海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的應用

王姣姣， 楊曉光， 秦志平， 王志英， 史 杰　(石家莊市兄弟伊蘭食品配料有限公司，河北石家莊 050000)

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海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的應用

王姣姣， 楊曉光， 秦志平， 王志英， 史 杰(石家莊市兄弟伊蘭食品配料有限公司，河北石家莊 050000)

摘要海藻酸丙二醇酯(PGA)具有優良的乳化性、增稠性、膨化性、耐酸性和穩定性等性能，是一種新型的乳化穩定劑，在食品中的應用日趨廣泛。隨著消費者對食品風味、品種的要求不斷提高，PGA以其獨特的性質和豐富的原料來源，被應用在各種食品當中。介紹了PGA的化學性質、分子結構特性以及物理特性，并對其在多種食品中的應用現狀進行了綜述，旨在為擴寬PGA的應用范圍及深入研究其作用機理提供參考。

關鍵詞海藻酸丙二醇酯；食品；主要特性；應用

食品添加劑對食品工業的發展十分重要，相當數量和種類的加工食品若要進一步提高其感官品質和質量，都離不開添加劑在其中的有效應用。近年來，我國低pH范圍的食品和飲料發展非常迅速，由于海藻酸丙二醇酯(PGA)具有獨特的膠體特性和增稠性、穩定性、乳化性、懸浮性、成膜性以及能形成凝膠的能力[1]，因此，海藻膠常作為食品添加劑應用于食品工業生產中。

海藻酸丙二醇酯也稱藻酸丙二醇酯、藻酸丙二酯，是一種從褐藻中提取并經酯化處理的新型增稠劑。PGA主鏈是由α-L-古洛糖醛酸和β-d-甘露糖醛酸組成，這2種糖醛酸在PGA分子中的比例和位置都決定著PGA的黏度、膠凝性、對離子的選擇等特性，尤其是對有鈣離子存在時的膠凝作用，其分子中的丙二醇基為親脂端，可以與脂肪球結合；分子中的糖醛酸為親水端，含有大量羥基和部分羧基，可以和蛋白質結合。海藻酸丙二醇酯是食品用穩定膠體中唯一具有穩定和乳化雙重作用的天然穩定劑[2]。有研究表明，志愿者在高水平(相當于175 mg/kg體重)下攝入海藻酸丙二醇酯23 d沒有造成飲食不良或生理效應,特別是不良的毒理作用中的酶和其他敏感指標都保持不變[3]。

筆者主要闡述了PGA的生理特性及其在各種食品中的應用，以期為深入研究PGA的作用機理提供參考。

1PGA的主要特性

海藻膠作為食品添加劑用于食品中正是由于它具有的獨特的膠體特性和增稠性、穩定性、乳化性、懸浮性、成膜性以及能形成凝膠的能力，而其衍生物PGA與海藻酸相比，有著不少優勢，在食品中的應用有其獨到之處。因為海藻酸原來的部分羧基被丙二醇酯化，并部分被適當的堿中和，所以PGA可以溶于水中形成黏稠膠體，并能溶于有機酸溶液，于pH 3～4的酸性溶液中能形成凝膠，但不會產生沉淀，抗鹽性強，即使在濃電解質溶液中也不會鹽析，對鈣和鈉等金屬離子很穩定。也就是說，PGA能改善酸在食品中的穩定性，還能阻止因為鈣和其他高價金屬離子在食品飲料中所引起的沉淀作用[4]。

PGA具有較大的分子量，是一種高分子量食品級多糖。黃明麗根據凝膠滲透色譜(GPC)標準曲線，結合PGA洗脫體積，計算得出PGA分子量范圍為1 900～2 400 kD[5]。PGA的黏度與其濃度之間存在著半對數線性關系(R2=0.974 0)；在pH 2～10范圍內，PGA的黏度幾乎無變化，但當pH≥11時，PGA的黏度下降；PGA與羧甲基纖維素(CMC)具有良好的增黏效應，但與海藻酸鈉之間的效應較復雜[6]。

PGA是剪切變稀的假塑性非牛頓流體，濃度越高，觸變性越大。PGA溶液黏度隨其質量分數、蔗糖添加量的增加而增加，隨pH的升高而降低。較低NaCl(0.01和0.10 mol/L)時PGA溶液的黏度降低，NaCl濃度較高時(1.00 mol/L)溶液的黏度增加。PGA具有黏彈性，在低頻率區域體系以黏性為主，高頻率區域體系以彈性為主，G′與G″的交點受濃度和pH及溫度的影響[7]。

