食用胶

食用胶（hydrocolloid）也称亲水胶体、水溶胶，是能溶解或分散于水中，并在一定条件下，其分子中的亲水基团，如羧基、羟基、氨基和羧酸根等，能与水分子发生水化作用形成黏稠、滑腻的溶液或凝胶。在食品加工中起到增稠、增黏、黏附力、凝胶形成力、硬度、脆性、紧密度、稳定乳化、悬浊体等作用，使食品获得所需要各种形状和硬、软、脆、黏、稠等各种口感，故也常称作食品增稠剂、增黏剂、胶凝剂、稳定剂、悬浮剂、胶质等 [1] 。

组成与分类

食用胶体以其安全、元素、理化性质独特等优良特性，深受人们的关注，特别是食品学家。它的用途广泛，可应用于冷食品、饮料、乳制品、调味品、糕点、淀粉、糖果、酿酒、食品保鲜与冷藏等食品行业，还可用于化妆品、涂料、光敏树脂、肥料、铸造、烟草以及制药等行业。

世界上允许使用的食用胶品种约有60余种，中国允许使用的约有40种，国内肉类产品生产使用最广泛的食用胶主要有卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、琼脂、明胶、海藻酸钠、刺槐豆胶和魔芋胶等。

常用的食用胶一般都是“天然产物”。比如琼脂和卡拉胶，是海藻的提取物。明胶，是从动物的皮或者骨头水解熬制而来。而阿胶只不过是在选材和工艺上有所不同，跟明胶并没有本质差异。食用胶中比较“高级”的果胶，主要来源是桔子皮和苹果榨汁后的残渣。还有一些食用胶是来自于植物的种子，比如阿拉伯胶、瓜尔豆胶、槐豆胶，都是从相应植物的种子中提取而来的。还有一些水胶体由微生物发酵得到，比如黄原胶。

组成与结构

食品胶主要成分是多糖类或蛋白质的大分子物质。多糖类食品胶，基本组成是单糖及其衍生物，化学结构是以单糖为单位形成的大分子多糖，因单糖种类、聚合度、糖单元之间的键连及排列方式、糖单元上羟基取代情况等各异，产生不同功能特性，主要体现在溶解性、黏度、流体特性、胶溶液对酸碱及温度的稳定性，成胶冻能力及凝胶强度、胶溶液对其他电解质的兼容性、假塑性及各种多糖之间协同互补等方面。蛋白质类食品胶，一般由氨基酸构成，因种类、数量与空间结构排列直接影响与制约着其功能特性。

另外，一些较新型的食品胶如亚麻籽胶、凝结多糖、普鲁兰糖、结冷胶、海藻酸丙二醇酯等已在食品工业中开始应用，且应用范围日趋广泛。

功能特性

凝胶作用

食品胶凝胶的作用，是亲水胶体在氢键、电场极化力或溶液中的某些高价离子的键桥作用下，其长链分子相互交联而形成并将液体缠绕固定在内的三维连续式网络，获得坚固严密的结构以抵制外界压力而最终阻止体系的流动 [4] 。三维网络的缠绕度、分子交联的数量和属性、形成网络各单元的相互吸引和排斥以及与不同溶剂作用的差异等形成了各种食品胶的不同胶凝特性。某些食品胶单独存在时不具胶凝性，但与其它胶复配却呈现出增稠和凝胶协同效应 [5] 。

增稠作用

食品胶因其分子发生水化作用，而具有增稠作用。不同种类食品胶因其自身结构产生不同增稠和流变特性，同一种食品胶，相对分子质量越大，相同质量浓度的体系黏度就越大。食品胶黏度随其浓度增大出现不同程度增加，呈现一定正相关性，但与体系温度呈负相关，一般温度升高，黏度下降；温度下降，黏度上升。食品胶溶液受体系电解质、pH、压力的影响呈现出明显不同的变化规律，主要与食品胶分子本身结构差异有关。

