 염 (중성 pH 시스템에서) 또는 불용성 칼슘 염 (산성 pH 시스템에서)을 첨가하고 온도, 산도, 칼슘의 유효 농도 및 반응 시간을 변경하여 겔 특성을 제어합니다 (다진 고기의 재구성, 94%의 다진 고기, 0.9%의 높은 G 형 알긴산 나트륨, 0.09%의 피로 인산 나트륨, 0.9%의 황산 칼슘 이수화 물 및 4%의 물). 황산 칼슘의 해리는 칼슘 이온과 알긴산 나트륨에서 겔의 형성에 의해 깨지고 점점 더 많은 칼슘 이온을 해리해야하며 혼합물을 특정 모양의 용기에 넣고 필요한 시간이 지나면 잘 구조화 된 전체 고기 조각이 얻어집니다). 과일 유리 필라멘트 제품을 생산하기 위해 산성 시스템에서 두 단계의 혼합물인 A와 B를 사용하는 또 다른 방법도 특정 응용 분야를 이해하는 데 도움이 됩니다.
A상의 인산이 칼슘은 중성 조건에서 알긴산 나트륨과 반응하여 겔을 형성하지 않으며, 두 상을 고속 교반하여 혼합 한 다음 긴 튜브 다공성 노즐을 통해 압출하면 2 상 혼합으로 인해 시스템이 산성 시스템으로 바뀌고 인산이 칼슘 이온을 방출하여 알긴산 나트륨과 반응하여 젤을 형성하고 컨베이어 벨트에서 운반 시간의 이동에 따라 젤의 강도가 상승하기 시작하여 유리 필라멘트 젤이 형성되었습니다. (3) 냉각 방법 : 고온으로 인해 강렬한 분자 간 브랑 운동으로 인해 칼슘 이온과 알긴산 나트륨이 겔 구조 배열을 형성 할 수 없으므로 필요한 모든 구성 요소를 고온 용액 시스템에 추가하여 용액 온도가 겔 점으로 떨어지면 열적으로 비가역적 인 젤을 가열해도 열 형성이 녹지 않습니다.
또한, 알지네이트 및 기타 식품 젤은 저칼로리 잼의 생산을 위해 열적으로 비가역적인 젤의 형성에 칼슘 이온을 포함하지 않는 시스템에서 높은 에스테르 펙틴과 호환성을 가질 수 있으며, 높은 에스테르 펙틴만 젤을 형성하기 위해 고당 함유 시스템에 있을 수 있습니다.
여섯째, 알긴산염과 단백질의 역할은
알긴산염은 다른 수용성 젤과 마찬가지로 단백질과 함께 작용할 수 있습니다. 이 작용의 주요 용도는 단백질의 침전물 회수에 사용할 수 있습니다. 일반적으로 알긴산염과 단백질의 제어된 작용에서 수소 결합과 반 데르 발스 힘은 이러한 작용을 일으키는 중요한 요소라고 믿어집니다. 이는 또한 거대 분자가 운반하는 전하에 따라 달라지며, 가장 작은 전하 지점에서 최대 상호 작용이 발생합니다. 다양한 pH에서 알지네이트-단백질 시스템의 점도를 측정한 결과, pH가 단백질 등점에 가깝게 낮아지면 용해성 복합체의 형성으로 인해 시스템의 점도가 증가하는 것으로 나타났습니다. pH가 더 낮아지면 운반된 모든 전하의 손실로 인해 복합체의 침전이 발생합니다. 알긴산염은 단백질 침전에 사용될 뿐만 아니라 적절한 조건에서 단백질 침전을 억제하는 데에도 사용할 수 있습니다. 단백질의 등전점에서 적절한 양의 알긴산염을 첨가하면 등전점을 낮추고 단백질의 침전을 억제하여 용액 내 단백질을 유지할 수 있습니다. 낮은 pH (pH 3.5 ~ 4.0)에서 알긴산은 펙틴 및 카르복시 메틸 셀룰로오스보다 단백질을 침전시키는 능력이 더 크며, 이는 주로 알긴산 분자의 사슬에서 각 단위의 말단이 운반하는 전하가 펙틴과 카르복시 메틸 셀룰로오스 모두보다 높기 때문입니다. 또한 공간 구성도 중요한 요소입니다.