PGA除具有膠體性質外，由于其分子中含有丙二醇基，故親油性大，乳化穩定性好，在食品和飲料的生產中可以被用作為一種性能優良的天然起云劑[8]。PGA溶液的親脂性可有效地用作奶油、糖漿、啤酒、飲料及色拉油的穩定劑。酯化度越高，PGA溶液的親脂性與表面活性越強，因此，當利用PGA的親脂性時，應選用高酯化度產品，此外要盡量使用低黏度產品。

2PGA在食品中的應用

近年來，PGA因其獨特的性質被廣泛應用于多種食品中。PGA在部分食品中的作用及參考用量見表1。

2.1PGA在酸奶中的應用酸奶是發酵乳的一種，在所有乳制品中，酸奶是營養價值最高、最受人們歡迎的健康食品之一。而在生產中，為了保證酸奶的穩定性，使之保持特殊的酸性環境和形態結構，就需要添加適當的穩定劑。穩定劑在酸奶中主要發揮2個作用，保水性和提高產品的黏度穩定性[9]。

王曉梅等通過對攪拌型橙汁酸奶感官質量和穩定性的研究，確定了其最佳工藝要點和適用的PGA復配穩定劑配方[10]。結果表明，PGA0.2% +單甘酯0.1% +NaH2PO40.05%的復配穩定劑在攪拌型橙汁酸奶中的穩定效果優于PGA單體穩定劑。衛曉英等將不同量的PGA添加到原料乳中進行發酵，對其特性進行檢測[11]。在添加PGA后，酸乳的黏度顯著增大，且形成了觸變環。試驗表明，PGA不同的添加量能不同程度地影響酸乳的結構，以0.20%的添加量的效果最好；此時樣品的持水力上升10.9%，乳清析出量下降26.0%，硬度8 g。

2.2PGA在乳飲料中的應用近年來，越來越多的含乳飲料出現在人們生活中。在這些含乳飲料的制作過程中，為了使飲料形成均勻、穩定、黏稠的液體，需要向飲料中添加一些物質，而乳飲料穩定劑所起到的作用正是如此。

范素琴等研究不同用量的海藻酸丙二醇酯對調配型酸性乳飲料穩定性的影響[12]，通過單因素試驗確定海藻酸丙二醇酯在酸乳飲料中的最適用量，并通過正交試驗確定調配型酸乳飲料復配乳化穩定劑的最佳配方：海藻酸丙二醇酯0.20%、羧甲基纖維素鈉0.25%、高酯果膠0.10%、蔗糖酯0.015%。劉海燕研究表明，PGA在發酵乳中可以與其他配料完全融合，在發酵期間的任何pH范圍內均可使用[13]。PGA在發酵乳制品中不僅充當穩定劑的作用，還可以提供乳化作用使含脂的發酵乳制品平滑、圓潤，口感會更好，能夠賦予發酵乳制品天然的質地口感，同時能夠有效地防止產品形成不美觀的粗糙凹凸表面，使產品外觀平滑亮澤。

趙六永等選用牛乳和椰果果粒為原料，對產品穩定劑的選擇進行了研究，確定了最佳的配方[14]。通過試驗篩選出較好的穩定劑組合為羧甲基纖維素鈉0.40%，結冷膠0.14%，果膠0.14%，海藻酸丙二醇酯0.03%；并驗證了產品在保質期內的穩定性，試驗結果顯示，穩定劑配方達到了產品要求。對確定的最佳配方進行多方面的考察，產品穩定性、果粒懸浮性在保質期內都表現良好，所選擇的最佳配方符合產品要求。

2.3PGA在果汁飲料中的應用果汁富含各種天然營養物質，可以幫助人體達到酸堿平衡，對腸胃無刺激、營養吸收迅速、徹底。果汁飲料是以水果為原料經過物理方法如壓榨、離心、萃取等得到的汁液產品。在工業生產中，需要添加穩定劑，保證飲料體系的穩定，改善口感。

王金華等對榨汁工藝飲料配方及穩定性等方面進行綜合研究，最終確定飲料的最佳配方為：黑莓原汁20%，藍莓原汁10%，糖含量8%，羧甲基纖維素(CMC) 0.105%，海藻酸丙二醇酯0.613%，黃原膠0.015%，由此配方制得的飲料感官評價最高，穩定性最好[15]。

林日高以沙田柚汁與西番蓮汁為主要原料，對沙田柚汁與西番蓮汁復合飲料的加工工藝進行探討[16]。結果表明，當沙田柚汁14%，西番蓮汁12%，白砂糖10%，黃原膠0.02%，羧甲基纖維素鈉0.15%，海藻酸丙二醇酯0.10%，pH為3.8時，復合果汁飲料風味最佳。

