海藻酸盐在食品工业中有哪些应用？

Quick answer: For plasticizers, preservatives, whitening agents, and related specialty chemicals, buyers usually compare specification fit, processing behavior, and compliance needs together instead of deciding only by price.

藻酸和藻酸盐是一种多糖类物质，主要从褐藻（Phaeophyceae）中提取，这些褐藻包括Lamiaria hyperborea、L. digitata、Ecklonia maxima、Macrocystis pyrifera、Ascophyllum nodosum、Fucus serratus和其他种类的海藻。Ascophyllum nodosum、Fucus serratus 和其他种类的海藻。海藻酸和海藻酸盐是中国海藻产业的主要产品。根据其性质，主要可分为水溶性胶质和不溶性胶质两大类。水溶性海藻酸包括海藻酸的一价盐（海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵等）、海藻酸的二价盐（海藻酸镁、海藻酸汞）和海藻酸衍生物；水不溶性海藻胶包括海藻酸、海藻酸的二价盐（镁盐、汞盐除外）和海藻酸的三价盐（海藻酸铝、铁、铬等）。其中使用最广泛的是海藻酸钠、海藻酸钙和海藻酸丙二醇。

 

这种海藻酸存在于海藻的细胞壁中，天然状态下是不溶性海藻酸（钙、镁、钠、钾）盐的混合物。商业提取时，先用酸处理使其转化为不溶性海藻酸，然后用碱处理形成可溶性海藻酸溶液，再经过提纯、过滤等多道工序，通过添加不同的物质可获得不同的商业海藻酸胶。海藻酸通过酸处理获得，海藻酸钙通过 CaCl2/CaCO3 处理获得，海藻酸钠通过 Na2CO3 处理生成，海藻酸铵通过碳酸中和生成。海藻酸与环氧丙烷反应可生成海藻酸的另一种重要化学修饰衍生物--海藻酸丙二醇酯（PGA）。海藻酸因其独特的凝胶特性以及增稠、稳定、乳化、分散和成膜能力，被广泛应用于食品和制药行业。

 

图 I：海藻酸盐的化学成分和结构

 

海藻胶或海藻酸是褐藻的主要多糖结构成分。海藻酸聚合物由两种单体组成：β(1→4)-D-甘露糖酸单元和α(1→4)-L-古鲁糖酸单元，这两种单体交替结合成为三种不同的结构链段，具体如下：由甘露糖酸组成的链段（-M-M-M-M-）；由古卢糖酸组成的链段（-G-G-G-G-）；以及由两种单体交替组成的链段（M-G-M-M-G）；由古卢糖酸组成的链段（-G-G-G-G-）；以及由两种单体交替组成的链段（M-G-M-G）。海藻胶的聚合物分子由这三个链段组成。分子量可高达 200,000 个分子。单体与链段的比例各不相同，取决于海藻酸盐的原材料。不同来源的海藻酸含有不同比例的甘露糖醛酸（M）和古鲁糖醛酸（G），因而具有不同的用途和特性。在一个分子中，它可能只包含一个乙醛酸连续链段，也可能是由两个乙醛酸链段组成的嵌段共聚物。分子中两种葡萄糖醛酸比例的变化以及位置的不同会直接导致海藻酸特性的差异，如粘度、胶凝特性和离子选择性。

 

聚谷氨酸链段比聚曼脲酸链段更坚硬，在溶液中的向列容积更大，而由不同种类的乙醛酸链节组成的链段比仅由上述两种乙醛酸组成的链段具有更好的柔韧性，在溶液中的向列容积更小。在其他条件相同的情况下，海藻酸分子链段的刚性越大，配制溶液的粘度越大，形成的凝胶的脆性也越大。

 

每种海藻都含有其不同结构的海藻凝胶，海藻凝胶的特殊结构对其性能有很大影响，尤其是对存在钙离子时的胶凝效果。聚谷氨酸链段与钙离子结合力很强，形成完全聚合的网状结构。聚甘露聚糖酸链段虽然也与钙离子结合，但没有那么强。钙离子优先与古醛酸结合，同时也与两个不同链段之间的古醛酸残基很好地结合。不同分子上许多链段之间的复杂结合共同形成完整的网状结构，形成凝胶。分子量高、钙含量低或葡萄糖醛酸组成链段高的海藻胶形成的凝胶较硬，具有良好的胶凝性能，一般在食品中用作胶凝剂。相反，分子量低、钙含量高或含有高甘露糖酸组成的链段的海藻胶常被用作食品中的增稠剂。

