瓊脂在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

宋雪健+王洪江+張東杰

摘要 瓊脂是一種可生物降解的高分子材料，是具有親水性的膠體，在諸多領(lǐng)域中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。因其能改善食品的質(zhì)構(gòu)，提升食品的品質(zhì)，并且沒有任何毒性，而常被用作添加劑應(yīng)用于各類食品的研發(fā)生產(chǎn)中，并且利用其凝膠特性在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用研究也取得了一定的進(jìn)展。本文對瓊脂的理化性質(zhì)及其在食品、包裝及醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其在食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展，并進(jìn)行了相關(guān)的研究展望，以期為擴(kuò)大瓊脂的使用范圍及提升瓊脂的應(yīng)用價(jià)值提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 瓊脂；食品；包裝；應(yīng)用；研究進(jìn)展

中圖分類號 TS20 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0267-02

Abstract Agar have a certain value in many areas，due to it is a biodegradable polymer material，and has a hydrophilic colloid.Because it can improve the texture of food，enhance the quality of food，and there is no toxicity，thus often used as additives in the development of various types of food production，and the use of its gel characteristics in food packaging research has also made some progress.In this paper，the physicochemical properties of agar and its application in food，packaging and medicine were reviewed，and its application in the field of food packaging and made relevant research prospects were emphasized，in order to provide a theoretical basis for expanding the use of agar and enhancing the application value of agar.

Key words agar；food；packaging；application；research progress

瓊脂學(xué)名瓊膠，又稱洋菜、凍粉、寒天等，是世界上用途最廣泛的三大海藻膠之一，被國際上稱為新奇的東亞產(chǎn)品，其是從紅藻類細(xì)胞壁中提取的水溶性多糖物質(zhì)，由瓊脂糖（agarose）和瓊脂果膠（agaropectin）2個(gè)部分組成，前者有膠凝功能，后者沒有膠凝功能，會(huì)在瓊脂制作過程中隨著工藝流程漸漸被除去。瓊脂具有良好的增稠性、保形性、膠凝性、穩(wěn)定性、成膜性，不僅用于培養(yǎng)基的制備，在食品工業(yè)、日用化工、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。本文主要對瓊脂的理化性質(zhì)及在食品中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，以期為瓊脂在各個(gè)領(lǐng)域的研究提供理論依據(jù)。

1 理化性質(zhì)

1.1 溶解性

瓊脂的色澤為白到微黃色，無味或有輕微的特征氣味，分為條狀、粒狀、粉末狀等，在水中的溶解度與溫度有一定的正相關(guān)性，不溶于冷水、有機(jī)溶劑、無機(jī)溶劑，但在冷水中浸泡，其吸水率可達(dá)到20 倍，在熱水中極易分散形成中性溶膠，瓊脂糖的含量比例越大其凝膠強(qiáng)度就越高。

1.2 黏度與絮凝性

瓊脂溶膠的黏度相對較低并且因瓊脂的質(zhì)量、pH值、溫度、電解質(zhì)等因素的不同而不同。當(dāng)pH值在4.5～9.0之間時(shí)，其溶膠的黏度相對穩(wěn)定，溫度一定時(shí)其黏度隨著凝膠現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間的延長而增大。當(dāng)瓊脂溶液與乙醇、丙酮或異丙醇等試劑的體積比為1∶10時(shí)，瓊脂就會(huì)從水中析出。此外，飽和CaSO4、（NH4）2SO4或MgSO4溶液也可以使瓊脂溶液發(fā)生鹽析現(xiàn)象[1]。

1.3 凝膠性

瓊脂的濃度即使低至0.004%仍然能形成凝膠，瓊脂凝膠完全能阻止化學(xué)降解作用，其熱穩(wěn)定性足以經(jīng)受高壓殺菌釜的條件，而凝膠強(qiáng)度不受影響。但凝膠強(qiáng)度受濃度、離子強(qiáng)度及pH值的影響較大，在pH值為4～10之間時(shí)凝膠強(qiáng)度變化不大，超出范圍后其強(qiáng)度會(huì)大幅下降。此外，瓊脂凝膠較硬、易脆、組織粗糙且透明性較差，冷凍后會(huì)出現(xiàn)脫水現(xiàn)象。通過與其他材料進(jìn)行復(fù)合使用可以克服其缺點(diǎn)，如0～8%的明膠可以使瓊脂凝膠的強(qiáng)度增強(qiáng)，其中3%左右的明膠能使強(qiáng)度提高13.6%左右，相對較低比例的明膠可以提高凝膠的透明度和黏彈性，并且對持水性的影響不大。瓊脂與卡拉膠進(jìn)行復(fù)合使用可以提升產(chǎn)品的柔軟度及彈性；與糊精、蔗糖復(fù)合使用時(shí)，可以使凝膠強(qiáng)度提高[2]。

