Wat zijn de toepassingen van alginaat in de voedingsindustrie?

Alginezuur en alginaten zijn polysachariden die voornamelijk worden gewonnen uit bruinwieren (Phaeophyceae) van de geslachten Lamiaria hyperborea, L. digitata en Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, Fucus serratus en andere zeewiersoorten. Ascophyllum nodosum, Fucus serratus en andere zeewieren. Alginezuur en alginaat is een van de belangrijkste producten van de zeewierindustrie in China. Afhankelijk van de aard van het product kan het voornamelijk worden onderverdeeld in wateroplosbare gom en onoplosbare gom in twee categorieën. In water oplosbare alginaat bevat monovalente alginaatzouten (natrium-, kalium-, ammoniumalginaat, etc.), twee tweewaardige alginaatzouten (magnesiumalginaat en kwikalginaat) en alginaatderivaten; niet in water oplosbare zeewiergom bevat alginaat, tweewaardige alginaatzouten (behalve magnesium- en kwikzouten) en driewaardige alginaatzouten (aluminiumalginaat, ijzer, chroom, etc.). De meest gebruikte zijn natriumalginaat, calciumalginaat en propyleenglycolalginaat.

 

Dit type alginaat wordt gevonden in de celwanden van zeewier en in zijn natuurlijke staat is het een mengsel van onoplosbare alginaatzouten (calcium, magnesium, natrium, kalium). Als het commercieel geëxtraheerd wordt, wordt het eerst behandeld met zuur om het om te zetten in onoplosbaar alginaat, dan behandeld met alkali om een oplosbare alginaatoplossing te vormen, en dan door een aantal processen zoals zuivering en filtratie, kan het verkregen worden door toevoeging van verschillende stoffen om verschillende commerciële alginaatgom te verkrijgen. Alginaat wordt verkregen door behandeling met zuur, calciumalginaat wordt verkregen door behandeling met CaCl2/CaCO3, natriumalginaat wordt geproduceerd door behandeling met Na2CO3 en ammoniumalginaat wordt geproduceerd door neutralisatie met koolzuur. Alginaat reageert met propyleenoxide om een ander belangrijk chemisch gemodificeerd derivaat van alginaat te produceren, propyleenglycolalginaat (PGA). Alginaat wordt veel gebruikt in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie vanwege de unieke gel-eigenschappen en het vermogen om te verdikken, stabiliseren, emulgeren, dispergeren en om films te vormen.

 

Afbeelding I. Chemische samenstelling en structuur van alginaat

 

Zeewiergom of alginaat is de belangrijkste polysacharide structurele component van bruin zeewier. Alginaatpolymeer bestaat uit twee monomeren: β(1→4)-D-mannuronzuureenheid en α(1→4)-L-guluronzuureenheid, deze twee monomeren combineren afwisselend met elkaar tot drie verschillende structurele ketensegmenten, die als volgt zijn: ketensegment samengesteld uit mannuronzuur (-M-M-M-); ketensegment samengesteld uit guluronzuur (-G-G-G-); en ketensegment samengesteld uit twee monomeren die elkaar afwisselen (M-G-M-G); een ketensegment samengesteld uit guluronzuur (-G-G-G-); en een ketensegment samengesteld uit twee monomeren die elkaar afwisselen (M-G-M-G). De polymeermolecule van zeewiergom bestaat uit deze drie ketensegmenten. Het molecuulgewicht kan oplopen tot 200.000 moleculen. De verhouding tussen monomeren en ketensegmenten varieert en is afhankelijk van de grondstof van het alginaat. Verschillende bronnen bevatten verschillende verhoudingen van mannuronzuur (M) tot guluronzuur (G), wat resulteert in verschillende toepassingen en eigenschappen. In een molecuul kan het een ononderbroken ketensegment bevatten dat bestaat uit slechts één van de glyoxylaten, of het kan een blokcopolymeer zijn dat bestaat uit twee glyoxylaatverbindingen. Variaties in de verhoudingen van de twee glucuronzuren in het molecuul, evenals verschillen in hun locatie, kunnen direct leiden tot verschillen in de eigenschappen van alginaat, zoals viscositeit, gelerende eigenschappen en ion-selectiviteit.

 

De polyguluronzuurketensegmenten zijn stijver dan de polymannuronzuurketensegmenten en hebben een groter nematisch volume in oplossing, terwijl de ketensegmenten die bestaan uit verschillende soorten glycoaldehydzuurverbindingen een betere flexibiliteit en een kleiner nematisch volume in oplossing hebben dan die welke bestaan uit de twee glycoaldehydzuren die hierboven alleen zijn genoemd. Onder overigens gelijkblijvende omstandigheden geldt dat hoe stugger de ketensegmenten van de alginaatmolecule zijn, hoe groter de viscositeit van de bereide oplossing is en hoe brosser de gevormde gel is．

 

Elke soort zeewier heeft een andere structuur van zeewiergel. De speciale structuur van zeewiergel heeft een grote invloed op de eigenschappen, vooral op de aanwezigheid van calciumionen bij het gelerende effect. De ketensegmenten van polyguluronzuur binden zich zeer sterk aan calciumionen en vormen een volledig gepolymeriseerde reticulaire structuur. De polymannuronzuurketensegmenten binden ook aan calcium, maar zijn niet zo sterk. Het calciumion bindt bij voorkeur aan het guluronzuur en bindt ook goed aan de guluronzuurresiduen tussen de twee verschillende ketensegmenten. Complexe bindingen tussen veel ketensegmenten op verschillende moleculen vormen samen een complete maasstructuur en vormen een gel. Zeewiergom met een hoog moleculair gewicht, een laag calciumgehalte of een hoge glucuronzuursamenstelling van de ketensegmenten vormt een harde gel, heeft goede geleringseigenschappen en wordt over het algemeen gebruikt in voedingsmiddelen als geleermiddel. Alginaatgom met een laag moleculair gewicht, een hoog calciumgehalte of ketensegmenten met een hoog gehalte aan mannuronzuur wordt daarentegen vaak gebruikt als verdikkingsmiddel in voedingsmiddelen.