 

海藻酸的化学衍生物

 

海藻酸可以通过后期的化学改性工艺制成多种衍生物。海藻酸丙二醇酯（PGA）是最典型的衍生物之一，也已实现工业化生产，大量海藻酸衍生物得到应用。PGA具有酸稳定性，能防止钙等高价金属离子引起的沉淀，在一些酸性食品的应用中具有明显优势。

 

此外，海藻酸盐还可与有机胺反应生成海藻酸铵盐。可使用的有机胺包括：三乙醇胺、三异丙基胺、丁胺、二丁基胺和二戊基胺。海藻酸铵还可以通过 PGA 与伯胺（如氨、乙醇胺、乙二胺、乙胺、丙胺、异丁胺和丁胺）反应来生产，但不易与仲胺反应。工业化生产海藻酸铵一般是用氨或碳酸铵中和海藻酸。目前，虽然已能合成醋酸藻酸盐和硫酸藻酸盐，但尚未应用于实际。用氯乙酸和碱处理海藻酸钠可以制得羧甲基海藻酸，还可以合成一系列烃基海藻酸二醇酯。环氧乙烷与海藻酸反应可生成海藻酸 2-羟乙基酯。

 

第三，藻酸盐的物理特性

 

商业上有用的水溶性海藻包括海藻酸的单价盐（海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵）、海藻酸钙、海藻酸铵钙混合盐、海藻酸和海藻酸丙二醇酯。

 

海藻酸作为一种亲水性多糖物质，很容易从大气中吸收水分，因此平衡含水量与相对湿度有关。海藻酸在室温或更低温度下具有良好的干燥储存稳定性，因此海藻酸产品应储存在阴凉干燥处。

 

海藻酸盐是一种亲水性高分子聚合物，当它被放入水中时，如果不进行搅拌，胶粒可能会结块，其中心部分不易被水润湿，导致溶解缓慢，给使用带来麻烦。在生产中一般采用高剪切溶解法，即在不停的高速搅拌下，将胶粉慢慢加入水中，继续搅拌直至成为稠胶。在溶解过程中适当加热，或加入适量的糖等干粉搅拌分散后再加入水中，也有助于海藻酸盐的溶解。

 

(i) 藻酸盐

 

海藻酸，分子式（C6H7O6H）n，白色或淡黄色粉末，不溶于冷水，溶于碱性溶液，不溶于有机溶剂。3% 水悬浮液的 pH 值为 2.0-3.4，以钙盐沉淀。海藻酸是从海藻（如海带、大型藻类等）中提取的一种聚葡萄糖醛酸，在食品工业中可用作稳定剂、增稠剂、乳化剂和凝胶形成剂，可用作冰淇淋、酱料、果酱、面包、面条、鲜奶油、汤等的增稠稳定剂；冷冻食品的解冻调节剂。还可用作冷冻食品的解冻调节剂；软饮料的悬浮剂；烘焙食品的涂层剂；布丁和喷雾干燥奶油粉的乳化剂。布丁和喷雾干燥奶油粉的乳化剂。海藻酸还可用于医药保健品行业，作为抗肥胖剂和治疗胃病的新型制剂具有较大的医用价值，同时，它也是生产海藻酸丙二醇酯、海藻酸三乙胺、海藻酸二钠（PSS）等的重要原料。

 

(B) 海藻酸钠

 

海藻酸钠，又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，为白色或淡黄色粉末或颗粒，无臭、无味，易溶于水，其水溶液为粘稠胶体，不溶于乙醇等有机溶剂。分子式为 C5H7O4COONa)n。广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等行业。它在食品工业中主要用作稳定剂、增稠剂、乳化剂、分散剂和凝固剂，用于冷饮、糕点、糖果、速溶饮料和食品等的加工。特别是自 20 世纪 80 年代以来，海藻被用于食品加工。特别是自 20 世纪 80 年代以来，海藻酸钠在食品中的应用不断扩大。海藻酸钠不仅是一种安全的食品添加剂，还可用作仿生食品或食疗食品的基础材料。由于它实际上是一种天然膳食纤维，有报道称它能延缓脂肪酸和胆盐的吸收，具有降低血清胆固醇、血甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病和肥胖症等现代疾病。它能抑制体内锶、镉、铅等有害金属在肠道的蓄积。正是由于褐藻酸钠的这些重要作用，它在国内外越来越受到重视。