2.4PGA在啤酒中的應用啤酒泡沫是啤酒質量的一項重要指標。啤酒泡沫中含有大量的芳香酯類化合物，它使人們產生飲用的欲望，減少啤酒的苦味，產生緩和味覺的作用，具有像蓋子一樣的隔絕作用，可防止啤酒液與空氣發生氧化反應而發生味道變化。泡沫的蓋子作用還可減緩二氧化碳的釋放速度，產生較多的包裹著二氧化碳的啤酒泡沫，讓飲酒者從視覺上覺得啤酒比較清涼可口；另外，啤酒冒泡時細微的沙沙聲也會使飲酒者產生愉悅感。

劉長海等為了改善啤酒泡沫的性能，研究了多種食品添加劑對啤酒泡沫性能的影響[17]。其中，海藻酸丙二醇酯是良好的泡沫改良劑，加入30 mg/L可以顯著提高啤酒的泡沫持久性。張立群等在啤酒中添加適量的PGA，考察其對啤酒泡沫的穩定性和泡持力的影響[18]。研究表明，PGA可明顯提高泡持力，泡沫變得更潔白細膩，掛杯更持久，即使遇到油脂或殺菌洗滌殘留物也能抗破裂，無異味，且對成品酒的保質期無影響。

2.5PGA在面制品中的應用面食是我國人民的主食之一，隨著經濟的發展，人們對面食的要求早已超越了單純的果腹，對面食內在的品質如彈性和韌性的要求越來越高。近幾年，PGA常見應用于面食的制作中，以改善面食性質和質構。

楊艷等通過粉質儀測定了PGA對面粉粉質特性影響，經TPA全質分析、蒸煮試驗和感官鑒評，研究PGA添加量對面條硬度、黏著性、拉伸收縮比等指標的影響[19]。結果發現，PGA對面條品質改良效果較為明顯，其在面條中最適添加量為0.3%。

蛋糕有著綿軟而有彈性的結構，細密而緊韌的組織，滋潤而嫩爽的口感，深受廣大消費者的喜愛。但是在長期放置過程中，蛋糕會出現結構粗糙、松散干硬、彈性和風味變差等老化現象，使產品質量下降。張娟娟等利用正交試驗優化出蛋糕品質改良劑的配方：海藻酸鈉0.15%，海藻酸丙二醇酯0.15%，黃原膠0.10%，在此條件下進行驗證試驗，檢測后發現復配型蛋糕品質改良劑能改善蛋糕面糊比重，提高蛋糕質構特性和感官評分，使蛋糕彈性較好，硬度顯著降低，老化程度明顯較小，顯示蛋糕的品質良好[20]。

3結語

PGA作為一種新興的穩定劑，能改善酸在食品中的穩定性，具有良好的增黏效應、黏彈性以及乳化穩定性，這些特性使得PGA被廣泛應用于酸奶、乳飲料、果汁飲料、啤酒、面制品等食品和飲料的生產中。近年來對其報道及研究越來越多，但大多都集中在應用試驗，對其應用范圍的擴展和作用機理都欠缺深入的研究，尤其是與其他穩定劑復配使用，對于PGA在內的復合穩定劑對酪蛋白的作用機理鮮見報道，國內有關PGA在食品中的應用尚鮮有更權威的相關基礎研究作支撐。因此，PGA在食品中的應用受到挑戰。

研究機構及有實力的企業應該加強PGA的基礎性研究，通過利用現代儀器分析手段和方法，研究PGA與產品中其他成分的相互作用關系，為PGA產品研發提供科學明確的指導，為發展穩定的PGA產品奠定技術基礎。

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ain Characteristics of Propylene Glycol Alginate and Its Application Status in Food

WANG Jiao-jiao, YANG Xiao-guang, QIN Zhi-ping et al

(Shijiazhuang Brothers Ilong Food ingredients Co.Ltd., Shijiazhuang, Hebei 050000)

Key wordsPropylene glycol alginate; Food; Main features; Application

AbstractPropylene glycol alginate (PGA), which has performances of good emulsification, thickening, puffing, acid resistance and stability, is a new type of emulsifying stabilizer.Its application in food is becoming more and more widely.With the increasing requirements of the food flavor and variety of consumers, PGA has been applied in many kinds of food due to its unique nature and rich raw material source.This paper introduced the chemical properties, molecular structure and physical properties of the PGA, and reviewed the application status in various food, aiming at providing widening the application range of the PGA and providing the references for further study of its mechanism.

作者簡介王姣姣(1988- )，女，河北深州人，碩士，從事食品安全與分離技術研究。

收稿日期2016-01-22

中圖分類號TS 202.3

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-070-03