乳化稳定作用

食品胶添加到食品中后，其体系黏度增加，体系中分散相不容易聚集和凝聚，而使分散体系稳定，可作为果汁饮料、啤酒泡沫、糕点裱花等的乳化稳定剂，但并不是真正的乳化剂或起泡剂，其作用方式不是按照一般乳化剂的亲水-亲油平衡机制来进行，而是通过增稠或增加水相黏度以阻止或减弱分散的油粒小球发生迁移和聚合倾向方式完成的 [1] 。

悬浮分散作用

食品胶大多数具有表面活性，可吸附于分散相的表面，使其具有一定的亲水性而易于在水体系中分散。食品胶加入食品体系中可增加黏度，根据斯托克斯定律，液相黏度越大，颗粒沉降速度就越慢，可延迟固体颗粒的沉淀作用。

膳食纤维功能

绝大数食品胶应用于食品中还能发挥膳食纤维的功能保健作用。国内外对多糖类食用胶作为膳食纤维生理作用的研究报道 [1] 较多，如瓜尔豆胶、果胶、魔芋胶、壳聚糖和黄原胶等，它们作为膳食纤维都有着显著的生理功效。食品胶作为脂肪取代物较广泛地应用于低脂食品、疗效食品和保健食品的生产中。脂肪取代物大部分是以食品胶为主要原料或以食品胶体为关键成分。

结晶控制作用

食品中许多重要性质如形状、光亮度、咀嚼性和融化性等都与晶体结构直接相关。食品胶对结晶作用有3种方式：①相容性：与晶体结合，且依附在增长的晶体表面，改变晶体正常的增长方式；②竞争性：与晶体相互竞争形成结晶；③结合性：与其它物质结合，进而影响晶体增长。因此，用于糖果、乳制品、冷冻食品中，能提高膨胀率，降低冰晶析出的可能性，可使产品口感细腻，提高抗融性和保藏稳定性，改善体系形体和组织结构。

被膜剂和胶囊作用

食品胶用作被膜剂，可覆盖于食品表面，形成一层保护性薄膜，保护食品不与氧气、微生物接触，起保质、保鲜、保香或上光等作用，也可被制作可食性膜。此外，还可用作包装食品的外胶囊，主要利用两种含有不同正负电荷的离子化食品胶反应形成复杂化合物，同时形成微细胞膜包覆在芯材表面，被包覆固定的芯材物质在食品中可通过物理压力、pH值或温度变化而释放出来。

泡沫形成作用

食品胶可发泡，形成网络结构，其溶液在搅拌时可包含大量气体，并因液泡表面黏性增加使其稳定。利用蛋白受热变性，把食品胶与热糖浆混合搅拌再冷却可实现泡沫的稳定化，或是利用卡拉胶、海藻酸钠或刺槐豆胶等的凝胶反应，也可形成稳定泡沫产品。

香精固定作用

香精固定化技术是在油水乳化系统中，利用合适的乳化剂包埋香精小液滴，当水分被去除时可防止香精蒸发，防止氧化变质或从空气中吸收水分，且包埋的香精小液滴能溶解或有效分散到水媒介中，当香精从包埋膜内释放出来可得到相同香气。以明胶包埋香精，放入口香糖中，经咀嚼便可释放出香味。阿拉伯胶是所有天然食品胶或其它物质中最好的载体，蔗糖、淀粉及其衍生物也具备固定香精功能，但效果次于阿拉伯胶。

相乘作用

许多食品胶间有非常明显的相乘作用。各种单体食品胶在使用过程中存在一定缺陷，难以满足人们所需及适应日益激烈的市场竞争，通过复配，可发挥各种食品胶的互补作用，产生“1+ 1> 2”的协同增效效应，满足食品生产不同需要，扩大食品胶使用范围、提高使用功能 [6] 。

保水稳定作用

食用胶的吸水比例可达数十倍，因为食用胶的分子结构中含有强离子基团，可与自由水形成氢键以及食用胶形成三维空间结构——凝胶，因此，食用胶能把自由水牢牢的“锁住”，在加热、杀菌等加工过程中，水分就不会大量流失。

