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卡拉胶的复配特性及其在肉制品中的应用


肉类工业
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肉类食品添加剂

卡拉胶的复配特性及其在肉制品中的应用
胡国华   马正智     李 慧

上海师范大学工程食品研究所功能与复合食品添加剂研究室   上海   200234 谢建平   仇小定   江苏常航胶体科技有限公司   江苏常州   213136<

br />   卡拉胶主要是从红藻的角叉菜属 、麒麟菜属 、 杉藻属及沙菜属等品种海藻中获得 , 这些红藻生长 于世界上不同的海洋区域 , 由于提取时品种来源不 一 , 所得到的卡拉胶类型和品种也不同 。即使同一 品种来源 , 不同的工艺提取条件也会导致不同的分 子量降解 , 产品性质也有差异 。因此卡拉胶只是一 个广义名称 , 具体应用包括在肉制品中应用时 , 应 选择合适的类型或品种来源 , 不同的厂家牌号也会 有不同的最佳添加量 。由于卡拉胶具有形成亲水胶 体 、凝胶 、增稠 、乳化 、成膜 、稳定分散等诸多物 理化学特性 , 故可作为胶凝剂 、乳化剂 、增稠剂或 悬浮剂使用 , 用于稳定乳液 、控制脱液收缩 、赋 形 、胶结和分散等 , 另外卡拉胶安全无毒的特性已 被联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合 专家委员会 (J ECFA) 所确认 , 这都使得卡拉胶工 业迅速发展 , 广泛应用于食品工业 、日化工业及生 化 、医学研究等领域中 。最近几年 , 由于应用技术 的日趋成熟及应用领域的不断扩大 , 国内外市场对 卡拉胶的需求也大幅度上升 , 卡拉胶已经成为在食 品中尤其是在肉制品中应用得最为广泛的胶体之 一。
1  卡拉胶的复配性能

糖的交互作用会产生这种协同作用 。使κ - 卡拉胶 溶液稀释到能正常形成凝胶的最低浓度以下 , 这时 κ- 卡拉胶不能形成凝胶 , 但只要有 LB G 存在 , 当 κ- 卡拉胶与 LB G 混合后即可形成凝胶 。还有研究 结果显示 , 单一的卡拉胶在胶凝时需要的最低分子 量为 60 000 , 当加入 LB G 后 , 30 000 分子量的卡 κ 拉胶也能胶凝 。 - 卡拉胶与他拉胶 ( T G) 混合后 也能形成凝胶 , 但需较高浓度 。非胶凝浓度下 , κ
- 卡拉胶与瓜尔豆胶或胡芦巴胶就不能形成凝胶 。 葡甘露聚糖 ( 魔芋胶) 在使卡拉胶在非胶凝浓度下

卡拉胶形成凝胶所需浓度低 、透明度高 , 但存 在凝胶脆性大 、弹性小 、易脱液收缩等问题 , 不过 这些问题可以通过与其它食品胶的协同增效作用来 解决 , 因此有关卡拉胶协同作用的研究对于卡拉胶 在食品中的应用十分重要 。 在卡拉胶中添加其它多糖后 , 甚至是不胶凝的 多糖 , 其胶凝性质也能得到改善 。如加入半乳甘露 聚糖后 , 即使卡拉胶含量低于正常胶凝浓度时 , 也 能形成凝胶 ; 再者 , 不能胶凝的低分子量卡拉胶在 添加了半乳甘露聚糖之后 , 也能形成凝胶或沉淀 。 例如 , 卡拉胶在与槐豆胶 (LB G) 混合后 , 形成的 凝胶弹性 、强度和稳定性有明显提高 。这种复配胶 可以应用于肉冻 、调味料 、果汁和糖果的加工中 , 目前在点心 、低卡路里果冻 、饼馅 、肉制品及宠物 食品中得到了广泛使用 。卡拉胶与各类半乳甘露聚      2007 年第 9 期总第 317 期 30