 

(III) 海藻酸钾

 

海藻酸钾分子式：(C6H7O6K)n，性状：白色至淡黄色不规则粉末，无臭、无味，易溶于水形成粘稠溶液，不溶于乙醇或乙醇含量高于 30%（重量）的水醇溶液，不溶于氯仿、乙醚和 pH 值小于 3 的酸。海藻酸钾一般可通过海藻酸与碳酸钾或氢氧化钾反应获得。

 

根据中国 GB2760 标准，可用作罐头、冰淇淋、面条和其他食品的稳定剂和增稠剂。用途：主要用于医药和食品工业。海藻酸钾是从海藻中提取的一种天然多糖类碳水化合物，据报道具有降血脂、降血糖、降胆固醇等功效。它主要用于药品和保健食品。

 

(IV) 海藻酸铵

 

海藻酸铵为白色至淡黄色纤维状粉末或粗粉末，几乎无臭无味，缓慢溶于水形成粘稠胶体溶液，不溶于乙醇和乙醇含量高于 30%（重量）的水醇溶液，不溶于氯仿、乙醚和 pH 值小于 3 的酸性溶液。其工业生产方法一般是用氨水或碳酸铵中和海藻酸盐。

 

(E) 海藻酸钙

 

海藻酸钙，分子式：[(C6H7O6)2Ca]n：(C6H7O6)2Ca]n，白色至淡黄色不定形粉末，无臭、无味，不溶于水和有机溶剂，不溶于乙醇。慢溶于多磷酸钠、碳酸钠溶液和钙化合物溶液。其工业体系一般由海藻酸盐与氢氧化钙或碳酸钙反应而得。

 

四、海藻酸盐的流变特性及影响因素

 

海藻酸盐的粘度与凝胶能力之间没有相关性，在实际应用中，增稠与弱凝胶之间没有明确的界限，少量钙离子的存在可使粘度增加，而大量钙离子则使溶液变成凝胶。纯海藻酸盐溶解在蒸馏水中会形成具有高流动性的均匀溶液。影响海藻酸溶液流动性的物理因素包括温度、剪切速率、聚合物粒度、浓度以及与蒸馏水混溶的溶剂。影响海藻酸盐溶液的化学因素包括：pH 值、螯合物、各种阳离子和季胺化合物。

 

(i) 藻酸盐溶液的流变特性

 

海藻酸溶液的浓度是影响海藻酸溶液流变特性的重要因素。例如，中等粘度的海藻酸钠溶液，当浓度为 0.5% 时，在低剪切速率范围内表现为牛顿流体特性，在高剪切速率上则表现为非牛顿流体特性；但当浓度为 2.5% 时，在低剪切速率和高剪切速率下均表现为非牛顿流体特性。同样，海藻酸丙二醇酯的 3% 溶液在很宽的剪切速率范围内都表现出剪切变稀；而当浓度为 l% 或更低时，溶液的粘度几乎稳定，在剪切速率低于 lOO s-1 时不会表现出剪切变稀。

 

海藻酸钠具有较高的分子量和分子刚度，即使浓度较低，也能获得高表观粘度的溶液。

 

在整个剪切速率范围内，中等粘度海藻酸钠和海藻酸钾的粘度-剪切曲线是一致的。低粘度 PGA 和海藻酸钠的粘度-剪切曲线在高于 10,000 s-1 的剪切速率范围内基本重叠，仅在较低的剪切速率下才出现分叉。

 

(II) 影响海藻酸溶液流变特性的因素

 

1. 温度

 

温度升高时，海藻酸溶液的粘度降低，温度每升高 5.6℃，粘度降低约 12%。如果不是长时间处于高温下，温度降低时粘度可以恢复。加热会导致海藻酸盐热降解，其程度与温度和时间有关。虽然降低海藻酸溶液的温度会增加粘度，但不会产生凝胶，海藻酸溶液会被冻结，然后解冻，再解冻，其粘度不会发生变化。

 

2.溶剂

 

加入少量与水混溶的非水性溶剂，如乙醇、乙二醇或丙酮，会增加海藻酸溶液的粘度，最终导致海藻酸沉淀。海藻酸溶液对这些溶剂的允许限度受海藻酸来源、聚合度、存在的阳离子类型和溶液浓度的影响。

 

3. 浓度

 