일곱, 식품 산업 응용 분야의 알긴산염
식품 산업에서 사용되는 알긴산염의 주요 종류는 알긴산나트륨, 알긴산칼륨, 알긴산칼슘, 프로필렌글리콜 알긴산염입니다. 식품 가공에서 알긴산염의 가장 중요한 역할은 겔화, 즉 식용 젤을 형성하는 것입니다. 둘째, 알긴산염의 농축 및 필름 형성 특성도 식품 산업에서 널리 사용됩니다. 식품 산업에서 알긴산 나트륨은 종종 증점제(소스, 샐러드 드레싱, 과일 음료 농축 등), 안정제(아이스크림), 필름 형성제(샌드위치 페이스트리, 냉동 생선, 육류 등에 사용되어 수분 침투 방지, 사탕 점착 방지 포장, 과일 보존) 및 수분 유지제(냉동 제품 및 유제품 냉동 과자 등에 사용) 등으로 사용됩니다.
(I) 식품에서 알긴산염의 주요 역할
- 안정화
전분 대신 알긴산 나트륨, 아이스크림 안정제용 젤라틴은 얼음 결정의 형성을 제어하고 아이스크림의 질감을 개선할 뿐만 아니라 설탕-물 셔벗, 얼음 및 과일 이슬, 냉동 우유 및 기타 혼합 음료를 안정화할 수 있습니다. 정제 치즈, 관단 크림, 치즈 등과 같은 많은 유제품. 알긴산 나트륨의 안정화 효과는 식품 및 포장의 접착을 방지하고 유제품 보석 커버로 사용할 수있어 안정적으로 만들고 프로스팅 페이스트리 균열을 방지 할 수 있습니다.
2. 농축
알긴산 나트륨은 샐러드 (일종의 코울 슬로) 소스, 푸딩 (일종의 달콤한 스낵), 잼, 케첩 및 증점제의 통조림 제품에 사용하여 제품 특성의 안정성을 향상시키고 액체 누출을 줄일 수 있습니다.
3.수분 공급
국수, 당면, 쌀가루 생산에 알긴산 나트륨을 첨가하면 제품 조직의 접착력을 향상시켜 강하고 구부릴 수 있으며 특히 낮은 밀가루의 글루텐 함량에 대해 파손 속도를 줄일 수 있으므로 효과가 더 분명합니다. 빵, 패스트리 및 기타 제품에 알긴산 나트륨을 첨가하면 제품 균일 성 및 수분 유지 효과의 내부 조직을 개선하고 보관 시간을 연장 할 수 있습니다. 냉동 제과 제품에 첨가하면 열 융합 보호 층을 제공하고 풍미 탈출을 개선하며 성능의 융점을 향상시킬 수 있습니다.
4.젤화
알긴산 나트륨은 다양한 젤 식품으로 만들 수 있으며, 좋은 콜로이드 형태를 유지하고 진물이나 수축이 없어 냉동 식품 및 인공 모조 식품에 적합합니다. 또한 과일, 육류, 가금류 및 수산물을 보호 층으로 덮는 데 사용할 수 있으며 저장 시간을 연장하기 위해 공기와 직접 접촉하지 않습니다. 또한 빵의 아이싱, 충전재, 과자, 통조림 등의 코팅층을 위한 자가 응고 성형제로도 사용할 수 있습니다. 고온, 동결 및 산성 매체에서도 원래 모양을 유지할 수 있습니다. 탄력성, 붙지 않는 치아, 투명한 크리스탈 캔디로 한천 대신 만들 수도 있습니다.
(B) 식품에 알긴산염을 구체적으로 적용하는 경우
- 아이스크림에 적용
젤라틴, 전분 및 기타 차가운 음료 식품 안정제 대신 알긴산 나트륨을 사용하여 재료를 균일하게 혼합하고 혼합 및 용해하기 쉽고 냉동에서 흐름을 조절할 수 있으므로 아이스크림 제품이 부드러운 외관과 용융 특성을 갖지만 노화 시간없이 팽창 속도도 더 크고 제품 질감이 부드럽고 섬세하고 맛이 좋으며 복용량도 일반적으로 사용되는 다른 안정제보다 낮습니다.