 

Chemische derivaten van alginezuur

 

Alginezuur kan worden gemaakt in een aantal derivaten door het latere chemische modificatieproces. Propyleenglycolalginaat (PGA) is een van de meest typische derivaten, maar heeft ook de industriële productie gerealiseerd en een groot aantal alginaatderivaten zijn toegepast. PGA heeft zuurstabiliteit en kan de neerslag voorkomen die wordt veroorzaakt door calcium en andere hoogwaardige metaalionen, wat duidelijke voordelen heeft bij de toepassing van sommige zure levensmiddelen.

 

Daarnaast kan alginaat worden gereageerd met organische amines om ammoniumalginaatzouten te produceren. Organische amines die gebruikt kunnen worden zijn: triethanolamine, triisopropylamine, butylamine, dibutylamine en dipentylamine. Ammoniumalginaat kan ook geproduceerd worden door PGA te laten reageren met primaire amines zoals ammoniak, ethanolamine, ethyleendiamine, ethylamine, propylamine, isobutylamine en butylamine, maar het is niet gemakkelijk om te reageren met secundaire amines. Industriële productie van ammoniumalginaat wordt meestal gemaakt door alginezuur te neutraliseren met ammoniak of ammoniumcarbonaat. Op dit moment, hoewel het in staat is geweest om alginaatacetaat en alginaatsulfaat te synthetiseren, maar het is nog niet toegepast in de praktijk. Carboxymethylalginaat kan worden gemaakt door natriumalginaat te behandelen met chloorazijnzuur en alkali, en een reeks op koolwaterstof gebaseerde diolesters van alginaat kunnen ook worden gesynthetiseerd. De reactie van ethyleenoxide en alginaat kan 2-hydroxyethylalginaat genereren.

 

Ten derde zijn de fysische eigenschappen van alginaat

 

Commercieel bruikbare in water oplosbare zeewieren zijn onder andere monovalente zouten van alginaat (natriumalginaat, kaliumalginaat, ammoniumalginaat), calciumalginaat, ammoniumcalciummengzouten van alginaat, alginezuur en propyleenglycolester van alginaat.

 

Alginaat, als hydrofiele polysacharide stof, absorbeert gemakkelijk water uit de atmosfeer en dus is het evenwichtsvochtgehalte gerelateerd aan de relatieve vochtigheid. Alginaat heeft een goede stabiliteit bij droge opslag bij kamertemperatuur of lager, dus alginaatproducten moeten op een koele, droge plaats worden bewaard.

 

Alginaat is een soort hydrofiel polymeer, wanneer het in het water wordt gedaan, als het niet wordt geroerd, kunnen de geldeeltjes worden geagglomereerd, en het middelste gedeelte is niet gemakkelijk om nat te worden door het water, wat resulteert in langzame ontbinding, wat problemen oplevert voor het gebruik. Bij de productie van het algemene gebruik van high shear dissolutie methode, dat wil zeggen, in de non-stop high-speed roeren, langzaam de lijm poeder toe te voegen aan het water, blijven roeren totdat het een dikke lijm. Passend verwarmen tijdens het oplossingsproces, of het toevoegen van de juiste hoeveelheid suiker en ander droog poeder mengen en verspreiden voordat het wordt toegevoegd aan het water zal ook helpen bij het oplossen van alginaat.

 

(i) alginaat

 

Alginaat, moleculaire formule (C6H7O6H)n, wit of lichtgeel poeder, onoplosbaar in koud water, oplosbaar in alkalische oplossing, onoplosbaar in organische oplosmiddelen. Het is geurloos en smaakloos, of heeft een lichte speciale geur. pH-waarde van 3% watersuspensie is 2,0-3,4, en het wordt neergeslagen door calciumzout. Alginezuur is een soort polyglucuronzuur dat uit zeewier (b.v. kelp, macroalgen, enz.) wordt gehaald, dat als stabilisator, verdikkingsmiddel, emulgator en gelvormende agent in de voedselindustrie kan worden gebruikt, en het kan als dik makende stabilisator voor roomijs, saus, jam, brood, noedels, slagroom, soep, enz. worden gebruikt.Het kan worden gebruikt als verdikkingsstabilisator voor ijs, saus, jam, brood, noedels, slagroom, soep, enz.; ontdooiingsmiddel voor bevroren voedsel; opschortende middel voor frisdranken; coatingmiddel voor gebakken voedsel; emulgator voor pudding en gesproeidroogd roompoeder. Emulgator voor pudding en gesproeidroogd roompoeder. Alginezuur kan ook worden gebruikt in de farmaceutische en gezondheidszorg industrie, als een anti-obesitas agent en behandeling van maag ziekte van nieuwe middelen hebben een grotere medische waarde, op hetzelfde moment, het is ook de productie van alginaat propyleenglycol ester, alginaat triethylamine, alginaat dibasisch natrium (PSS) en andere belangrijke grondstoffen.

 

(B) natriumalginaat

 

Natriumalginaat, ook bekend als natriumfucoïdaan, kelpgom, bruine algengom, alginaat, wit of lichtgeel poeder of deeltjes, geurloos, smaakloos, oplosbaar in water, de waterige oplossing is een viskeuze colloïde, onoplosbaar in alcohol en andere organische oplosmiddelen. De molecuulformule is C5H7O4COONa)n. Het wordt wijd gebruikt in voedsel, geneeskunde, textiel, druk en het verven, papierfabricage, de chemische industrie voor dagelijks gebruik, enz. Het wordt voornamelijk gebruikt in de voedingsindustrie als stabilisator, verdikkingsmiddel, emulgator, dispergeermiddel en stollingsmiddel in de verwerking van koude dranken, gebak, snoep, instant dranken en voedingsmiddelen, enz. Vooral sinds de jaren 1980 wordt zeewier gebruikt bij de verwerking van voedingsmiddelen. Vooral sinds de jaren 1980 is natriumalginaat voortdurend uitgebreid in voedseltoepassingen. Natriumalginaat is niet alleen een veilig voedseladditief, maar kan ook worden gebruikt als basismateriaal voor bionisch voedsel of therapeutisch voedsel. Omdat het eigenlijk een natuurlijke voedingsvezel is, vertraagt het naar verluidt de absorptie van vetzuren en galzouten en heeft het een verlagend effect op serumcholesterol, triglyceriden in het bloed en bloedglucose, wat moderne ziekten zoals hypertensie, diabetes en obesitas kan voorkomen. Het kan de ophoping van schadelijke metalen zoals strontium, cadmium en lood in het lichaam in het darmkanaal remmen. Het is vanwege deze belangrijke functies van natrium fucoidan dat het steeds meer wordt benadrukt in binnen- en buitenland.