与大多数其他食品凝胶类似，海藻酸钠、海藻酸铵、海藻酸钾和 PGA 等海藻酸盐的粘度会随着其在水溶液中浓度的增加而增加。当然，不同粘度等级的海藻酸盐在粘度增加方面存在很大差异。

 

4.pH

 

一般来说，海藻酸盐在酸性条件下比较稳定，尤其是 PGA。PGA 的 pH 值应降低到 3.0 时才可能凝胶，高于 7.0 时会皂化分解，而 pH 值在 3.0-7.0 时相当稳定，因此 PGA 非常适合应用于酸性食品。

 

5.凝胶化

 

海藻酸能与许多高价阳离子（镁除外）发生反应，产生交联。当多价阳离子含量增加时，海藻酸溶液会变稠并形成凝胶，最终析出。

 

所有藻酸盐凝胶都是藻酸盐分子之间相互作用的结果，它们在热效应下不可逆。凝胶的结构和强度可通过选择适当的胶凝剂来调整。

 

锌、铝、铜等多价金属离子在过量氨的作用下会与海藻酸盐生成络合物。当氨从该体系中去除时，就会产生不溶性的海藻酸。钙最常用于改变海藻酸溶液的流动性和多价阳离子的胶凝特性，钙还可用于制备不溶性海藻酸纤维和薄膜。

 

在海藻酸盐体系中添加钙可显著改变其胶凝特性。但必须注意的是，如果钙盐添加过快，可能会导致局部反应过快，影响整个体系的均匀性，产生不连续的凝胶。因此，应尽量选用溶解速度较慢的钙盐，或添加如三聚磷酸钠或六偏磷酸钠之类的整合剂，以控制补钙速度。

 

用于控制凝胶强度或凝胶时间的几个原则是

 

(1) 添加螯合剂会削弱凝胶的生成效果，但螯合剂添加量过低可能会产生不连续的凝胶；(2) 降低钙含量会使凝胶更软，增加钙含量会使凝胶更硬。然而，过量的钙削减会导致产生不连续的凝胶或沉淀；（3）在酸性体系中，加入可缓慢溶解的酸会加速凝胶的形成；（4）海藻酸的粘度越高，形成的凝胶越脆；（5）钙含量越接近与海藻酸反应所需的化学计算量，产生脱水收缩的可能性就越大。

 

6. 螯合剂

 

在海藻酸溶液中添加螯合剂的作用是螯合残留的多价阳离子，防止海藻酸与这些多价阳离子发生反应。添加螯合剂后，钙含量低的海藻酸钠溶液的粘度变化很小。相反，当海藻酸钙-海藻酸钠溶液中加入螯合剂时，粘度会发生显著变化。添加螯合剂可使海藻酸溶液的流体更接近牛顿流体。

 

7. 一价盐

 

加入单价盐会降低稀海藻酸盐溶液的粘度。溶液中的单价盐浓度达到 0.1 mol/L 时，对粘度的影响最大。在浓溶液中，这种影响就不那么明显了。影响单价盐对海藻酸溶液作用的主要因素有：盐的类型、海藻酸的来源、聚合度和浓度。

 

1. 海藻酸盐的凝胶特性和方法

 

(I) 凝胶化机制

 

在食品工业中，海藻酸盐主要用作胶凝剂和增稠剂。在海藻酸盐的应用中，胶凝剂被广泛使用。水溶性海藻酸盐与钙离子发生反应，可以很快形成凝胶。然而，凝胶形成的机理及其影响因素较为复杂。

 

海藻酸凝胶的形成属于化学凝胶作用。离子型大分子（如海藻酸）在高价金属离子存在下可形成凝胶，且与温度无关。海藻酸钠和低酯果胶都是通过与钙离子发生化学反应而形成交联，从而获得一种特殊的凝胶。一般认为，这种交联是由于相邻聚合物链上的两个羧基与钙离子相互作用，形成离子桥，或通过每对聚合物链上的羟基和羧基与钙离子螯合。

 

海藻酸（盐）的特性主要取决于其粘度和甘露糖酸与古洛糖酸的比例（M/G）；分子量越大，粘度越高，通过工艺条件控制分子量降解程度，可以获得不同粘度等级的海藻酸，然而，决定其凝胶形成能力大小的 M/G 比例则取决于不同品种的来源。

 

