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低酯果膠
低酯果膠

低酯果膠(LM)是指酯化度小于50%的果膠。一般是從向日葵盤或馬鈴薯中提取出來,或者由高酯果膠經酸或堿處理后以進行脫酯化降低其甲氧基化度而獲得低酯果膠。低酯果膠(也稱為低脂果膠)是一種低甲氧基果膠,對鈣離子有高的反應性,低酯果膠的凝膠化可以通過調節PH,以及在凝膠的過程中添加不同的鈣鹽來控制。低酯果膠可進一步分為普通低酯果膠和酰胺化低酯果膠。

低酯果膠基本參數

產品名稱低酯果膠產品別名低甲氧基果膠、低脂果膠
英文名稱Low Methoxyl Pectin、LM Pectin酯化度<50%的果膠
原料柑橘、柚子、向日葵盤等制備方法堿法、酶法
分類普通低酯果膠、酰胺化低酯果膠應用低糖果醬、乳制品、烘焙產品

低酯果膠的分類

低酯果膠可進一步分為普通低酯果膠和酰胺化低酯果膠。

低酯果膠的穩定性

低脂果膠在較高pH值條件下要稍穩定一些。在堿性條件下,果膠即使在室溫下也能發生脫酯反應。如果用氨進行脫酯,則部分甲酯的甲氧基轉變為酰胺的氨基。酰胺化的低酯果膠比其它低酯果膠具有更優良的物理特性,可廣泛用于膠凝劑。

低酯果膠的凝膠機理

1、普通低酯果膠的凝膠機理

低酯果膠的凝膠形成機理與高酯果膠完全不同。它的凝膠是兩個果膠分子鏈間的羧基通過鈣橋實現離子連接以及氫鍵的共同作用的結果。這種凝膠受體系中鈣離子濃度的影響,對糖、酸反而不明顯。低酯果膠的凝膠條件:pH值范圍2~6,可8溶性固形物含量10%~80%,形成的凝膠具有熱可逆性。

低酯果膠的凝膠受果膠酯化度、相對分子質量、鈣含量、pH值、其它取代基、冷卻速度等條件的影響。其中鈣是必需的條件,實驗證明,每克低酯果膠需鈣25mg左右。不同酯化度的低酯果膠具有不同的鈣活性。低酯果膠的膠凝度和酯化度之間的關系與高酯果膠是相反的。低酯果膠的膠凝溫度與酯化度成反比,低酯果膠的膠凍的凝膠溫度與融化溫度的差異很小或者沒有差別。

2、酰胺化低酯果膠的凝膠機理

酰胺化低酯果膠的凝膠機理與普通低酯果膠相似,不同的是酰胺化果膠對形成凝膠的鈣離子濃度范圍要求寬的多,在應用條件下,膠凍組織不受鈣離子的輕微變化影響。且產生的膠凍析水趨勢較小。它在低糖含量的果醬中的應用非常廣泛。酰胺化高酯果膠與相同酯化度但未經酰胺化處理的高酯果膠相比,在使用時的膠凝溫度較低,其凝膠具有高度的熱可逆性和觸變性。

影響低酯果膠凝膠強弱的因素

1、果膠質量

分子質量高,“蛋盒”模型結合區容易形成,成膠質量好。

2、果膠的DE值及DA值

DE值升高,成膠溫度降低;DA值升高,成膠溫度也升高;如果DA值太高,以致成膠溫度高過體系的沸點溫度,會使得體系立即形成預凝膠。

3、果膠含量

含量增加,凝膠強度及成膠溫度均上升,但過高又會導致形成預凝膠,使凝膠強度反而下降。

4、鈣離子濃度

對一定DE值及DA值的果膠,在達到最佳凝膠強度之前,鈣離子濃度增加,凝膠強度和成膠溫度均上升;達到最佳凝膠強度之后,鈣離子濃度繼續增加,凝膠強度開始變脆、變弱最終形成預凝膠。

5、鈣離子螯合劑

體系中添加或存在能螯合鈣離子的多聚磷酸鹽、檸檬酸鹽等,能降低鈣離子有效濃度,從而降低預凝膠形成的危險,特別是當體系中固形物含量較高時。

6、可溶性固形物含量

含量增加凝膠強度加大及成膠溫度上升、但過高導致形成預凝膠。

7、可溶性固形物種類

不同物質影響果膠與鈣離子結合能力的程度不同,以Type2000型酰胺果膠舉例,在pH=3.0,固形物含量=31%,鈣離子含量為20mg/g果膠等固定條件下,凝膠強度的大小分別是使用煎糖>42DE葡萄糖漿〉高果糖漿〉山梨糖醇;不同固形物種類對于產生預凝膠的鈣離子的敏感度也均不同。