 

(III) kaliumalginaat

 

Molecuulformule kaliumalginaat: (C6H7O6K)n, eigenschappen: wit tot lichtgeel onregelmatig poeder, reukloos, smaakloos, gemakkelijk oplosbaar in water om een viskeuze oplossing te vormen, onoplosbaar in ethanol of ethanolgehalte hoger dan 30% (wt) van de hydroalcoholoplossing, onoplosbaar in chloroform, ether en pH minder dan 3 zuur. Kaliumalginaat kan over het algemeen worden verkregen door alginaat te laten reageren met kaliumcarbonaat of kaliumhydroxide.

 

Het kan worden gebruikt als stabilisator en verdikkingsmiddel in ingeblikt voedsel, ijs, noedels en ander voedsel volgens GB2760 van China. Gebruik: Hoofdzakelijk gebruikt in geneeskunde en de voedselindustrie. Kaliumalginaat is een soort natuurlijke polysaccharide koolhydraten gewonnen uit zeewier, dat naar verluidt het effect heeft van het verlagen van bloedvet, bloedsuiker, cholesterol, enz. Het wordt voornamelijk gebruikt in geneesmiddelen en gezonde voeding.

 

(IV) ammoniumalginaat

 

Ammoniumalginaat is wit tot lichtgeel vezelig poeder of grof poeder, bijna geurloos en smaakloos, langzaam opgelost in water om een viskeuze colloïdale oplossing te vormen, onoplosbaar in ethanol en ethanolgehalte hoger dan 30% (wt) van de hydroalcoholoplossing, onoplosbaar in chloroform, ether en pH-waarde van minder dan 3 zure oplossing. De industriële productiemethode wordt over het algemeen verkregen door alginaat te neutraliseren met ammoniak of ammoniumcarbonaat.

 

(E) Calciumalginaat

 

Calciumalginaat, moleculaire formule: [(C6H7O6)2Ca]n, wit poeder tot lichtgeel onbepaald poeder, reukloos, smaakloos, onoplosbaar in water en organische oplosmiddelen, onoplosbaar in ethanol. Langzaam oplosbaar in natriumpolyfosfaat, natriumcarbonaatoplossingen en oplossingen van calciumverbindingen. Het industriële systeem wordt meestal verkregen door de reactie tussen alginaat en calciumhydroxide of calciumcarbonaat.

 

Ten vierde, de reologische eigenschappen van alginaat en beïnvloedende factoren

 

Er is geen correlatie tussen de viscositeit van alginaat en het vermogen om te geleren, in de praktijk is er geen duidelijke grens tussen verdikking en zwakke gel, de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid calciumionen kan de viscositeit doen toenemen, terwijl een groot aantal calciumionen de oplossing tot een gel maakt. Zuiver alginaat opgelost in gedestilleerd water maakt een homogene oplossing met een hoge vloeibaarheid. Fysische factoren die de vloeistofeigenschappen van alginaatoplossingen beïnvloeden zijn onder andere temperatuur, afschuifsnelheid, grootte van polymeerdeeltjes, concentratie en oplosmiddelen die mengbaar zijn met gedestilleerd water. Chemische factoren die alginaatoplossingen beïnvloeden zijn: pH, chelaten, verschillende kationen en quaternaire amineverbindingen.

 

(i) Reologische eigenschappen van alginaatoplossingen

 

De concentratie van alginaatoplossing is een belangrijke factor die de reologische eigenschappen van alginaatoplossing beïnvloedt. Bijvoorbeeld, de medium viscositeit van natrium alginaat oplossing, wanneer de concentratie van 0,5%, in de lage afschuifsnelheid bereik voor de newtoniaanse vloeistof kenmerken, in de hoge afschuifsnelheid op de prestaties van niet-Newtoniaanse vloeistof kenmerken, maar wanneer de concentratie van 2,5%, in zowel de lage als hoge afschuifsnelheid worden weergegeven als niet-Newtoniaanse vloeistof kenmerken. Op dezelfde manier vertoont een 3% oplossing van propyleenglycolalginaat afschuifverdunning over een breed bereik van afschuifsnelheden; terwijl bij een concentratie van l% of minder de oplossing een bijna stabiele viscositeit heeft en geen afschuifverdunning vertoont bij afschuifsnelheden onder lOO s-1.

 

Natriumalginaat heeft een hoog moleculair gewicht en een hoge moleculaire stijfheid, en oplossingen met een hoge schijnbare viscositeit kunnen zelfs bij lage concentraties worden verkregen.

 

De viscositeit-schear-curves van natriumalginaat met gemiddelde viscositeit en kaliumalginaat zijn consistent over het hele bereik van afschuifsnelheden. De viscositeit-schear-curves van PGA en natriumalginaat met lage viscositeit overlappen elkaar in essentie over het bereik van schuifsnelheden hoger dan 10.000 s-1, en vertonen alleen een bifurcatie bij lagere schuifsnelheden.

 

(II) Factoren die de reologische eigenschappen van alginaatoplossing beïnvloeden

 

1. Temperatuur

 

Wanneer de temperatuur toeneemt, neemt de viscositeit van de alginaatoplossing af en de viscositeit neemt met ongeveer 12% af voor elke 5,6℃ toename in temperatuur. Als de oplossing lange tijd niet onder hoge temperatuur is, kan de viscositeit worden hersteld als de temperatuur wordt verlaagd. Verwarming veroorzaakt thermische afbraak van alginaat, waarvan de mate afhankelijk is van de temperatuur en de tijd. Hoewel het verlagen van de temperatuur van de alginaatoplossing de viscositeit verhoogt, maar geen gel genereert, wordt de alginaatoplossing bevroren, ontdooid en weer ontdooid en verandert de viscositeit niet.