形成凝胶的能力与 LB G 相近 。而且罗望子胶 ( 纤 维素主链上 75 %葡萄糖残基上带有单糖或多糖分 支) 及羧甲基纤维素 ( 每两个葡萄糖残基带有一个 三糖分支) 也可使非胶凝的κ- 卡拉胶胶凝 。 已有人研究了卡拉胶与其它食品胶混合后的凝 胶强度 , 认为从凝胶强度来看 , κ- 卡拉胶与琼脂 、 β 黄原胶 、瓜尔豆胶 、 - 环糊精 、木薯淀粉 、羧甲 基纤维素 、海藻酸钠 、果胶间无协同作用 , 而与 LB G、魔芋胶有协同作用 , 魔芋胶比 LB G 与卡拉 胶的作用要强一些 , 最适比例为 515 ∶15 。还有人 4 研究了卡拉胶与不同来源的 LB G 混合系的粘弹性 , 发现 M/ G 值的增加会增强其协同作用 , κ - 卡拉 胶/ LB G 的值对混合系的流变学及微观结构会产生 很大影响 。可以认为 , 卡拉胶与槐豆胶 、他拉胶 、 魔芋精粉之间存在明显的协同作用 。其中在与槐豆 胶的混合体系中 , 协同作用与槐豆胶中甘露糖/ 半 乳糖 ( M/ G) 的比率 、 KCL 浓度及槐豆胶的浓度 有很大关系 。 卡拉胶为凝胶多糖 , 而槐豆胶为非凝胶多糖 , 但两者共混可以得到凝胶 , 这是两种多糖分子间相 互作用的结果 。在卡拉胶和槐豆胶体系中 , 卡拉胶 是以具有半醋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 四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
111   卡拉胶与槐豆胶的复配性能

肉类食品添加剂 管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 , 因为 其侧链太密而不具有这么明显的增稠效应 。 κ- 型卡拉胶单体所形成的强而脆的凝胶 , 其 收缩脱水性在许多应用中会带来不利 。但当与其他 胶结合后所引起的组织结构的变化 , 使之具有很多 实用价值 , 尤其在食品方面 , 当κ - 型卡拉胶加入 槐豆胶后 , 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 , 不仅使该体系的弹性和刚性因之提高 , 并随着 槐豆胶浓度的增加 , 其内聚力也相应增强 。当两种 胶的比例达 1∶ 时 , 凝胶的破裂强度可相当高 , 因 1 而产生相当好的可口性 。从感官的角度来看 , 槐豆 胶可使κ- 型卡拉胶凝胶的脆度下降而弹性提高 , 使之接近于明胶凝胶体的组织结构 , 但如果槐豆胶 的比例过高 , 凝胶体会愈易胶稠 。 只有卡帕型卡拉胶与刺槐豆胶有增进胶强度的 协同作用 , 2∶ 可达到最大凝胶强度 , 而 1 ∶ 为最 1 4 弱 。为使刺槐豆胶充分水化 , 溶液需加热至 82 ℃ 以上 , 形成的凝胶仍为热可逆型凝胶 ; 达到同样的 凝胶强度 , 卡帕卡拉胶与刺槐豆胶的复合胶用量约 只有卡帕卡拉胶单用量的 1/ 3 。卡帕卡拉胶在水系 统中 015 % 以上的浓度就能形成凝胶 , 在牛奶系统 ι 中成胶浓度可低至 011 %~ 012 % 。 - 型和κ - 型 有研 究 报 道 当 卡 拉 胶 与 槐 豆 胶 质 量 分 数 为 0101 , 共混比例为 50∶ , 在 80 ℃ 50 下加入 KCl 浓度 为 012mol 时 , 二元体系多糖可以达到协同相互作 用的最大值 。卡拉胶与槐豆胶共混时最佳膨化温度 为 70 ℃, 其膨化熟成放置时间为 50~70min 。在二
112   卡拉胶与魔芋胶的复配性能