1.4 滯后性

因瓊脂性質(zhì)獨(dú)特使其形成凝膠的溫度要低于凝膠融化的溫度，瓊脂溶膠的凝固點(diǎn)一般在32～43 ℃之間，而凝膠的融點(diǎn)一般在75～90 ℃之間。融點(diǎn)溫度遠(yuǎn)高于凝固點(diǎn)溫度是瓊脂的特有現(xiàn)象，被稱為“滯后現(xiàn)象”[3]。

1.5 穩(wěn)定性及安全性評價(jià)

瓊脂具有極好的穩(wěn)定性，在常溫下很難降解，并且只有少數(shù)微生物以瓊脂為營養(yǎng)物進(jìn)行新陳代謝，瓊脂分子鏈?zhǔn)艿礁邷?、酸性、超聲、?qiáng)γ射線、強(qiáng)烈攪拌等因素干擾時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂而降解，進(jìn)而影響瓊脂的某些理化指標(biāo)[4]。瓊脂還具有極強(qiáng)的抗酶解能力，在人或動(dòng)物體內(nèi)不會(huì)被酶解，為非致癌物質(zhì)，絕大部分隨排泄物被排除體外，《食品添加劑 瓊脂（瓊膠）》（GB1975—2010）中規(guī)定瓊脂可作為食品添加劑應(yīng)用于各類食品中。

2 在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 在糖果業(yè)中的應(yīng)用

瓊脂是以半乳糖為主要成分的一種高分子多糖物質(zhì)，是瓊脂軟糖的主要輔料之一。瓊脂在糖果業(yè)中主要依靠其凝膠特點(diǎn)制作軟糖，具有含水量高、透明、柔軟、有彈性、貨架期長的特點(diǎn)。何 玲等[5]利用3%瓊脂、淀粉糖漿與砂糖混合物（淀粉糖漿∶砂糖=2.17∶1.00）、19.5倍水、10%的葡萄汁制作軟糖，制作的果汁軟糖具有較好的品質(zhì)。顧仁勇等[6]利用瓊脂15 g、蔗糖200 g、南瓜250 g、檸檬酸0.3 g制得的南瓜軟糖有較好的彈性和韌性，其口感酸甜細(xì)膩。高溫條件下瓊脂在酸性環(huán)境中易被破壞，因而部分學(xué)者采用瓊脂與其他凝膠混合使用制作軟糖，其品質(zhì)較單一瓊脂要好。周 薇等[7]利用2%復(fù)合膠凝劑（瓊脂∶卡拉膠=1∶1）、紫薯漿210 g、白砂糖70 g、檸檬酸0.4 g，在50 ℃條件下烘干16～20 h，制作的紫薯軟糖質(zhì)量較好。張文杰等[8]研究發(fā)現(xiàn)，利用0.5%瓊脂、1%卡拉膠、10%明膠、40%白砂糖、30%果葡糖漿、0.1%檸檬酸和茶樹花浸提液100 mL，在溫度為45 ℃的條件下干燥24 h，制作的茶樹花軟糖品質(zhì)最佳。班 珍等[9]以瓊脂粉為原料，采用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液結(jié)合DEAE纖維素樹脂制得的普通級瓊脂糖具有低電內(nèi)滲特點(diǎn)。

2.2 在肉制品中的應(yīng)用

瓊脂作為肉制品的輔料，具有提高肉制品的品質(zhì)、保護(hù)其風(fēng)味等特性。陳海華等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在竹莢魚魚糜凝膠中加入瓊脂，能使其強(qiáng)度增加，并且其結(jié)構(gòu)均勻、致密，因而瓊脂能使竹莢魚魚糜凝膠的特性得到改善。趙光輝等[11]研究發(fā)現(xiàn)，瓊脂的加入能使熏煮香腸的保油率提高，水分活度和亮度值降低，但對香腸的出品率、質(zhì)構(gòu)、保水率沒有影響。瓊脂對肉類罐頭有較強(qiáng)的定型能力，使罐頭在經(jīng)過高溫滅菌后仍然能保持穩(wěn)定的凝固能力，還能提高罐頭品質(zhì)，防止掛壁。

2.3 在其他食品行業(yè)中的應(yīng)用

瓊脂可作為助懸劑被應(yīng)用在飲料生產(chǎn)中，其具有使固形物懸浮均勻、時(shí)間長久，提高飲料的透明度，增加流動(dòng)性，使口感爽滑且貨架期延長等特點(diǎn)。瓊脂濃度在0.001%～0.005%時(shí)就能使果粒懸浮均勻。0.3%瓊脂能提高冰激凌的黏度和膨脹率，使組織狀態(tài)得到較好的改善。瓊脂可作為起酥劑、軟化劑、保水劑應(yīng)用在焙烤食品中，最佳使用量為0.1%～1.0%。此外，瓊脂因其特定的理化性質(zhì)被廣泛用于果凍、乳品、啤酒、醬油等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