 

2.Oplosmiddel

 

De toevoeging van kleine hoeveelheden niet-waterige oplosmiddelen die mengbaar zijn met water, zoals ethanol, ethyleenglycol of aceton, zal de viscositeit van alginaatoplossingen verhogen en uiteindelijk leiden tot het neerslaan van alginaat. De toegestane limieten van alginaatoplossingen voor deze oplosmiddelen worden beïnvloed door de bron van het alginaat, de polymerisatiegraad, het type kation dat aanwezig is en de concentratie van de oplossing.

 

3. Concentratie

 

Net als bij de meeste andere voedselgels neemt de viscositeit van alginaten zoals natriumalginaat, ammoniumalginaat, kaliumalginaat en PGA toe met hun concentratie in waterige oplossingen. Natuurlijk zijn er grote verschillen in de viscositeitstoename voor verschillende viscositeitsklassen van alginaten.

 

4.pH

 

Over het algemeen is alginaat stabieler onder zure omstandigheden, vooral voor PGA. De pH-waarde moet worden verlaagd tot 3,0 wanneer PGA kan geleren, hoger dan 7,0 zal verzeping en ontleding zijn, terwijl de pH-waarde van 3,0-7,0 vrij stabiel is, dus PGA is zeer geschikt voor de toepassing van zuur voedsel.

 

5.Gelatine

 

Alginaat kan reageren met veel hoogwaardige kationen (behalve magnesium) om een verknoping te veroorzaken. Als het gehalte aan multivalente kationen toeneemt, wordt de alginaatoplossing dikker en vormt een gel die uiteindelijk neerslaat.

 

Alle alginaatgels zijn het resultaat van interacties tussen alginaatmoleculen en ze zijn thermisch onomkeerbaar. De structuur en sterkte van de gel kan worden aangepast door het juiste geleermiddel te kiezen.

 

Meerwaardige metaalionen, zoals zink, aluminium en koper, kunnen in aanwezigheid van een overmaat ammoniak complexen vormen met alginaat. Als ammoniak uit dit systeem wordt verwijderd, wordt onoplosbaar alginaat geproduceerd. Calcium wordt meestal gebruikt om de vloeistofeigenschappen van alginaatoplossingen en geleringseigenschappen van polyvalente kationen te veranderen. Calcium kan ook worden gebruikt om onoplosbare alginaatvezels en -films te maken.

 

Toevoeging van calcium aan een alginaatsysteem kan de geleringseigenschappen aanzienlijk veranderen. Er moet echter worden opgemerkt dat als het calcium te snel wordt toegevoegd, dit kan leiden tot een te snelle lokale reactie, waardoor de uniformiteit van het hele systeem wordt aangetast en er een discontinue gel ontstaat. Probeer daarom een langzame oplossing van calciumzouten te gebruiken of voeg bijvoorbeeld natriumtripolyfosfaat of natriumhexametafosfaat als integrator toe om de snelheid van calcium te controleren.

 

Er worden verschillende principes gebruikt om de gelsterkte of geltijd te regelen:

 

(1) de toevoeging van een chelaatvormer verzwakt het gelvormende effect, maar een te lage toevoeging van chelaatvormer kan een discontinue gel produceren; (2) een lager calciumgehalte resulteert in een zachtere gel, en een hoger calciumgehalte resulteert in een hardere gel. Een te hoog calciumgehalte kan echter leiden tot het ontstaan van discontinue gels of precipitaten; (3) in een zuur systeem kan de toevoeging van langzaam oplosbare zuren de vorming van gels versnellen; (4) hoe hoger de viscositeit van alginaat, hoe brosser de gevormde gel; (5) hoe dichter het calciumgehalte bij de hoeveelheid chemische berekeningen ligt die nodig zijn voor de reactie met alginaat, hoe groter de kans op uitdrogingscontractie.

 

6. Chelaatvormer

 

De toevoeging van een chelaatvormer aan een alginaatoplossing dient om het te cheleren met restpolyvalente kationen en om te voorkomen dat het alginaat reageert met deze polyvalente kationen. Natriumalginaatoplossingen met een laag calciumgehalte vertonen zeer weinig verandering in viscositeit wanneer chelaatvormers worden toegevoegd. Wanneer daarentegen een calciumalginaat-natriumalginaatoplossing wordt toegevoegd aan een chelaatvormer, verandert de viscositeit aanzienlijk. De toevoeging van chelaatvormer kan de vloeistof van de alginaatoplossing dichter bij de newtoniaanse vloeistof brengen.

 

7. Monovalente zouten

 

De toevoeging van monovalente zouten vermindert de viscositeit van verdunde alginaatoplossing. De concentratie van monovalente zouten in de oplossing bereikt 0,1 mol/l, het grootste effect op de viscositeit. In de geconcentreerde oplossing is dit effect minder significant. De belangrijkste factoren die de rol van monovalente zouten op een alginaatoplossing beïnvloeden zijn: het type zout, de bron van alginaat, de polymerisatiegraad en de concentratie.

 

1. Geleerkenmerken en -methoden van alginaat

 

(I) Geleermechanisme

 

In de voedingsindustrie wordt alginaat voornamelijk gebruikt als geleermiddel en verdikkingsmiddel. In de toepassing van alginaat wordt geleren veel gebruikt. In water oplosbaar alginaat reageert met calciumionen en kan zeer snel gel vormen. Het mechanisme van gelvorming en de beïnvloedende factoren zijn echter complexer.