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量大之外 , 应用于碱性食品常有咸味和涩味 , 口感 欠佳 , 不受欢迎 ; 后者在有钾或钙等离子存在时 , 具有形成凝胶所需浓度低 、透明度高等优点 , 但其 凝胶脆性大 , 弹性小 , 易出现收缩脱液现象 。这些 缺陷 , 在很大程度上影响二者作为胶凝剂在食品工 业上应用 。将卡拉胶与魔芋胶进行适当复合 , 在中 性偏酸性的条件下 , 可以形成对热可逆的弹性凝 胶 , 且所形成的凝胶还具有所需胶凝剂用量少 、凝 胶强度高 、析水率低等特点 。魔芋胶可全部或部分 取代槐豆胶 , 而获得卡拉胶与槐豆胶混合体所具有 的凝胶结构 。 总之 , 魔芋胶和 κ - 卡拉胶有很强的协同作 用 , 能显著增强卡拉胶的凝胶强度和弹性 , 减少卡 拉胶的泌水性 , 其作用效果比槐豆胶还强 , 在食品 工业上具有很好的应用价值 。
113   卡拉胶与其它胶的复配性能

酰胺化低酯果胶对κ - 型卡拉胶的形成没有显 著的影响 , 但由于它具有良好的持水性 , 从而可降 低κ- 型卡拉胶的使用浓度 , 并使凝胶柔软可口 。 但如果还将少量的槐豆胶复合在内 , 则可增加其凝 胶的内聚力 。采用酰胺化低酯果胶的另一长处是可 使凝胶有很好的风味释放能力 。但这种果胶的不利 因素是可使凝胶呈浑浊状 , 即由酰胺化低酯果胶配 合制成的凝胶甜食 , 不能像由单纯卡拉胶所制得的 凝胶那样透明 。 黄原胶对κ- 型卡拉胶有类似的影响 , 即可形 成较柔软 、更有弹性和内聚力的凝胶 。此外 , 黄原 胶能象κ- 型卡拉胶那样降低失水收缩作用 , 瓜尔 豆胶却不能左右κ- 型卡拉胶的收缩析水作用 。由 于瓜尔豆胶含有两倍量的半乳糖 , 且未被取代的区 域的长度远短于槐豆胶 , 这就解释了为什么卡拉胶 与槐豆胶有良好的复配共伍作用而与瓜耳豆胶无明 显共伍作用 。 另外 , 卡拉胶的凝胶强度取决于分子链的整齐 程度 , 但 KCl 添加量的增加可提高强度 。卡拉胶 及复配胶的凝胶强度测量值会随时间延长而不同 ; 强度值也会因凝胶体的温度而不同 , 温度越低强度 越高 , 在 5~10 ℃ 时达到极限 。因此比较凝胶强度 时应以凝胶后相同的时间和温度下测量为条件 。胶 体溶液加入柠檬酸量越多 , 冷却后强度越低 , 并且 加酸温度越高强度降低越显著 。然而 , 过低的温度 下加酸也会干扰凝胶的形成 , 因此最适的加酸温度 为 60~70 ℃。同样 , 卡拉胶溶液体系在不同的 p H 值下加热 , p H 值降低则凝胶强度降低 , p H 值 315 以下基本不能形成凝胶 , 有意思的是已形成的凝胶
2007 年第 9 期总第 317 期

两种卡拉胶配合时 , 凝胶的脆度将下降 , 破裂强度 降低而不至于脱水收缩 , 内聚力的稳定和破裂强度 的下降 , 说明ι- 型卡拉胶也能提高凝胶的持水性 和弹性 , 由此所制得的凝胶比由槐豆胶配合制得的 将更接近于明胶的结构 。

元多糖体系中加入一定浓度的盐离子 , 有利于提高 其凝胶强度和凝胶的热稳定性 。

魔芋胶主要化学组成为葡萄甘露聚糖 , 其中的

葡萄糖和甘露糖的分子比约为 2 ∶ , 因为甘露糖单 3 位的第 6 位 C 上有乙酰基 , 故其水溶液不能形成 凝胶 , 但在稀碱性溶液中水解去掉乙酰基后则可形 成有弹性的凝胶 。魔芋胶和κ - 卡拉胶都是食品工 业常用的胶凝剂 , 但前者必须在 2 %以上的浓度 , p H 值 > 9 即强碱性条件下才能形成凝胶 。除了用

