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果胶是食品工业中常用的一类食品添加剂,用于食品的乳化、增稠和稳定,在糖果、果酱、果冻、罐头等众多领域均有应用。GB25533中对果胶的定义是以柚子、柠檬、柑橘、苹果等水果的果皮或果渣以及其他适当的可食用的植物为原料,经提取、精制而得的食品添加剂果胶,其来源非常广泛,但目前常用的主要是以柑橘果皮和苹果残渣来源的果胶,其来源充足,工艺成熟,成本低廉,在食品工业中被广泛应用。

甜菜是第二大糖源物质,其加工中要产生数量众多的残渣,平均每加工一公斤甜菜根就会产生0.9公斤的甜菜粕,其中干物质含量约为5%-7%。长期以来,甜菜粕主要被用作动物饲料,开发利用率极低,且在加工利用过程中,容易产生资源浪费和环境污染等问题。甜菜粕中富含纤维素、果胶、蛋白质和糖类等物质,其中果胶含量约为25%左右,通过对果胶的提取,可以实现甜菜粕的再利用,提高利用率和经济价值。
果胶的组成结构比较复杂,除了通常认为的半乳糖醛酸外,还有乳糖、鼠李糖、木聚糖等多种组分,且组分间的连接方式和分子结构也不同,常见的有同聚半乳糖醛酸、鼠李糖半乳糖醛酸Ⅰ、鼠李糖半乳糖醛酸Ⅱ以及木聚糖-半乳糖醛等,不同结构的果胶其理化性质存在显著差异。
果胶的乳化及凝胶特性与结构相关,酯化度指果胶分子中半乳糖醛酸羧基被酯化的程度,甲氧基、乙酰基和酰胺基均可与半乳糖醛酸发生酯化反应,不同酯化度的果胶,应用特性也有所不同,尤其是凝胶形成条件差异性较大。与其他果胶相比,甜菜果胶分子量小、支链多、乙酰基含量高、甲氧基含量低,即使在钙离子存在的条件下也不易形成凝胶。
研究指出,甜菜果胶上的阿魏酸在酶或者氧化剂的作用下能够发生交联,从而获得网状结构,漆酶是最常用的催化剂。在适宜条件下获得的改性甜菜果胶能够形成质量较好的凝胶,但凝胶时间较长。为了进一步提高甜菜果胶的凝胶特性,在漆酶作用下引入大豆蛋白,能够形成更加稳定的凝胶体系。通过改性获得的凝胶性甜菜果胶工艺繁琐,成本也大幅提升,在应用上不具有现实意义。
由于甜菜果胶内部的阿魏酸基团以及中性糖侧链蛋白质的存在,甜菜果胶具有优异的乳化性。甜菜果胶的半乳糖醛酸的质量分数平均在65%以上,符合商品果胶的要求,并且具有独特的加工优势。
1、热稳定性
加热处理是食品生产过程中常用的环节,在高温环境下多数物质会表现出不稳定性,因此果胶对于温度的反应是衡量质量的一项重要因素。衡量乳化稳定性用浊度变化来表示,浊度越大表明产品的稳定性越高。在不同温度条件下,甜菜果胶的浊度未发现明显变化,而柑橘果胶在不同高温环境下都出现浊度下降,尤其是85℃下,浊度下降明显。
2、pH抵抗性
果胶属于阴离子多糖,多糖上存在部分未酯化的半乳糖醛酸,使得其在水溶液中带一定量的负电荷,甜菜果胶在3-6的范围内,其浊度总体保持稳定,pH4时浊度,随着pH的升高其浊度逐渐下降,适于酸性条件应用。
此外,在获得同等大小的乳液条件下,甜菜果胶的用量也更少,与阿拉伯胶相比,5~10mg/mL的甜菜果胶溶液制备出相应粒径大小的乳液时,阿拉伯胶则需要100~150mg/mL。另外,甜菜果胶在乳制品中还有防止蛋白沉淀的作用。整体来看,甜菜果胶属于优质的乳化剂,在乳化方面具有很好的应用前景。
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