通常，高 M 型海藻酸通常用作增稠剂，而高 G 型海藻酸则用作胶凝剂，这是因为在海藻酸凝胶化理论的 "蛋盒 "模型解释中，与古洛糖酸连接的片段具有接受钙离子的空间构型，而甘露糖酸片段往往呈带状，不太容易接受钙离子。钙离子与热稳定性良好的高 G 型海藻酸盐形成高强度脆性凝胶，可成为热不可逆凝胶；另一方面，当钙离子浓度较低时，高 M 型的凝胶强度高于高 G 型，随着钙离子浓度的增加，高 G 型的凝胶强度迅速上升，并显著超过高 M 型的凝胶强度；当钙离子浓度的增加超过凝胶形成所需的最大值时，反而会导致凝胶强度下降。

 

体系中钙离子的浓度对海藻酸盐的实际使用有很大影响。在 0.5% 浓度的高 M 值海藻酸钠溶液中加入不同量的钙离子，结果表明：溶液在 0-50ppm 水平时呈假塑性，在 50-350ppm 水平时呈触变性，在 350ppm 或更高水平时开始形成凝胶。在应用不同的钙盐或螯合剂来控制凝胶形成的速度和时间时，常用的钙盐具有不同的溶解度：如 CaCL2，在中性 pH 下全部离解为钙离子，并能迅速与海藻酸盐反应形成凝胶；二水硫酸钙，在中性 pH 下只有少量钙离子离解为钙离子，而在酸性 pH 下可全部离解，在控制特定 pH 的条件下，仅保持一定量的钙离子与海藻酸盐在体系中结合，并保持一定量的钙离子与凝胶结合。控制特定的 pH 值条件，使体系中只保持一定量的钙离子与海藻酸反应，反应消耗的钙离子将从硫酸钙的进一步解离平衡中得到补充，以保持相同的钙离子浓度；磷酸二钙，其在中性 pH 下的溶解度为零，随着体系酸度的增加，游离钙离子的数量上升；使用螯合剂，如焦磷酸钠、柠檬酸钠等。,其对钙离子的螯合能力受 pH 值的影响；使用葡萄糖酸-柠檬酸钠等酸化剂，其对钙离子的螯合能力受 pH 值的影响；使用葡萄糖酸-δ-内酯等酸化剂，其酸化程度受体系温度的控制；因此，巧妙地利用这些因素可以用来控制凝胶的速度、时间和强度。

 

制备凝胶所需的钙离子量完全取决于凝胶的制备条件。例如，在 pH 值为 4.0 时，用一定量的海藻酸钠制备凝胶，钙离子的化学计算量为 l0% 至 15%。然而，在 pH 值为 7.0 时，所需的钙离子量是原来的两倍（按海藻酸钠用量计算，钙离子量约为 2%）。在酸性条件下，一些羧基被质子化，减少了链间斥力，从而降低了形成凝胶所需的钙离子总量。

 

提高藻酸盐凝胶强度的方法是增加藻酸盐或钙离子的浓度以及降低体系的温度（冷冻）。要减弱藻酸盐凝胶的强度，可采用以下方法：降低藻酸盐或钙离子的浓度，提高体系的温度，增加体系中可溶性成分的含量，添加高相对分子质量的聚合物，以及添加螯合剂。

 

(ii) 成胶方法

 

几乎所有可溶性藻酸盐都能形成凝胶，有三种不同的方法可以使藻酸盐形成凝胶。

 

1. 分散凝胶

 

分散凝固法是最简单的技术，即钙离子扩散到水合海藻酸盐中形成凝胶。由于扩散过程缓慢，因此只能用于制作薄条，如甜椒条，或在洋葱圈表面涂上一层薄薄的凝胶。如果增加凝胶中钙离子的浓度，就能提高扩散速度。但这是有限度的，因为最常用的钙离子源是氯化钙，浓度过高会影响食物的风味。另一种常用的助凝剂是乳酸钙，其缺点是在水中的溶解度非常低（约 5%）。

 

2. 内凝血

 

内部凝固一般在室温下进行，钙从配料中可控释放。这通常用于制作水果、肉类和许多冷制甜点。硫酸钙（通常含有两个水分子）和磷酸氢钙是最常用的钙源。海藻酸分子所需的钙比例主要取决于 pH 值、分子量、等离子点的大小和钙盐本身的溶解度。粒径越小，pH 值越低，钙的释放速度就越快。钙需要在生产过程中加入，以控制释放速度，这样海藻凝胶才能在海藻凝胶和钙之间的反应开始之前溶解。