 

Alginaatgelvorming behoort tot chemische gelering. Ionische macromoleculen (zoals alginaat) in de aanwezigheid van hoogwaardige metaalionen kunnen gel vormen en er is geen relatie met de temperatuur. Zowel natriumalginaat als pectine met een laag estergehalte verkrijgen een speciaal soort gel door een chemische reactie met calciumionen terwijl ze crosslinks vormen. Algemeen wordt aangenomen dat deze verknoping het gevolg is van de interactie van twee carboxylgroepen op naburige polymeerketens met calciumionen om ionische bruggen of chelatie met calciumionen te vormen via hydroxyl- en carboxylgroepen op elk paar polymeerketens.

 

De eigenschappen van alginaat (zout) zijn voornamelijk afhankelijk van de viscositeit en de verhouding tussen mannuronzuur en guluronzuur (M/G); hoe hoger het moleculaire gewicht, hoe hoger de viscositeit en door de mate van afbraak van het moleculaire gewicht te regelen via de procesomstandigheden, is het mogelijk om verschillende viscositeitsklassen van alginaat te verkrijgen, maar de M/G-verhouding, die de grootte van het gelvormende vermogen bepaalt, is afhankelijk van de bron van de verschillende soorten.

 

Gewoonlijk wordt het hoge M-type gebruikt als verdikkingsmiddel, terwijl het hoge G-type wordt gebruikt als geleermiddel, omdat in de interpretatie van het "eierpak"-model van de alginaatgeleringstheorie, de aan guluronzuur gekoppelde fragmenten een ruimtelijke configuratie hebben die calciumionen accepteert, terwijl de mannuronzuurfragmenten de neiging hebben om lintvormig te zijn en minder snel calciumionen zullen accepteren. Calciumionen vormen een brosse gel met hoge sterkte met alginaat van het G-type met een goede thermische stabiliteit, die een thermisch onomkeerbare gel kan worden; Anderzijds is de gelsterkte van het hoge M-type hoger dan die van het hoge G-type wanneer de concentratie calciumionen laag is, en wanneer de concentratie calciumionen toeneemt, neemt de gelsterkte van het hoge G-type snel toe en wordt deze aanzienlijk hoger dan de gelsterkte van het hoge M-type; Wanneer de toename van de calciumionenconcentratie de maximale hoeveelheid die nodig is voor gelvorming overschrijdt, leidt dit juist tot een afname van de gelsterkte.

 

De concentratie calciumionen in het systeem heeft een grote invloed op het praktische gebruik van alginaat. Het toevoegen van verschillende hoeveelheden calciumionen aan de 0,5% concentratie van een hoge M natriumalginaatoplossing liet zien dat: de oplossing pseudoplastisch was bij 0-50 ppm, thixotroop bij 50-350 ppm en een gel begon te vormen bij 350 ppm of meer. Bij de toepassing van verschillende calciumzouten of chelaatvormers om de snelheid en tijd van gelvorming te regelen, werden vaak calciumzouten met verschillende oplosbaarheid gebruikt: zoals CaCL2, in de neutrale pH alle dissociëren in calciumionen, en kan snel reageren met het alginaat om een gel te vormen; Calciumsulfaat dihydraat, slechts een kleine hoeveelheid calciumionen dissociëren in calciumionen in de neutrale pH, maar in de zure pH kan worden gedissocieerd in alle de controle van de specifieke pH-omstandigheden, om slechts een bepaalde hoeveelheid calciumionen met alginaat in het systeem, en een bepaalde hoeveelheid calciumionen met de gel te behouden. Controle van de specifieke pH-omstandigheden om slechts een bepaalde hoeveelheid calciumionen in het systeem en alginaat reactie, de reactie van calciumionen zal worden verbruikt uit de verdere dissociatie van calciumsulfaat evenwicht zal worden aangevuld om dezelfde concentratie van calciumionen te handhaven; dicalciumfosfaat, de oplosbaarheid bij neutrale pH nul is, met de toename van de zuurgraad van het systeem, het aantal vrije calciumionen stijgen; het gebruik van chelaatvormers, zoals natriumpyrofosfaat, natriumcitraat, enz., en hun chelerend vermogen van calciumionen door de pH; gebruik van verzurende middelen zoals gluconzuur - natriumcitraat, enz. en het vermogen van chelerend calciumionen door de pH; gebruik van verzurende middelen zoals glucono-δ-lacton, waarvan de verzuringsgraad wordt geregeld door de temperatuur van het systeem; daarom kan het vakkundig gebruik van deze factoren worden gebruikt om de snelheid, tijd en sterkte van de gel te regelen.

 

De hoeveelheid calciumionen die nodig is voor de bereiding van gel hangt volledig af van de omstandigheden waaronder de gel wordt bereid. Bijvoorbeeld, bij een pH van 4,0 kan een gel worden gemaakt van een gegeven hoeveelheid alginaat met een chemisch berekende hoeveelheid calciumionen variërend van l0% tot 15%. Bij een pH van 7,0 is echter tweemaal de hoeveelheid calciumionen nodig (ongeveer 2% calcium per dosering natriumalginaat). Onder zure omstandigheden worden sommige carboxylgroepen geprotoneerd, waardoor de afstoting tussen de ketens vermindert en de totale hoeveelheid calcium die nodig is om de gel te vormen dus lager wordt.

 

De manier om de sterkte van de alginaatgel te verhogen is het verhogen van de concentratie alginaat of calciumionen en het verlagen van de temperatuur van het systeem (bevriezen). Om de sterkte van de alginaatgel te verzwakken, kunnen de volgende methoden worden gebruikt: verlaging van de concentratie alginaat of calciumionen, verhoging van de temperatuur van het systeem, verhoging van het gehalte aan oplosbare componenten in het systeem, toevoeging van polymeren met een hoge relatieve moleculaire massa en toevoeging van chelaatvormers.

 

(ii) Methoden voor gomvorming

 

Bijna alle oplosbare alginaten kunnen gels vormen en er zijn drie verschillende methoden om alginaten gels te laten vormen.