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( 这会在肉中产生冰晶 , 从而使肉的质构变坏) 等 ,

即使在 p H 值 315 这样低 p H 值下凝胶态仍稳定 。 复配胶体系所观察到的结果与卡拉胶相似 , 一般在 碱性环境下 , 强度会降低 。而卡拉胶在 p H 值 9 左 右仍稳定 。
2  卡拉胶在食品中的应用简介

而这些问题都可以通过使用卡拉胶和磷酸盐 、盐 、 淀粉等配料复合添加剂来解决完成 。 对于火腿肠 、午餐肉 、红肠和鱼肉肠等肉制品 而言 , 提高其保水性 、鲜嫩性 、凝胶性和乳化能力 是必需的 。保水性强 , 肉制品出品率就高 ; 鲜嫩性 好 , 肉制品的口味就鲜美 、嫩滑爽口 ; 凝胶性强 , 所制肉制品粘度和强度就强 、弹韧性也好 ; 乳化能 力强 , 所制肉制品就可避免油析 、松软等现象 , 还 可降低原料成本 。而单一食品胶就难以达到上述要 求 , 若由卡拉胶和魔芋粉等食品胶复合得到的专用 胶 , 就有很强的增筋增韧性 、保水性和乳化能力 , 所制得的肉制品性能明显好于只添加某一种食品胶 制得的同类产品 。 复合食品胶在肉制品中的应用研究试验举例如 下。
( 1) 肉类乳化保水剂

卡拉胶在食品工业中主要用作胶凝、增稠 、稳 定和持水剂 。在布丁 、酸奶 、掼奶油 、冰淇淋 、奶 酪中用作增稠稳定剂 ; 在红肠 、火腿生产中用作持 水剂 ; 在奶制品饮料中用作悬浮剂 ; 果冻中用作胶 凝剂等 。卡拉胶在食品中的应用见表 1 。
表1  卡拉胶在食品工业中的应用 卡拉胶种类 食品名称 功能 果冻 肉冻 凝胶 凝胶 用量/ %

κ- 型 + 槐豆胶 015~110 κ- 型 + 槐豆胶或 κ 鱼冻 凝胶 015~110 型 +ι- 型 增 稠, 弱 κ 调味汁酱 012~015 - 型 凝胶 番茄酱 增 稠 , 弱 ι- 型 + 淀粉 011~0125 凝胶 κ- 型 + 魔芋胶 西式火腿 凝胶 015~115

3  卡拉胶及其复合食品胶在肉制品中的应用

卡拉胶用于禽肉制品可以为保持水分、风味 、 质构 、切割性 、冷冻融化及稳定性带来益处 。如卡 拉胶用于火腿及火腿肠就能起到凝胶 、乳化 、保 水 、增强弹性的作用 , 尤其是提供适当的保水性 , 即使是制造高出品率的产品时 , 它也能有良好的持 水性 , 并且由于它能够与蛋白质络合 , 就能提供相 当好的组织结构 , 使产品具有细腻 、切片良好 、口 感好 、弹性好 、韧脆适中 、嫩滑爽口等性能 , 从而 提高了产品质量 , 降低了成本 , 是制作火腿必需的 食品添加剂 。另外 , 因为卡拉胶在冷盐中分散且不 会使盐水粘度上升 , 因此在禽肉给水处理中不会带 κ 来不便 。 - 型和ι- 型卡拉胶或κ - 卡拉胶与槐豆 胶复配使用会使肉汤凝胶 , 而且调味料也悬浮在肉 κ 汤中清晰可见 , 并能保持罐头中鱼的风味 。 - 卡 拉胶 、槐豆胶与 KCl 溶液在冷冻鱼表面形成被膜 , 它保护鱼肉不被破坏 , 在加工过程中能保持完整不 被机械损坏 。在火腿生产中 , κ - 卡拉胶和游离水 结合并且与蛋白质作用 , 保证水分含量以及可溶蛋 白含量 。近年来禽肉类产品的市场需求数量持续上 升 , 消费者需要容易处理 、价格稳定以及低脂高蛋 白的肉类 , 所以肉制品加工商就面临禽肉在进行热 处理或机械处理时带来的问题 。这些问题包括蛋白 质变性 ( 会带来改变其质构和失水问题 ) 、脂肪氧 化 ( 会带来风味丧失的问题) 以及冷冻融化不稳定      2007 年第 9 期总第 317 期 32