食品胶因具有亲水性高分子，呈现强亲水作用，可有效改善食品生产或贮存中的脱水收缩问题，也可改良结构及咀嚼口感。

其他功能

食品胶还具有一些其他的功能特性，包括粘合作用、膨松膨化作用、脂肪替代物、矫味作用等，在许多食品的加工和改良方面有着重要的作用。已有研究表明 [7] ，食品胶在一定条件下，能同时吸附于多个分散介质体上使其凝聚，且能掩蔽一些不良气味。

一些新型的食用胶还具有一定的生理功能，如胡芦巴胶，具有抗糖尿病、温肾、散寒、止痛等作用。

作用机理

物理作用

食品胶的分子结构中含有许多亲水基团，如羟基、羧基、氨基、羧酸根等，水化后均匀分散于溶液中，形成黏稠胶体溶液，使蛋白质分子运动减慢，降低蛋白质分子相互结合的几率和沉降速度，使其均匀稳定地悬浮于体系中。同时，还可使悬浮组织稳定化，限制金属离子活动，避免食品成分凝聚、沉淀 [3] 。

化学作用

食品胶大分子中含有羟基、羧基、烷氧基、糖苷键中的氧原子和肽键中的氮原子外层均含有sp3杂化轨道，轨道中未共用的孤电子对可与水分子带部分正电荷的氢离子结合形成氢键，氢键的键合力极强，当大于食品胶分子链间内聚力时，食品胶分子链舒展，食品胶分子与水结合形成长分子链，且溶解分散在水中，形成热力学稳定体系。食品胶分子舒展使多种基团充分暴露，各极性基团与极性水分子以氢键或偶极作用力相互制约形成内层水膜，内层水再与外层水作用发生缔合，体积极大的溶胶分子作为骨架，大量的水被束缚，介质的自由移动受到阻碍而产生层流间的阻力，表现出黏稠性。

应用用途

食品工业

在肉制品中的应用

食品胶添加到肉制品中不仅能够改善肉制品食用品质，如颜色、风味、质地、保水性等功能特性，还能降低生产成本，具有巨大市场应用前景和实际生产价值。卡拉胶应用在斩拌型高温火腿肠中能够改善产品质构和切片性，增强肉蛋白凝胶性，提高保水性，降低出油性等优点。黄原胶广泛应用于各种肉制品的加工，在方火腿、圆火腿、午餐肉、红肠等肉糜制品中使用黄原胶可明显提高制品的嫩度、色泽和风味，还可以提高肉制品的持水性，从而提高出品率。含较多支链的变性淀粉添加到肉制品中，不但增强其凝胶强度，改善组织结构，增强保水性，提高出品率，降低生产成本，还可防止渗油渗水现象 [8] 。

在冷冻食品中的应用

食品胶添加到冷冻食品中，可提高黏度，改善凝胶性，防止或抑制微粒冰晶增大，延缓冰渣出现，改善口感、内部结构和外观状态，提高体系稳定性和抗融性。陈洁等[陈]研究表明，通过添加瓜尔胶、果胶、黄原胶和CMC制作速冻水饺，对其品质都有明显改善作用，其中黄原胶增大煮后硬度与饺皮强韧性、降低破肚率效果最好，还能明显降低冻裂率； CM C降低冻裂率效果最好；适量果胶能明显降低蒸煮损失； 0.2%瓜尔胶对冻裂率和破肚率改善效果较好。胡国华等 [10] 将亚麻籽胶添加到冰淇淋中，能较好地改善配料黏度，提高产品品质；亚麻籽胶与黄原胶和魔芋粉具有良好的协同作用，复配应用使其品质更佳。