 

1. Dispersieve gelatine

 

Dispersieve coagulatie is de eenvoudigste techniek, d.w.z. er wordt een gel gevormd wanneer calciumionen diffunderen in het gehydrateerde alginaat. Omdat het diffusieproces langzaam verloopt, kan het alleen worden gebruikt voor dunne stroken, zoals paprikastroken, of om het oppervlak van uienringen te bedekken met een dunne laag gel. Als de calciumionenconcentratie in de gel wordt verhoogd, kan de dispersiesnelheid worden verhoogd. Hier zit echter een grens aan, want de meest gebruikte bron van calciumionen is calciumchloride en als de concentratie te hoog is, kan dit de smaak van het voedsel beïnvloeden. Een ander veelgebruikt stollingsmiddel is calciumlactaat, dat het nadeel heeft van een zeer lage oplosbaarheid in water (ongeveer 5%).

 

2. Interne coagulatie

 

Interne coagulatie vindt meestal plaats bij kamertemperatuur met een gecontroleerde afgifte van calcium uit het ingrediënt. Dit wordt vaak gebruikt bij de bereiding van fruit, vlees en veel koud bereide desserts. Calciumsulfaat (dat meestal twee watermoleculen bevat) en calciumwaterstoffosfaat zijn de meest gebruikte calciumbronnen. De hoeveelheid calcium die nodig is voor de alginaatmolecule hangt grotendeels af van de pH, het moleculaire gewicht, de grootte van het plasmapunt en de oplosbaarheid van het calciumzout zelf. Hoe kleiner de deeltjesgrootte en hoe lager de pH, hoe sneller het calcium vrijkomt. Calcium moet in de productie worden ingebouwd om de snelheid van het vrijkomen te beheersen, zodat de zeewiergel kan worden opgelost voordat de reactie tussen zeewiergel en calcium begint.

 

Als de hoeveelheid zeewiergom en calciumzout eenmaal is vastgesteld, verlaagt het verhogen van de hoeveelheid integrator de gelatiesnelheid. De resulterende gel is zwakker omdat de uiteindelijke verdeling van calciumionen tussen het alginaat en de integrator meer in het voordeel van de laatste is. Daarom is het gebruik van een integrator om de geleringsreactie te controleren alleen nodig als voortijdige gelering en onomkeerbaar scheuren van de gelstructuur tijdens het mengen voorkomen moeten worden. Het is duidelijk dat als efficiënte apparatuur voor snel mengen wordt gebruikt, slechts een kleine hoeveelheid integrerend middel nodig is en slechts een kleine hoeveelheid calciumzout wordt opgelost tijdens het mengen. In dit geval resulteert snelle coagulatie in een stevige gel. Typische integranten voor voedingsmiddelen zijn natriumhexametafosfaat, tetranatriumpyrofosfaat en natriumcitraat.

 

3. Gelatine koeling

 

De derde methode om een alginaatgel te bereiden is om de ingrediënten voor de gel, waaronder alginaat, calciumzouten, zuren en integratoren, op te lossen in heet water en de oplossing vervolgens te laten afkoelen om coagulatie mogelijk te maken. Hoewel de calciumionen die nodig zijn voor de stollingsreactie al in oplossing zijn met het alginaat, kunnen ze niet stollen bij hoge temperaturen omdat de ketens van alginaat lineair worden als er te veel warmte is. Alleen als die oplossing wordt afgekoeld, kan de interne associatie van de ketens, veroorzaakt door het calcium, worden gerealiseerd. In tegenstelling tot de gel van gelatine is de gel van alginaat onomkeerbaar bij verhitting, zodat het gebruikt kan worden voor snoepgoed in sommige gebieden waar hogere omgevingstemperaturen voldoende zijn om de gel van gelatine te laten smelten. De rol van calciumzouten en integratoren in dergelijke systemen is dezelfde als in de hierboven beschreven interne gelering.

 

Het uitdrogende krimpeffect of waterverlies in dergelijke gels is minimaal. Dit komt door de stabiliteit die wordt veroorzaakt door het calcium dat nodig is om de gel te vormen, waardoor alle alginaatmoleculen een thermodynamisch stabiel netwerk kunnen vormen terwijl ze de gel vormen.

 

Bij diffuse coagulatie zijn het de alginaatmoleculen die het eerst in actie komen in de nabijheid van de calciumionen in het stollingsmiddel, terwijl bij interne coagulatie het de alginaatmoleculen zijn die het eerst in actie komen in de nabijheid van de kleine plasma's van de opgeloste calciumzouten. Bij diffuse of interne condensatie hebben de alginaatmoleculen dus geen kans om tijdens het hele proces in een rechte lijn op te stellen, waardoor hun gelnetwerk op een onstabiele basis wordt opgebouwd. Deze instabiliteit verergert in het algemeen het krimpen van de gel en het samentrekken door uitdroging.

 

In overeenstemming met de bovenstaande drie methoden, in specifieke voedselverwerkingstoepassingen, kan de gelvormingsmethode ook worden onderverdeeld in (1) infiltratiemethode: door de calciumionen voortdurend doordringen in de alginaatoplossing en een gel worden, zoals voor fruitconservering (zal het fruit eerst door de natriumalginaatoplossing en vervolgens in de calciumhoudende ionen in de oplossing, het oppervlak van het fruit dat de vorming van een gel, drogen dat is om een dunne film en dus voorkomen dat het fruit van de ademhaling). (2) Mengmethode: voeg hoog G-type natriumalginaat en enigszins oplosbare calciumzouten (in een neutraal pH-systeem) of onoplosbare calciumzouten (in een zuur pH-systeem) toe aan het systeem en regel de gelkenmerken door de temperatuur, zuurgraad, effectieve calciumconcentratie en reactietijd te veranderen; zoals voor de reorganisatie van gehakt (94% gehakt, 0..9% natriumalginaat met een hoog G-type, 0,09% natriumpyrofosfaat, 0,9% calciumsulfaatdihydraat en 4% water. De dissociatie van calciumsulfaat wordt onderbroken door de vorming van een gel van calciumionen en natriumalginaat en het is noodzakelijk om steeds meer calciumionen te dissociëren, en het mengsel wordt in een vat met een bepaalde vorm geplaatst en na de nodige tijd wordt een goed gestructureerd heel stuk vlees verkregen). Een andere methode waarbij een mengsel van twee fasen, A en B, in een zuur systeem wordt gebruikt om een filament van fruitglas te maken, is ook nuttig om de specifieke toepassing te begrijpen.

