[科普中国]-多糖胶凝作用

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从热可逆的角度来说 多糖水溶胶能形成热可逆和热不可逆凝胶。根据凝胶弹性模量的温度依赖性可将多糖水溶胶凝胶细分为以下四种类型：

1冷致凝胶，如明胶，琼脂，卡拉胶和结冷胶等这些大分子处于溶液状态时，分子以线团形式存在，而当冷却时，由于氢键作用分子形成螺旋片段呈凝胶状态；

2 热致凝胶，如甲基纤维素，羟甲基纤维素，可德胶等加热时这些物质分子间包括取代基间由于疏水作用而形成凝胶，冷却后其中某些能继续维持凝胶态而另一些则又回到原溶液状态；

3 溶液在较低和较高温度下均能形成凝胶，而在中间温度范围时保持溶胶状态如明胶- 甲基纤维素混合物；

4 溶液仅在中间温度范围内形成凝胶，如除去部分半乳胶糖残基的木聚糖，不同的多糖水溶胶具有不同的临界最小浓度，只有大于最小临界浓度时，才能形成凝胶。形成凝胶所需的最低浓度与链的持续长度有关。一般随着浓度的增加，凝胶强度也增加分子量对凝胶强度的影响也很重要。如对于明胶，其弹性模量随着分子量增加而增加，而达到某一特定值后保持不变， 但破裂应力则继续随着分子量增加而增加。1

原理可用于生产果酱的多糖胶主要有：果胶、豆胶和三仙胶；可用于生产果冻的多糖胶主要有：琼脂、海藻酸钠、果胶和卡拉胶。

凝胶机理：

(1)果胶

不同DE的果胶可以满足不同要求的食品制作。如HM果胶，无论是果酱还是果冻的制作，如果原料是HM果胶，都必须加入较高浓度的糖和酸度调节剂。这是因为它的凝胶机理。HM果胶必须在具有足够的糖和酸存在的条件下才能凝胶。当果胶溶液PH值足够低时，羧酸盐基团转化为羧酸基团，分子不带电荷，分子间斥力下降，水合程度降低，分子间能够彼此亲近，缔合形成凝胶。而糖的作用则是夺取果胶分子链上的水分子，使得分子链溶剂化程度下降，分子链间相互作用，形成三维网状结构，把水和溶质固定在网孔中，从而形成凝胶。

（2）卡拉胶

卡拉胶由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3,6-脱水半乳糖通过α-1,3-糖苷键和β-1,4-糖苷键交替连接而成，多糖链中总硫酸酯基含量为15%~40%，这些硫酸酯基使得分子半径变大，旋转阻力增强，分子间的相互作用也增强，从而黏度提高，凝胶强度增大。卡拉胶稳定性强，干粉长期放置不易降解。它在中性和碱性溶液中也很稳定，即使加热也不会水解，但在酸性溶液中（尤其是pH值≤4.0）卡拉胶易发生酸水解，凝胶强度和黏度下降。值得注意的是，在中性条件下，若卡拉胶在高温长时间加热，也会水解，导致凝胶强度降低。故果冻制作中要控制好酸味剂的用量，否则难以成形。由于卡拉胶自身的优势，果冻制作中更多采用它作为胶凝剂。

（3）海藻酸钠

海藻酸盐分子链中G块很易与钙离子作用，两条分子链的G块间形成一个洞，结合钙离子形成“蛋盒”模型，凝胶强度同海藻酸盐分子中G块含量以及钙离子浓度有关。高含量古洛糖醛酸的海藻酸盐和高酯化度果胶之间可以协同进行凝胶，得到的凝胶结构与糖含量无关，是热可逆凝胶，常用于果冻和果酱的制作。12