κ- 型 +ι- 型 + 槐豆胶 015~110

肉类乳化保水剂一般是以卡拉胶等天然植物胶 复合而成 。卡拉胶因具有独特的与蛋白质的反应性 而在肉制品中得到广泛应用 。卡拉胶在肉制品中起 凝胶 、保水 、乳化 、增强弹性等作用 , 可有效地增 强肉的持水性 , 改善制品弹性及切片性能 , 提高产 品质量 , 降低成本 , 经济效益显著 。 肉类乳化保水剂在肉类制品中 , 可以与肉制品 中的蛋白质进行交联反应 , 形成乳化稳定的系统 。 因而 , 具有优异而稳定的乳化 、保水性能 , 使之在 火腿肠 、红肠及所有肉糜制品 、肉馅料中具有极为 重要的作用 。它对于改善肉类制品的产品质构 , 使 之口感鲜嫩 , 优化制成品的风味 ; 提高制品的出品 率 , 降低原料成本 , 提高经济效益 , 均具有很好的 效果 。用量 015 %~016 % 。 西式火腿应用配方 ( %) : 原料肉 60 ; 复合胶 016 ; 磷 酸 盐 0145 ; 混 合 盐 110 ; 抗 坏 血 酸 钠 0106 ; 糖 315 ; 香精色素适量 ; 加水至 100 。 这种肉类乳化保水剂具有用量省 、成本低 、操

作简便 , 产品凝冻强度高 、韧性好 、耐热性能佳 ( 45 ℃ 不软化 , 50 ℃ 不熔化) 、不析水 、口感优雅的 特点 。 使用方法 : 将肉类乳化保水剂与少量淀粉干混 和 , 慢慢撒入冷水中 , 边撒边搅拌 , 加热至微沸下 保温 10~20min , 使其完全溶解 。 不需要过滤 , 直 接加入配料中 。添加量为肉制品总量的 013 % ~ 016 % 。 ( 2) 烤肉粉 烤肉粉是以精品卡拉胶为主 , 辅以其他食品胶 复配而成 。适用于注射类肉制品 。具有强度高 、持

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肉制品发色剂的改良
寇德运   河南省轻工业学校   河南郑州   450000
   随着人民生活水平的提高 , 我国的肉和肉制品 的消费量逐年增加 , 肉制品工业已成为食品工业的 重要组成部分 。肉和肉制品的种类繁多 , 在许多肉 制品的生产工艺中 , 盐腌是一个重要环节 , 其目的 有 : 防腐保存 , 稳定肉色 , 提高保水性和粘结性 , 改善风味和口感等 。在盐腌时 , 需要加入食盐及多 种辅料或添加剂 , 其中发色剂是不可缺少的 。 由于硝酸盐和亚硝酸盐不仅具有优良的发色效 果 , 有利于改善产品的风味 , 并且对肉毒梭状芽孢 杆菌有特殊的抑制作用 , 而且成本低 。因此 , 硝酸 盐和亚硝酸盐作为发色剂 , 至今还用于肉制品中 。 但是 , 硝酸盐和亚硝酸盐具有毒害性的 , 食用量过 多会引起中毒 , 有关这方面的报道很多 。尤其是亚 硝酸盐毒性更大 , 亚硝酸容易和二甲胺反应生成二 甲基亚硝胺 , 此物质及其上百种的衍生物 , 经过动 物实验 , 证明 80 %以上具有致癌性 , 这早已引起 人们的极大重视 。我国《食品添加剂使用卫生标 准》 ( GB2760 - 1996) 规定 : 亚硝酸盐用于腌制肉 类 、肉类罐头 、肉制品时的最大使用量为 0115g/ kg , 硝酸盐最大使用量为 015g/ kg , 残留量 ( 以亚 硝钠计) 肉类罐头不得超过 0105g/ kg , 肉制品不得 水性强等特点 。 参考配方 ( %) : 食盐 10 ~ 12 ; 复合磷酸盐 20~25 ; 亚硝酸钠 0105 ~ 0107 ; 葡萄糖粉 0115 ~
0125 ; 砂 糖 215 ~ 310 ; 味 精 012 ~ 014 ; Vc 钠 0108 ; 复合胶 2~3 ; 香辛料适量 ; 水加至 100 。