 

一旦确定了海藻胶和钙盐的用量，增加整合剂的用量就会降低凝胶化速度。由于钙离子在海藻酸盐和整合剂之间的最终分布更偏向于后者，因此生成的凝胶更弱。因此，只有在混合过程中需要防止过早凝胶化和凝胶结构不可逆破裂时，才有必要使用整合剂来控制凝胶化反应。显然，如果使用高效的快速混合设备，只需要少量的整合剂，在混合过程中只需溶解少量的钙盐。在这种情况下，快速凝结会产生坚固的凝胶。用于食品的典型整合剂是六偏磷酸钠、焦磷酸四钠和柠檬酸钠。

 

3. 冷却凝胶

 

制备海藻酸凝胶的第三种方法是将海藻酸、钙盐、酸和整合剂等凝胶成分溶解在热水中，然后让溶液冷却，使其凝固。虽然凝固反应所需的钙离子已经与海藻酸盐溶解在一起，但它们在高温下无法凝固，因为热量过高时海藻酸盐链呈线性。只有当溶液冷却时，钙离子才能使链条内部结合。与明胶凝胶不同的是，海藻酸凝胶在加热时是不可逆的，因此在某些地区，海藻酸凝胶可用于制作糖果，而在这些地区，较高的环境温度足以融化明胶凝胶。在这种系统中，钙盐和整合剂的作用与上述内部凝胶的作用相同。

 

这种凝胶的脱水收缩效应或水分损失极小。这是因为形成凝胶所需的钙具有稳定性，使所有海藻酸盐分子在形成凝胶的同时形成热力学上稳定的网络。

 

在扩散凝结过程中，最先发挥作用的是那些靠近凝结剂中钙离子的海藻酸分子，而在内部凝结过程中，最先发挥作用的是那些靠近溶解钙盐的微小等离子体的海藻酸分子。因此，无论是扩散凝结还是内部凝结，海藻酸分子在整个过程中都没有机会排成一条直线，因此它们的凝胶网络是在不稳定的基础上形成的。这种不稳定性一般会加剧凝胶收缩和脱水收缩。

 

与上述三种方法相对应，在具体的食品加工应用中，凝胶的形成方法还可分为（1）渗透法：通过钙离子不断渗入海藻酸钠溶液中而成为凝胶体，如用于水果保鲜（将水果先通过海藻酸钠溶液再渗入含钙离子的溶液中，在水果表面即形成凝胶体，干燥后即成为薄膜从而阻止水果的呼吸作用）。(2）混合法：在体系中加入高 G 型海藻酸钠和微溶性钙盐（在中性 pH 体系中）或不溶性钙盐（在酸性 pH 体系中），通过改变温度、酸度、钙的有效浓度和反应时间来控制凝胶特性；如肉糜的重组（肉糜 94%，高 G 型海藻酸钠 0.9% 的高 G 型海藻酸钠、0.09% 的焦磷酸钠、0.9% 的二水硫酸钙和 4% 的水。钙离子和海藻酸钠形成凝胶，打破了硫酸钙的解离，需要解离出越来越多的钙离子，将混合物放入一定形状的容器中，经过必要的时间后，就得到了结构良好的整块肉）。另一种在酸性体系中使用 A 和 B 两相混合物生产水果玻璃丝产品的方法也有助于了解具体的应用。

 

A相中的磷酸二氢钙在中性条件下不与海藻酸钠反应形成凝胶，当两相在高速搅拌下混合后通过长管多孔喷嘴挤出时，由于两相混合使体系变成酸性体系，磷酸二氢钙开始释放钙离子与海藻酸钠反应形成凝胶，凝胶的强度随输送带上输送时间的迁移而上升，所以形成了玻璃状丝状凝胶。(3）冷却法：由于在高温下，激烈的分子间布朗运动不能使钙离子与海藻酸钠形成凝胶结构排列，因此可将所有必要的组分加入到高温溶液体系中，待溶液温度降至凝胶点时，即形成即使加热也不会融化的热不可逆凝胶。

 

此外，与海藻酸盐等食品凝胶具有相容性的高酯果胶可在不含钙离子的体系中形成热不可逆凝胶，用于生产低热量果酱；而高酯果胶则可单独在含糖量较高的体系中形成凝胶。

 

第六，藻酸盐与蛋白质之间的作用

 