 

Dicalciumfosfaat in fase A reageert niet met natriumalginaat om een gel te vormen onder neutrale omstandigheden, en wanneer de twee fasen worden gemengd door middel van snel roeren en vervolgens geëxtrudeerd door een lange buis poreuze spuitmond, is een glasachtige filamenteuze gel gevormd omdat de twee-fasen menging het systeem verandert in een zuur systeem, en het dicalciumfosfaat begint calciumionen vrij te geven om te reageren met het natriumalginaat om een gel te vormen, en de sterkte van de gel stijgt met de migratie van de tijd van transport op de transportband. (3) koelmethode: door de hoge temperatuur, intense intermoleculaire Brang beweging kan niet maken calciumionen en natrium alginaat een gel structuur regeling te vormen, zodat alle benodigde componenten kunnen worden toegevoegd aan de hoge temperatuur oplossing systeem, om de oplossing temperatuur daalt tot het gel-punt, dat wil zeggen, de vorming van warmte zal niet smelten, zelfs als verwarmd thermisch onomkeerbare gel.

 

Bovendien kunnen alginaat en andere voedselgels die compatibel zijn met hoge ester pectine worden gevormd in het systeem bevat geen calciumionen bij de vorming van thermisch onomkeerbare gel, voor de productie van caloriearme jam; en hoge ester pectine alleen kan worden in het systeem met een hoog suikergehalte om een gel te vormen.

 

Ten zesde, de rol van alginaat en eiwit tussen de

 

Alginaat kan, net als andere wateroplosbare gels, samenwerken met eiwitten. Deze werking kan vooral gebruikt worden voor het neerslaan van eiwitten. Over het algemeen wordt aangenomen dat bij de gecontroleerde werking van alginaat en eiwitten waterstofbruggen en van der Waals krachten belangrijke factoren zijn. Het hangt ook af van de lading die het macromolecuul draagt, waarbij de maximale interactie optreedt bij het kleinste punt van lading. Metingen van de viscositeit van alginaat-eiwit systemen bij verschillende pH laten zien dat wanneer de pH verlaagd wordt tot dicht bij het eiwit-isopunt, de viscositeit van het systeem toeneemt door de vorming van oplosbare complexen. Als de pH verder verlaagd wordt, treedt neerslag van het complex op door het verlies van alle gedragen lading. Naast het gebruik om eiwitten te laten neerslaan, kan alginaat ook gebruikt worden om eiwitneerslag onder de juiste omstandigheden te remmen. Onder het iso-elektrische punt van eiwitten kan de toevoeging van een geschikte hoeveelheid alginaat het iso-elektrische punt verlagen en de neerslag van eiwitten remmen om de eiwitten in oplossing te houden. Bij een lagere pH (pH 3,5 tot 4,0) heeft alginaat een groter vermogen om eiwitten te laten neerslaan dan pectine en carboxymethylcellulose, wat voornamelijk komt doordat in de keten van de alginaatmolecule de lading die wordt gedragen door de eindgroep van elke eenheid hoger is dan die van zowel pectine als carboxymethylcellulose. Daarnaast is de ruimteconfiguratie ook een belangrijke factor.

 

Zeven, alginaat in de voedingsindustrie toepassingen

 

De belangrijkste soorten alginaat die in de voedingsindustrie worden gebruikt zijn: natriumalginaat, kaliumalginaat, calciumalginaat en propyleenglycolalginaat. De belangrijkste rol van alginaat in de voedselverwerking is gelering, d.w.z. de vorming van eetbare gels. Ten tweede worden de verdikkende en filmvormende eigenschappen van alginaten ook veel gebruikt in de voedingsindustrie. Natriumalginaat wordt in de voedingsindustrie vaak gebruikt als verdikkingsmiddel (sauzen, saladedressings, verdikking van vruchtendranken, etc.), stabilisator (in ijs), filmvormer (gebruikt in sandwichgebak, bevroren vis, vlees, etc. om waterinfiltratie te voorkomen, verpakking van snoep tegen vastplakken, fruitconservering) en watervasthoudende agent (gebruikt in bevroren producten en zuivelproducten, bevroren snoepjes), enzovoort.

 

(I) De hoofdrol van alginaat in voedsel

 

1. Stabilisatie

 

Natriumalginaat in plaats van zetmeel, gelatine voor ijsstabilisator, kan de vorming van ijskristallen controleren, de textuur van roomijs verbeteren, maar ook de suiker-watersorbet, ijs en fruitdauw, bevroren melk en andere gemengde dranken stabiliseren. Veel zuivelproducten, zoals geraffineerde kaas, guandan room, kaas, enz. Het stabiliserende effect van natriumalginaat kan de adhesie van voedsel en verpakking verhinderen, kan als zuivelsieradendekking worden gebruikt, die het stabiel kan maken en het berijpen van deeg het barsten kan verhinderen.

 

2. Indikken

 

Natriumalginaat kan worden gebruikt in salade (een soort koolsla) saus, pudding (een soort zoete snacks), jam, ketchup en ingeblikte producten van de verdikkingsmiddel, om de stabiliteit van de producteigenschappen te verbeteren, de vloeibare kwel te verminderen.

 

3.Hydratatie

 

Voeg natriumalginaat toe in de productie van noedels, vermicelli, rijstmeel kan de adhesie van de productorganisatie verbeteren, zodat het sterk is, buigzaam, verminder het tarief van breuk, vooral voor het glutengehalte van lagere bloem, het effect duidelijker is. Voeg natriumalginaat toe aan brood, gebak en andere producten, kan de interne organisatie van het product uniformiteit en water holding effect te verbeteren, verlengen de opslagtijd. Toegevoegd in de bevroren zoetwarenproducten kan thermische fusie beschermende laag te bieden, verbeteren de smaak ontsnappen, verbeteren het smeltpunt van de prestaties.