参考工艺 : 牛肉或瘦猪肉修整 、注射料配制 → 注射 ( 按瘦肉∶ 注射料 = 100∶ ) → 23 滚揉 、烤 、煮 、 熏→ 冷却 → 包装 。 ( 3) 肉糜粉 肉糜粉适用于火腿肠 、午餐肉等肉糜类制品 , 具有高强度 、易分散 、乳化效果好 、持水性好 、肉 制品切片成形性好的特点 。 参考配方 ( %) : 瘦肉 45 ; 肥肉 18 ; 复合磷酸 盐 015 ; 淀 粉 610 ; 大 豆 分 离 蛋 白 粉 210 ; 食 盐 016 ; Vc 钠 0106~ 011 ; 肉糜粉 ( 卡拉胶 、阿拉伯 胶) 015~016 ; 香辛料 015 ; 水加至 100 。

超过 0103g/ kg 。 食品科研人员一直努力寻找能代替硝酸盐和亚 硝酸盐的发色剂 , 结果发现 , 由碳酸钠和五碳糖 (如木糖) 组合 , 添加 10 %~ 30 %烟酰胺或 VC 为 助剂 , 有时再添加含硫氨基酸 , 其发色效果毫不逊 色于硝酸盐和亚硝酸盐 , 而且安全性高 。下面就对 这一改良发色剂详细说明 。
1  碳酸钠的用量与 p H 值的影响

由试验得知 , 碳酸钠用量在 013 %以下及 p H 值在 7132 以下时 , 加热后不发色 ; 碳酸钠用量在 017 %以上及 p H 值在 8130 以上时 , 加热后会发 色 , 见表 1 。事实说明碳酸钠的用量与 p H 值的影 响有相互关系 。另外 , 加热后虽然发色良好 , 但时 题 , 因为生鲜肉的正常 p H 值在 515~618 , 在碱性 条件下发色会失去制品的原有品质和实用价值 。
1  胡国华 . 功能性食品胶 . 北京 : 化工出版社 , 2004. 2  胡国华 . 复合食品添加剂 . 北京 : 化工出版社 , 2006. 3  胡国华等 . κ- 卡拉胶作为冰淇淋稳定剂研究 . 冷饮与

间过久后 , 因为与空气完全隔绝而明显褪色 。 当碳酸钠的用量 ( 017 %) 一定时 , 用葡萄糖 酸δ- 内酯调节生鲜肉的 p H 值 , 结果发现 p H 值 710 以下时发色不良 , p H 值 710 以上时发色良好 , 见表 2 。看来仅用碳酸钠作为发色剂没有解决问 参考工艺 : 原料修整 → 腌制 → 配料 → 斩拌 → 真 空搅拌 → 灌肠 → 杀菌 → 冷却 。 参      考 文 献
速冻食品工业 , 2001 , ( 4) : 28~30
( 增刊) , 2004. 4  胡国华 . 食品胶的功能性及其选择 . 中国食品添加剂 5  胡国华 . 食品胶的复配性能及其在食品工业中的应用 .

中国食品添加剂 ( 增刊) , 2003. 京 : 化学工业出版社 , 2005. 版社 , 2005. 报告 . 2006.

6  胡国华主编 . 食品添加剂在禽畜及水产品中的应用 . 北

7  胡国华主编 . 食品添加剂应用基础 . 北京 : 化学工业出 8  胡国华等 . 国产食品胶复合技术研究中试项目总结鉴定 ( 收稿日期   2007208207)

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