3 在包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1 制備食品薄膜

瓊脂因其凝膠作用而具有良好的成膜性，并且可降解、可再生，有較大的替代塑料薄膜的趨勢[12]。The等[13]制備的瓊脂-甘油膜具有優(yōu)良的機(jī)械性能，且無色透明、質(zhì)地柔韌，具有良好的熱封性。Letendre等[14]研究發(fā)現(xiàn)，瓊脂能使蛋白質(zhì)薄膜的機(jī)械強(qiáng)度和阻濕性能提高。Wu等[15]將瓊脂與馬鈴薯淀粉結(jié)合制作成薄膜，發(fā)現(xiàn)瓊脂具有提高薄膜的機(jī)械強(qiáng)度和阻濕的作用。程文健等[16]將瓊脂與麥芽糊精共混進(jìn)行制膜研究，結(jié)果表明，瓊脂的加入能提高膜的機(jī)械強(qiáng)度，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為低于3%的瓊脂有利于成膜。張文宇等[17]研究發(fā)現(xiàn)，采用70%瓊脂、30%蛋白質(zhì)、甘油0.8 g，在pH值為10、干燥溫度為50 ℃的條件下制備的薄膜，其透明度達(dá)到了0.93，抗拉強(qiáng)度較單一蛋白質(zhì)薄膜提高了6～10倍。Rhim等[18]用瓊脂制備的不同類型的納米黏土復(fù)合薄膜其抗拉強(qiáng)度為（29.7±1.7）MPa，透濕率為（45.3±9.6）%。此外，對瓊脂-納米銀復(fù)合薄膜的研究發(fā)現(xiàn)其具有較好的抑菌效果 [19-20]。瓊脂具有提高薄膜機(jī)械強(qiáng)度和阻濕能力的效果。雖然瓊脂膜的機(jī)械強(qiáng)度相對較大，但形成的膜較脆，需要與其他材料結(jié)合使用來克服這一缺點(diǎn)，且目前的研究僅局限于實(shí)驗(yàn)室中，因工藝條件及生產(chǎn)成本等因素的影響使瓊脂膜并未實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

3.2 制備食品涂膜

瓊脂因沒有營養(yǎng)、不利于微生物的滋生，并且對人身安全等因素，被廣泛應(yīng)用于對食品的涂膜研究中。吳靖娜等[21]利用瓊脂對雞腿菇進(jìn)行涂膜研究，結(jié)果表明，瓊脂能有效降低雞腿菇的呼吸強(qiáng)度，延長其保質(zhì)期。孟令偉等[22]利用0.1%瓊脂、0.7%殼聚糖、2%醋酸對圣女果進(jìn)行涂膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)效果較好，能有效保護(hù)圣女果的品質(zhì)，延長保質(zhì)期。瓊脂涂膜也能降低油炸食品的含油率，提高健康指數(shù)。趙勇[23]利用6.0%瓊脂對油炸墨魚丸進(jìn)行涂膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其含油量低且感官品質(zhì)較好。萬 娟等[24]利用瓊脂對油炸鹵魚進(jìn)行涂膜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瓊脂能使鹵魚含油率下降12%。

4 在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

利用瓊脂擴(kuò)散法能實(shí)現(xiàn)對一些物質(zhì)的定量檢測，其原理是待測物質(zhì)在平板上由中心向周圍擴(kuò)散時(shí)會(huì)形成較為明顯的擴(kuò)散圈，其直徑與被測物質(zhì)含量的對數(shù)值具有一定的線性關(guān)系[25]。劉友華[26]研究發(fā)現(xiàn)，利用瓊脂擴(kuò)散法能實(shí)現(xiàn)對食品中天然防腐劑ε-聚賴氨酸含量的檢測。瓊脂在人體內(nèi)不會(huì)被酶解，能穩(wěn)定膽紅素，阻止細(xì)菌轉(zhuǎn)化，并有輕瀉作用，新生兒口服瓊脂能有效阻止膽紅素腸肝循環(huán)，降低血中膽紅素水平[27]。但瓊脂在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中也存在一定的問題，如瓊脂對足月兒與早產(chǎn)兒血清膽紅素的降低水平不一致[28]。瓊脂被用于急性上消化道出血的治療也有相應(yīng)報(bào)道[29]。

5 結(jié)語

瓊脂能提高果糖的彈性及韌性，提高肉的保水性，改善肉制品品質(zhì)，提高薄膜的機(jī)械強(qiáng)度、阻濕能力，對食品也能起到保鮮的效果，并且瓊脂還具有一定的生物降解性而不污染環(huán)境，在包裝方面將有取代塑料薄膜的趨勢，但也存在如制造瓊脂包裝膜成本高、性能相對于塑料包裝膜較弱的缺點(diǎn)，并且主要研究都在實(shí)驗(yàn)室的條件下進(jìn)行，未能真正意義上地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，上述缺點(diǎn)及如何應(yīng)用瓊脂膜進(jìn)一步延長食品貨架期等方面都將是未來研究的方向。

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