8、體系pH

pH可在2.6~6.8范圍,pH升高,形成相同質量的凝膠需要更多的果膠或鈣離子;pH升高,可使成膠溫度降低。

9、使用方法

如果將鈣離子溶液加入低于成膠溫度的果膠溶液中,會造成體系立刻形成預凝膠。鈣離子溶液應以較稀釋的形式加入,否則會導致局部形成預凝膠或局部不形成膠現象。如果采用只能緩慢溶解的鈣鹽,凝膠的形成及強度則可隨時間而增強。

低酯果膠,特別是酰胺果膠所形成的凝膠是熱可逆性凝膠,如果DE值較高,加之固形物含量較高時,形成的凝膠也會有比較好的熱穩定性。低酯果膠有較好的觸變性,凝膠受剪切力作用可成為泵送流體,特別適用于帶果肉酸奶生產。在低固形物含量下(20%),CMC或槐豆膠與低酯果膠復合可改進凝膠組織感。黃原膠與果膠復合則降低凝膠組織感。

低酯果膠的制備方法

果膠的制造一般是在低酸堿值下以熱水抽取,生產粉末果膠時,用醇類沉淀后干燥、粉末化,所抽出的果膠是HMP果膠,如果在酸性或堿性下進行脫酯化,可制得LMP果膠,抽取條件或脫酯化條件的改變,可得到各式各樣的果膠。

1、 堿法

將果膠濃縮液放入不銹鋼鍋中,加氫氧化銨調pH至10.5,15℃下恒溫保持3h。再加等體積的95%酒精和適量鹽酸,使pH降至5左右。攪拌后靜置1h,濾出沉淀果膠,榨干,再分別用50%和95%酒精各洗滌1次,壓干后攤于烘盤上,在65℃真空干燥器中烘干,取去磨細、包裝即得成品。產率大約為果膠量的90%。

2、酶法

酶法即用果膠脂酶脫脂提取低甲氧基果膠。廣東省果樹研究所蔡長河等(1996)成功地研制出采用酶法從柚皮中提取低脂果膠的工業化生產技術。與傳統堿法和酸法相比,其具有工藝易于控制、產品質量高、節省能耗和降低成本等優點,其工藝流程如下:柚皮→粉碎→水洗→脫脂→提膠→壓濾→沉析→壓濾→除鹽醇洗→壓濾→干燥→粉碎→成品。

低酯果膠的應用

低酯果膠被廣泛應用于低糖果醬、乳制品、烘焙產品、鏡面果膠和酸奶果伴等領域,其固形物含量需要低于 60%的產品,而且產品里需要求含有鈣離子或其他的金屬離子,這樣最終才會形成凝膠。

低酯果膠的使用條件是體系pH=2.6~6.8,固形物含量高于10%,要求有鈣離子存在(至少15mg/g果膠〉,主要用于低糖果醬、酸奶果肉底料、軟糖、甜食、焙烤制品上光等等。在具體應用時,選擇何種果膠,完全取決于體系的條件、生產成本及產品要求。酰胺果膠要比普通低酯果膠有更大的通用性。一般應先將果膠溶解于純水后,再與其他輔料混合。純果膠溶液的黏度很低,呈牛頓流體。果膠在果醬或果凍中的一般應用含量為0.3%(高酯果膠,可溶性固形物大約65%)到0.7%(酰胺及低酯果膠,可溶性固形物大約35%)。一般而言,在pH3.5以上高酯果膠不能形成凝膠;低酯果膠當pH>6.5后也不能形成凝膠。從果膠的性質與功能可知,體系中任何條件的改變都會影響使用效果,如果形成預凝膠,不但使生產成本上升,還使產品質量下降,改變其他因素也可能又使預凝膠現象消失。

表1低酯果膠的應用

食品 作用 優先選用的類型 選用原因 應用濃度/%
低固體果醬(懸浮物<55%) 膠凝劑 酰胺化果膠 膠凝不用加鈣鹽 0.4~1.0
具有天然風味的軟糖食果凍 膠凝劑 酸水解果膠(與淀粉配合使用) 承受高可溶性固體(76%~78%) 1.0~2.0
熟可逆面包果凍糖衣 膠凝劑 酰胺化果膠 在稍為寬的可溶性固體范圍凝膠 1.0~2.0
膠凝酸牛乳制品 膠凝劑 酰胺化果膠 0.5~1.0
用以制備水果牛乳甜食的水果罐頭 膠凝劑 酰胺化或酸水解果膠 需要加牛乳到水果制品中以控制膠凝作用 0.8~1.2
即食布丁粉 膠凝劑 酰胺化果膠 需要在水中快速溶解,再加牛乳時能快速膠凝 0.8~1.2
即食巧克力或香草布丁的糖漿基料 膠凝劑 酰胺化果膠 糖漿不需要過分濃稠,糖漿必須在PH中性下加牛乳使之快速膠凝 0.8~1.2

參考資料
1.胡國華-功能性食品膠第二版[]
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