食品增稠劑通常是指能溶解於水中,並在一定條件下充分水化形成黏稠、滑膩或膠凍狀液體的大分子物質,又稱食品膠或親水膠體,屬於水溶性聚合物。它是在食品工業中有廣泛用途的一類重要的食品添加劑,通常用於充當膠凝劑、增稠劑、乳化劑、成膜劑、持水劑、膠黏劑、懸浮劑、澄清劑、晶體阻礙劑、泡沫穩定劑、潤滑劑等。親水膠體每年在國際市場上所占份額大約為25億美元。
大部分食品增稠劑的基本化學組成單位是單糖及其衍生物。常見的單糖有葡萄糖、葡萄糖醛酸、甘露糖、甘露糖醛酸、鼠李糖、吡喃半乳糖、古洛糖醛酸、半乳糖、半乳糖醛酸等。此外,有些食品增稠劑的化學組成中尚含有非糖部分,這些非糖部分賦予其特殊的性能。如卡拉膠的半乳糖單位上接有硫酸酯基團,從而使其與酪蛋白有良好的親和作用。為此,卡拉膠是一種良好的乳蛋白分子膠體保護劑。阿拉伯膠中大約含2%的蛋白質組分,由於蛋白質的親水、疏水性能及其高濃度情況下低黏度的特性,阿拉伯膠被廣泛用作乳化香精的增稠劑。
在食品中需要添加的食品增稠劑其量甚微,通常為千分之幾,但卻能有效又經濟地改善食品體係的外觀、口感和穩定性。其化學成分大多是天然多糖及其衍生物(除明膠是由氨基酸構成,凝膠型濃縮乳清蛋白粉主導成分為蛋白質外),廣泛分布於自然界。迄今世界上用於食品工業的食品增稠劑已有40餘種,根據其來源,大致可分為以下四類。
一、由植物滲出液製取的增稠劑
對於由不同植物表皮損傷的滲出液製得的增稠劑,其所具有的功能是人工合成產品達不到的。其成分是一種由葡萄糖和其他單糖縮合而成的多糖類衍生物,在它們的多羥基的分子鏈中穿插一定數量對其性質有一定影響的氧化基團。在許多情況下,氧化基團中羥基占很大比例,這些羥基常以鈣鹽、鎂鹽或鉀鹽的形式存在,而不以自由羥基的形式存在。阿拉伯膠、桃膠、黃蓍膠均屬於此類增稠劑。
二、由植物種子、海藻製取的增稠劑
由陸地、海洋植物及其種子製取的增稠劑,在許多情況下,其中的水溶性多糖類似於植物受刺激後的滲出液。它們是經過精細的專門技術處理製備而成,包括選種、種植布局、種子收集和處理等,都具有一套科學方法。正如植物滲出液一樣,這些增稠劑都是多糖聚合物的鹽,其分子結構複雜。常用的這類增稠劑有瓜爾膠、卡拉膠、海藻膠等。
三、由含蛋白質的動物原料製取的增稠劑
這類增稠劑是從動物的皮、骨、筋、乳等原料中提取的,其主要成分是蛋白質。品種有明膠、酪蛋白、凝膠型濃縮乳清蛋白粉等。
四、以天然物質為基礎的半合成增稠劑
半合成增稠劑按其加工工藝可分為以下兩類:
一類是以纖維素、澱粉為原料,在酸、堿、鹽、酶等化學原料作用下,經過水解、縮合、提純等工藝製備而成。其代表產品有羧甲基纖維素鈉、變性澱粉、海藻酸丙二醇酯等。
二類是真菌或細菌(特別是由它們產生的酶)與澱粉類物質作用時產生的另一類用途廣泛的食品增稠劑,如黃原膠、結冷膠、可得然膠等。它們是將澱粉幾乎全部分解為單糖,緊接著這些單糖又發生縮聚反應再組合成新的分子。這種新分子的大分子鏈具有以下的特點:每一個葡萄糖殘基除了第四碳原子仍保留原有的結構之外,部分或全部地發生羥基部位的部分氧化、大分子鏈間的交聯、羥基上的氫原子被新的化學基取代等反應。
五、不同來源的增稠劑歸類
各種常見的增稠劑按來源可簡單分類。
基於消費市場的現狀,一些增稠劑複配使用的實踐經驗以及由此帶來的關於各類增稠劑的應用範圍的拓展極大帶動了業界對各類增稠劑複配功能的研究,研究的力度和深度近年來不斷加強,但這類研究目前仍然處於起步階段,一些微觀以及機理方麵的研究尚需進一步努力,但其市場現實及潛力都是非常巨大的。