在凝胶糖果中的应用

凝胶糖果因咀嚼性好、有咬劲、不黏牙、不易蛀齿、低甜度、低热量等特点，已成为开发糖果的新热点。选择线型胶粒的食品胶结成大空隙网状结构，通过吸附较多填充物，使软糖富有弹性和韧性。研究表明，明胶能控制糖结晶体变小，并防止糖浆中油水相对分离；添加到软糖中，其分子间相互吸引并交织形成网状结构，使糖分和其他物质完全与明胶分子成为一个共同体凝胶体，赋予柔软质构，且能承受较大负荷不变形 [11] ；卡拉胶加入软糖中能使产品口感滑爽，更富弹性、黏性小、稳定性增高，且果香味浓，甜度适中，透明度好；添加蔗糖可增进透明度，与刺槐豆胶复配可增加产品凝胶强度 [12] 。

在饮料食品中的应用

琼胶、黄原胶是饮料食品良好增稠和悬浮稳定剂，其用量少，在低浓度下即可达到所需的黏度和悬浮力，而且受温度和pH值影响相对较小，在室温下能保持黏度和悬浮力相对稳定性，保持饮料食品口感和外观。研究报道， 0.1%海藻酸丙二醇酯应用到果汁中，不但可提高果肉稳定性，使果汁滋味厚实，口感更佳，且对果汁中的油类成分也起到稳定作用。王微等将果胶、明胶、海藻酸钠等食品胶添加到酸奶中，研究不同增稠剂对酸奶质地和感官特性的影响，结果表明，当增稠剂添加量为0.1%时，不同增稠剂极其浓度对酸奶质地存在显著影响。

其他工业应用

除在食品上应用外，还可应用于其他许多工业。在化工上可用来做涂膜、胶黏剂、牙膏、在农业上可用作叶肥、缓释肥料。在其他方面的应用也很广，包括作为人体组织材料、感光薄膜、房间清香剂、包裹热敏感材料（例如酶与细胞、脱氧核糖核酸电泳与分离的可逆凝胶）以及用于胶片、胶卷、纤维、个人护理用品 [13] 。

化妆品工业

食用胶能够在化妆品中起增稠、分散、悬浮、稳定等作用。它有利于化妆品的增稠、发泡、稳定、乳化、分散、粘合、成膜和保水等性能的发挥，如：聚丙烯酸钠 [14] 。

牙膏制造业

牙膏中添加食用胶能起到较明显的粘合、赋形功能，因此达到取代均匀性好，保湿、固香、耐洗及耐高温等功效。

烟草制造业

新型食用胶聚丙烯酸钠能起到制作烟草薄片的粘结作用，对降低烟草成本有一定效果。另外，还可以用作卷烟纸的粘结剂。

医药制造业

某些食用胶，如聚丙烯酸钠，在医药行业中可作为药浆增稠剂、稳定剂、和水剂及软膏类药物的基剂，也可用作眼药水，软硬胶囊，包衣剂及新型制剂用药水。

饲料

在鳗鱼、对虾、甲鱼、鱼类、鸡、猪等的饲料中加入食用胶，可增加粘结度，在水中不糊化，对鱼虾各类有增量、增肥的作用。

注意事项

适量添加无害

一般而言，食用胶在食物中的使用量不大，起到的作用主要有增稠、增加稳定性、成胶等。还有一些食用胶，本身也被当作膳食纤维。比如果胶、瓜尔胶、琼脂等。膳食纤维能够提供饱足感但是不产生热量，对于减肥有帮助。不溶性的膳食纤维有助通便，而可溶性的膳食纤维（比如果胶）到达大肠之后能被那里的细菌分解，产生一些有助健康的小分子物质。

非法添加有害

除了淀粉，其他的食用胶是作为食品添加剂管理的。这些水胶体除了可以用于食品，还可以用于其他工业产品。作为工业原料，其生产过程的控制和要求就不象食品原料那么严。所以，工业级的水胶体会比食品级的要便宜。这就造成了不法商贩使用工业级原料代替食品原料的可能。而工业级原料，就可能存在有害杂质。就象任何的食品添加剂一样，合法生产规范使用的食用胶没有问题，但是食品安全的保障需要进行严格监管。