 

4.Gelatine

 

Natriumalginaat kan worden gemaakt in een verscheidenheid aan gelvoedsel, een goede colloïdale vorm behouden, geen slijm of krimp, geschikt voor bevroren voedsel en kunstmatig imitatievoedsel. Het kan ook worden gebruikt om fruit, vlees, gevogelte en aquatische producten te bedekken als een beschermende laag, zonder direct contact met de lucht om de opslagtijd te verlengen. Het kan ook worden gebruikt als een zelfcoagulerende vormende agent voor glazuur van brood, vullende vuller, coatinglaag van snoepgoed, ingeblikt voedsel, enz. Bij hoge temperatuur, bevriezing en zuur medium kan het nog steeds de originele vorm behouden. Kan ook worden gemaakt in plaats van agar met elasticiteit, niet-klevende tanden, transparante kristalsnoepjes.

 

(B) de specifieke toepassing van alginaat in levensmiddelen

 

1. Toepassing in ijs

 

Gebruik natriumalginaat in plaats van gelatine, zetmeel en andere koude drank voedsel stabilisatoren, kan maken de ingrediënten uniform gemengd, gemakkelijk te mengen en op te lossen, in het bevriezen kan worden aangepast om te stromen, zodat ijsproducten hebben een vlotte verschijning en smelten kenmerken, maar ook zonder verouderingstijd, uitbreiding tarief is ook groter, het product textuur is glad, delicaat, goede smaak, de dosering is ook lager dan de andere algemeen gebruikte stabilisatoren.

 

2. Toepassing in bakkerijproducten

 

Door natriumalginaat toe te voegen aan gebakken voedsel kan de kwaliteit sterk verbeteren. Gebruikt bij de productie van koekjes, loempia's kan verminderen de verpletterende snelheid, het testresultaat is dat de verpletterende snelheid kan worden verminderd door 70% tot 80%, het uiterlijk van het product is glad, vochtbestendig te verbeteren; wanneer toegepast op de productie van brood, taart kan ze krijgen verdere uitbreiding, volumevergroting, textuur los, verminderen de plakjes bij de val van het deeltje puin, maar ook om veroudering te voorkomen, het verlengen van de bewaringstermijn.

 

3. Toepassing in zuivelproducten en dranken

 

Op dit moment is yoghurt als een hoge voedingswaarde van koemelk erg populair onder consumenten, en yoghurt is ook een van de belangrijke bronnen van nuttige melkzuurbacteriën. Het is aan melk door microbiële (meestal melkzuurbacteriën) fermentatie, zodat het een speciale smaak van zuivelproducten produceert. Soms wordt er vruchtensap aan toegevoegd om de voedingswaarde en smaak te verhogen. Alginaat kan een stabiliserend effect hebben op yoghurtproducten in een breed pH-bereik, in het bereik van pH 3,9 tot 4,9, kan deze rol spelen. Bevroren karnemelk gestabiliseerd met alginaat heeft een goede textuur zonder plakkerigheid of stijfheid, en is plakkerig en traag bij het roeren. Alginaat kan ook het fenomeen van viscositeitsverlies in het sterilisatieproces van yoghurtproducten voorkomen. Voeg 0,25% tot 2% alginaat toe aan melk en de eindproducten worden 30 dagen bij hoge temperatuur bewaard en de smaak verandert niet. Naast yoghurtproducten kunnen ook andere dranken alginaat gebruiken. Er kan bijvoorbeeld een knapperige, fruitige siroop worden gemaakt van natriumalginaat en sacharine, aangevuld met ingrediënten. Deze siropen hebben een zachte, gelijkmatige en goede smaak en zijn stabiel en niet snel gelaagd.

 

4. Toepassing in koude voeding en snacks

 

Alginaat heeft de eigenschap om gemakkelijk gel te vormen, zodat het op grote schaal kan worden gebruikt bij de productie van zoete snacks, specifiek voor de productie van koude melkpudding, taartmap, bevroren snoepjes. Natriumalginaat en suiker gemengd met water oplossen, voeg geplet fruit met kleur, kruiden en andere additieven, en voeg dan eetbare calcium organisch zuur zoutoplossing, de vorming van gel, in 70 ~ 100 ℃ onder de warmte gedurende 2 minuten, kan worden gemaakt van heerlijke fruit snoepjes.

 

5. Toepassing in pastaproducten

 

Aangezien natriumalginaat sterk hydrofiel en adhesief is, kan het worden toegevoegd aan noedels, noedels en andere noedelproducten om de taaiheid van de producten te verbeteren, het percentage breuk te verminderen, niet kleverig na het koken, geen rotte soep, opslagweerstand en goede smaak. Vooral voor meel met een laag glutengehalte is het effect beter.

 

6. Toepassing in bier en andere alcoholische dranken

 

Natriumalginaat toevoegen aan bier kan een stabiliserend effect hebben op het bierschuim, en de transparantie wordt ook verhoogd, de bewaartijd wordt verlengd, in andere alcoholische dranken zoals sake, fruitwijnen en champagne en andere alcoholische dranken vaak te wijten aan de aanwezigheid van meer zuur en pigmentatie en troebelheid, als je een geschikte hoeveelheid natriumalginaat toevoegt, kan heel goed zijn om een rol te spelen in de verduidelijking. Daarnaast kan alginaat ook tannines en stikstofhoudende stoffen in wijn verwijderen.

 

7. Toepassing in kunstmatige voeding

 

De toepassing van alginaat kan kunstmatige jam, margarine, kunstmatige darmdeklaag en kunstmatig fruit en ander kunstmatig voedsel ook produceren. Zolang de vereiste zoetstof en voedsel het kleuren, kruiden in de oplossing van natriumalginaat, goed mengen, calcium toevoegen, in een korte periode van tijd een goede kunstmatige jam kan vormen; alginaat kan als verdikkingsmiddel of emulgator voor margarine worden gebruikt, gewoonlijk gebruikend propyleenglycolalginaat, en soms ook gebruikend natriumalginaat.