- 베이커리 제품에 적용
구운 식품에 알긴산나트륨을 첨가하면 품질이 크게 향상될 수 있습니다. 쿠키 생산에 사용하면 계란 롤은 분쇄 속도를 줄일 수 있으며, 테스트 결과 분쇄 속도를 70%에서 80%로 줄일 수 있으며 제품의 외관이 부드럽고 방습성이 향상되며 빵 생산에 적용하면 케이크가 더 팽창하고 부피가 증가하고 질감이 느슨해지고 입자 파편이 떨어지면 조각을 줄일 수 있지만 노화를 방지하여 보존 기간을 연장 할 수 있습니다.
- 유제품 및 음료에 적용
현재 요구르트는 영양가가 높은 우유로 소비자들 사이에서 매우 인기가 있으며 요구르트는 유익한 유산균의 중요한 공급원 중 하나이기도합니다. 미생물 (일반적으로 유산균) 발효에 의한 우유로 유제품의 특별한 풍미를 만들어냅니다. 영양가와 풍미를 높이기 위해 과일 주스를 첨가하기도 합니다. 알긴산은 pH 3.9 ~ 4.9 범위의 넓은 pH 범위에서 요구르트 제품에 안정화 효과를 발휘할 수 있으며 이러한 역할을 할 수 있습니다. 알긴산염으로 안정화된 냉동 버터밀크는 끈적임이나 뻣뻣함 없이 질감이 좋으며, 저어주면 끈적거리고 느려집니다. 알긴산염은 또한 요구르트 제품의 살균 과정에서 점도 손실 현상을 방지 할 수 있습니다． 우유에 0.25% ~ 2% 알긴산염을 첨가하면 완제품을 고온에서 30 일 동안 보관하면 풍미가 변하지 않습니다. 요거트 제품 외에도 다른 음료에도 알긴산염을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 알긴산나트륨과 사카린으로 바삭하고 과일 향이 나는 시럽을 만들 수 있으며, 여기에 다른 재료를 첨가할 수 있습니다. 이러한 시럽은 부드럽고 균일하며 맛이 좋으며 안정적이고 쉽게 층이 생기지 않습니다.
- 차가운 음식과 스낵에 적용
알긴산염은 젤을 쉽게 형성하는 능력이 있으므로 특히 차가운 우유 푸딩, 파이 폴더, 냉동 과자 제조에 달콤한 스낵 생산에 널리 사용될 수 있습니다. 알긴산 나트륨과 설탕을 물과 혼합하여 녹이고 으깬 과일에 색소, 향신료 및 기타 첨가제를 첨가 한 다음 식용 칼슘 유기산 염 용액을 첨가하여 70 ~ 100 ℃에서 2 분 동안 열에서 젤을 형성하면 맛있는 과일 과자를 만들 수 있습니다.
- 파스타 제품에 적용
알긴산 나트륨은 친수성과 접착력이 강하기 때문에 국수, 국수 및 기타 면 제품에 첨가하여 제품의 인성을 개선하고 파손률을 줄이고 조리 후 끈적 거리지 않고 국물이 썩지 않고 저장성 및 맛이 좋습니다. 특히 글루텐 비율이 낮은 밀가루의 경우 효과가 더 좋습니다.
- 맥주 및 기타 알코올 음료에 적용
맥주에 알긴산 나트륨을 첨가하면 맥주 거품에 안정화 효과를 발휘할 수 있으며 투명도도 증가하고 보존 기간이 연장되며 사케, 과일 와인 및 샴페인과 같은 다른 알코올 음료 및 기타 알코올 음료에서 종종 더 많은 산과 색소 침착 및 탁도가 존재하기 때문에 적절한 양의 알긴산 나트륨을 첨가하면 명확화에 매우 좋은 역할을 할 수 있습니다. 또한 알긴산나트륨은 와인의 타닌과 질소 물질도 제거할 수 있습니다.
- 인공 식품에 적용
알긴산염의 적용은 또한 인공 잼, 마가린, 인공 장 코팅 및 인공 과일 및 기타 인공 식품을 생산할 수 있습니다. 필요한 감미료와 식용 색소, 향신료를 알긴산 나트륨 용액에 넣고 잘 섞고 칼슘을 첨가하면 단기간에 좋은 인공 잼을 만들 수 있으며 알긴산염은 일반적으로 프로필렌 글리콜 알긴산염을 사용하고 때로는 알긴산 나트륨을 사용하여 마가린의 증점제 또는 유화제로 사용할 수 있습니다.