增稠剂的结构和流变性介绍

增稠剂对保持食品的色、香、味、结构和食品的相对稳定性起相当重要的作用，这种作用的大小又取决于增调剂分子本身的结构和它的流变性，增稠剂的结构和流变性的关系是食品增稠剂应用的主要理论依据。

1.增稠剂的黏度和浓度的关系

多数增稠剂在较低浓度时，符合牛顿液体的流变特性，而在较高浓度时呈现假塑性。随着增稠剂浓度的增加，其溶液的表观黏度（η）也增加（图7-1）。最特殊的食品增稠剂为阿拉伯胶，因为它在水中可以配成浓度高达50%的溶液。

图7-1 增稠剂溶液表观黏度与浓度的关系

1—瓜尔豆胶 2—海藻酸铵 3—刺梧桐胶 4—藻酸丙二醇酯 5—海藻酸钾 6—黄蓍胶 7—槐豆胶 8—羧甲基纤维素 9—印度树胶 10—阿拉伯胶

多数食品增稠剂在浓度变化较小的范围内，其黏度的对数与浓度之间的关系满足以下的方程式：

lgη=a+bω

式中 η——表观黏度，Pa·s

a、b——特性系数

ω——增稠剂浓度，%

2.增稠剂的协同效应

卡拉胶和槐豆胶，黄原胶和槐豆胶，黄蓍胶和海藻酸钠，黄蓍胶和黄原胶都有相互增效的协同效应。这种增效效应的共同特点是混合溶液经过一定的时间后，体系的黏度大于体系中各组分黏度的总和，或者在形成凝胶之后成为高强度的凝胶。

在卡拉胶和槐豆胶体系中，卡拉胶是以具有半酯化硫酸酯的半乳糖残基为主链的高分子多糖。槐豆胶是以甘露糖残基组成主链，平均每4个甘露糖残基就置换一个半乳糖残基，其大分子链中无侧链区与卡拉胶之间有较强的键合作用。在槐豆胶和卡拉胶形成的凝胶体系中，卡拉胶的双螺旋结构与槐豆胶的无侧链区之间的强键合作用，使生成的凝胶具有更高的强度。而另一种与槐豆胶结构相似，但侧链平均数增加一倍的瓜尔豆胶，正因为其侧链太密而不具有槐豆胶这么明显的增稠效应。(www.xing528.com)

利用各种增稠剂之间的协同效应，采用复合配制的方法，可产生更多种复合胶，以满足食品生产的不同需要，并可达到最低用量水平。例如一定比例的黄原胶、魔芋糖复合胶，其在水中的浓度达万分之二时，仍能形成胶冻。增稠剂还有一种叠加减效的效应，例如，阿拉伯胶可降低黄蓍胶的黏度。80%黄蓍胶和20%阿拉伯胶的混合物溶液具有最低的黏度，比其中任一组分的黏度都低。用此混合物制备的乳液具有均匀、流畅的特点。这种复合胶在制备低糖度的稳定乳液方面具有良好的前景。

3.切变力对增稠剂溶液黏度的影响

由于增稠剂分子的高相对分子质量和分子的刚性，因而在较低的浓度时就具有较高的黏度。切变力的作用是降低分散相颗粒间的相互作用力，在一定的条件下，这种作用力越大，其黏度降低也越多。具有假塑性的液体饮料或食品调味料，在挤压、搅拌等切变力的作用下发生的切变稀化现象，有利于这些产品的管道运送和分散灌装。

4.增稠剂的胶凝作用

增稠剂高相对分子质量、大分子链间的交联与螯合以及大分子链的强烈溶剂化，都有利于体系三维网络结构的形成，有利于形成凝胶。

琼脂的浓度即使低于1%也能形成凝胶，是典型的凝胶剂。卡拉胶、果胶在K⁺或Ca²⁺存在下也能形成凝胶。1%～2%的明胶溶液在30℃以下形成凝胶；1%卡拉胶溶液在引起凝胶的阳离子（K⁺或Ca²⁺）为0.1%～0.9%时，于20～70℃形成凝胶。1%果胶溶液在pH 3，可溶性固体＞55%时，于室温条件下也能形成凝胶。在作为交联剂的阳离子存在时，随着阳离子浓度的升高，果胶所形成的凝胶强度，以及凝胶的熔化温度均会随之升高。

5.增稠剂凝胶的触变

在增稠剂所形成的凝胶中，增稠剂的大分子间的键合只形成松弛的三维网络结构。在交联剂存在下，大分子与大分子之间的螯合，或者螺旋形分子由于氢键和分子间力的作用，均易于形成松弛的三维结构。在K⁺或Ca^{2 +}存在下，卡拉胶的凝胶就具有这种特点。

增稠剂凝胶的这种松弛三维网络结构的存在，使其易发生触变现象。这种现象特别有利于食用涂抹酱。这是因为切变力可以破坏松弛的三维网络结构，使酱变稀，但只要外力停止，经过一段时间，已经摇溶或变稀的凝胶又可以形成凝胶。

6.有机溶剂对增稠剂的增效效应

当在极性有机溶剂中或其水溶液中加入某些增稠剂时，由于体系中的氢键和分子间力的作用，形成混合体系结构，使其整体黏度高于体系中任何一组分的黏度。这种有机溶剂，可用作增稠剂薄膜的增塑剂。例如，对CMC薄膜，甘油就是良好的增塑剂。