与其他水溶性凝胶类似，海藻酸盐也能与蛋白质发生作用。这种作用主要用于蛋白质的沉淀回收。一般认为，在海藻酸盐和蛋白质的可控作用中，氢键和范德华力是导致这种作用的重要因素。它还取决于大分子所带的电荷，最大的相互作用发生在最小的电荷点。不同 pH 值下海藻酸盐-蛋白质体系粘度的测量结果表明，当 pH 值降低到接近蛋白质等位点时，由于形成了可溶性复合物，体系的粘度会增加。如果进一步降低 pH 值，由于所携带的电荷全部消失，复合物会发生沉淀。除了用于沉淀蛋白质，海藻酸盐还可在适当条件下抑制蛋白质沉淀。在蛋白质的等电点下，加入适量的海藻酸可以降低等电点，抑制蛋白质沉淀，从而使蛋白质保持在溶液中。在较低的 pH 值（pH 值为 3.5 至 4.0）下，海藻酸盐比果胶和羧甲基纤维素沉淀蛋白质的能力更强，这主要是因为在海藻酸盐分子链中，每个单元末端基团所带的电荷比果胶和羧甲基纤维素都要高。此外，空间构型也是一个重要因素。

 

七、海藻酸盐在食品工业中的应用

 

食品工业中使用的海藻酸盐主要有：海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸钙和海藻酸丙二醇酯。海藻酸盐在食品加工中最重要的作用是凝胶化，即形成可食用的凝胶。其次，海藻酸盐的增稠和成膜特性也在食品工业中得到广泛应用。海藻酸钠在食品工业中常被用作增稠剂（调味汁、沙拉酱、果味饮料增稠等）、稳定剂（冰淇淋中）、成膜剂（用于夹心糕点、冷冻鱼、肉等防止水分渗入，糖果防粘包装，水果保鲜）和保水剂（用于冷冻产品和乳制品冷冻糖果）等。

 

(一）海藻酸盐在食品中的主要作用

 

1. 稳定

 

用海藻酸钠代替淀粉、明胶作冰淇淋稳定剂，可控制冰晶的形成，改善冰淇淋的质地，还可稳定糖水冰糕、冰果露、冻奶等混合饮料。许多乳制品，如精制奶酪、掼奶油、乳酪等。海藻酸钠的稳定作用可以防止食品与包装的粘连，可用作乳制品饰品的覆盖物，使其稳定，防止糖霜糕点开裂。

 

2.增稠

 

海藻酸钠可用于沙拉（一种凉拌菜）酱、布丁（一种甜点心）、果酱、番茄酱和罐头产品的增稠剂，以提高产品性能的稳定性，减少液体渗出。

 

3.补水

 

在面条、粉丝、米粉的生产中添加海藻酸钠，可提高产品组织的粘合力，使其结实、易弯曲，降低破损率，尤其对于面筋含量较低的面粉，效果更为明显。在面包、糕点等产品中添加海藻酸钠，可改善产品内部组织的均匀性和持水效果，延长贮藏时间。在速冻糖果制品中添加海藻酸钠，可提供热熔保护层，改善风味逸散，提高熔点性能。

 

4.凝胶化

 

海藻酸钠可制成各种凝胶食品，保持良好的胶体形态，无渗出或收缩，适用于冷冻食品和人工仿制食品。它还可以用来覆盖水果、肉类、家禽和水产品作为保护层，不与空气直接接触，延长贮藏时间。它还可用作面包结冰、馅料填充、糖果涂层、罐头食品等的自凝成型剂。在高温、冷冻和酸性介质中仍能保持原有形状。还可代替琼脂制成具有弹性、不粘牙、透明的水晶糖果。

 

(B) 海藻酸盐在食品中的具体应用

 

1. 在冰淇淋中的应用

 

用海藻酸钠代替明胶、淀粉等冷饮食品稳定剂，可使配料混合均匀，易于搅拌溶解，在冷冻时可调节流动性，使冰淇淋产品具有外观光滑、融化性好的特点，而且无需老化时间，膨胀率也较大，产品质地光滑、细腻、口感好，用量也低于其他常用稳定剂。

 

2. 在烘焙食品中的应用

 

在烘焙食品中添加海藻酸钠可使其质量大大提高。用于生产饼干、蛋卷时可降低其破碎率，试验结果是破碎率可由 70% 降低到 80%，产品外观光滑，防潮性提高；用于生产面包、蛋糕时可使其得到进一步膨胀，体积增大，质地疏松，减少切片时掉落的颗粒碎屑，还能防止老化，延长保存期。

 

3. 在乳制品和饮料中的应用

 

目前，酸奶作为一种营养价值很高的牛奶深受消费者喜爱，同时酸奶也是有益乳酸菌的重要来源之一。它是以牛奶经微生物（一般是乳酸菌）发酵，使其产生特殊风味的乳制品。有时还会加入果汁，以增加其营养价值和风味。海藻酸盐能在很宽的 pH 值范围内对酸奶产品起到稳定作用，在 pH 值为 3.9 至 4.9 的范围内都能发挥这种作用。使用海藻酸盐稳定的冷冻酪乳质地良好，没有粘性和僵硬感，搅拌时有粘性和迟滞感。海藻酸还能防止酸奶产品在杀菌过程中出现粘度下降的现象． 在牛奶中加入 0.25% 至 2% 的海藻酸，其成品在高温下存放 30 天，风味也不会改变。除了酸奶产品，其他饮料也可以使用海藻酸盐。例如，可以用海藻酸钠和糖精辅以配料制成爽口的果味糖浆。这些糖浆口感顺滑、均匀、味道好，而且稳定，不易分层。

 

4. 在冷食和零食中的应用

 

海藻酸钠具有易形成凝胶的特性，因此可广泛应用于甜点心的生产，具体用于制造冷牛奶布丁、派夹、冷冻甜点等。将海藻酸钠与糖用水混合溶解，加入捣碎的水果与色素、香料等添加剂，再加入食用钙有机酸盐溶液，形成凝胶体，在 70～100 ℃下加热 2 分钟，即可制成美味的水果甜点。

 

5. 在面食产品中的应用

 

由于海藻酸钠具有很强的亲水性和粘附性，添加到面条、面条等面制品中，可提高制品的韧性，降低断条率，煮熟后不粘连、不烂汤、耐储存、口感好。特别是对面筋率低的面粉，效果更佳。

 

6. 在啤酒和其他酒精饮料中的应用

 

在啤酒中添加海藻酸钠可以对啤酒泡沫起到稳定作用，而且透明度也提高了，保存期延长了，在其他酒类如清酒、果酒和香槟酒等酒类中往往会因存在较多的酸而出现色素沉淀和浑浊，如果添加适量的海藻酸钠，可以很好地起到澄清的作用。此外，海藻酸还可以去除酒中的单宁和含氮物质。

 

7. 在人造食品中的应用

 

应用海藻酸还可以生产人造果酱、人造奶油、人造肠衣和人造水果等人造食品。只要将所需的甜味剂和食用色素、香料加入海藻酸钠溶液中，搅拌均匀，加入钙，在短时间内就能形成很好的人造果酱；海藻酸盐还可用作人造奶油的增稠剂或乳化剂，通常使用海藻酸丙二醇酯，有时也使用海藻酸钠。

How buyers usually evaluate specialty industrial chemicals

Specialty-chemical purchasing usually goes more smoothly when teams define the end-use risk first and then verify purity, compatibility, processing behavior, and regulatory fit as one package. That often prevents expensive rework after the material reaches production or customer testing.

• Start from the end-use standard: food contact, plastics, coatings, preservation, and industrial processing all create different specification priorities.
• Check compatibility in the real system: a compliant material can still be the wrong commercial choice if it destabilizes the formulation or process.
• Review handling and storage: some specialty chemicals succeed or fail based on how they behave during blending, transport, or long-term storage.
• Use sample validation before scale-up: pilot checks on the intended formula or production step usually save the most time and cost.

Recommended product references

• CHLUMINIT LAP: A strong option when blue-light response or advanced curing windows are under review.
• CHLUMINIT TMO: A valuable comparison point when lower yellowing or TPO-replacement discussions matter.
• CHLUMIAF 094: A balanced defoamer reference for waterborne coatings and many general foam-control screens.
• CHLUMIAF 3037: A stronger process-defoaming option when persistent foam survives harsher conditions.

FAQ for buyers and formulators

Why is specification matching not enough for specialty chemicals?
Because a material can meet the basic spec and still fail in the actual formulation, process, or downstream compliance requirement.

Should price be the first filter for specialty raw materials?
Price matters, but technical fit, compliance, and process reliability usually decide whether the material is truly economical in use.