Propriedades da carragena e sua aplicação

introdução

Carragena, também conhecida como carragena e algina, é um tipo de polissacarídeo hidrofílico de polímero extraído de algas vermelhas. Tem alto valor econômico e é um dos três principais produtos industriais de gomas de algas marinhas do mundo (agargel, carragena, algina). A carragena é um aditivo alimentar, e a carragena de qualidade alimentar é branca a amarelada-marrom, superfície enrugada, floco translúcido ligeiramente brilhante ou pó, sabor inodoro, insípido, pegajoso e suave. O gel formado pela carragenina é termicamente reversível, ou seja, quando aquecido, derrete em uma solução e, quando a solução é resfriada, forma um gel. Carragenan é amplamente utilizado na indústria alimentar devido à sua boa retenção de água, espessamento, emulsificação, gelificação, segurança e não toxicidade.

1. Estrutura da carragena

A estrutura química da carragena é um composto polissacarídeo linear composto por resíduos de D-galactose e 3, 6-desidrodo-d-galactose. De acordo com a posição do grupo semiéster sulfato na galactose, a carragena pode ser dividida em sete tipos: K-carragena, L-carragena, R-carragena, λ-carragena, ξ-carragena, φ-carragena, θ-carragena. Atualmente, são produzidas e utilizadas carragenas tipo K, tipo L e tipo A ou suas misturas, especialmente carragenas tipo K.

2.desempenho da carragenina

1) Gelatinoso

As propriedades do gel da carragenina estão relacionadas principalmente à sua composição química, estrutura e tamanho molecular. A formação do gel de carragena é dividida em quatro estágios: quando a carragena é dissolvida em água quente, as moléculas são irregularmente enroladas; No processo de queda de temperatura, suas moléculas se transformam em espiral e formam uma única espirochaeta. Quando a temperatura cai novamente, uma hélice dupla é formada entre as moléculas, que é uma estrutura de rede tridimensional, e o fenômeno de solidificação começa neste momento. Quando a temperatura cai novamente, a espirochaeta dupla se agrega para formar um gel.

2) Solubilidade

Carragenan pode ser dissolvido em água morna acima de 70 ° C, e quanto mais o conteúdo geral de sulfato, mais fácil é dissolver. Na água, a carragena forma primeiramente partículas coloidais, adicionando sacarose, glicerina, etc., pode melhorar sua dispersão ou quebrar o micela com um misturador de alta velocidade para alcançar o efeito de dispersão. A fim de promover a dissolução da carragena, na produção da indústria alimentar, água quente acima de 80 ℃ é geralmente usada para dissolvê-la e dispersá-la.

3) Estabilidade

Carragenan é muito estável em soluções neutras ou alcalinas, e é mais estável em um valor de pH de 9, mesmo se aquecido, hidrólise não ocorrerá. Em soluções ácidas, especialmente quando o pH 4 está abaixo, a hidrólise catalisada por ácido é fácil de ocorrer, reduzindo assim a resistência de congelamento e viscosidade. A carragena congelada é mais estável do que o estado da solução, e o grau de hidrólise ácida à temperatura ambiente é muito menor do que o estado da solução.

4) Reatividade

A maior diferença entre carragena e outras macromoléculas solúveis em água é que pode reagir com proteínas. O grupo sulfato na molécula de carragena tem uma carga negativa muito forte. Abaixo do ponto isoelétrico, os aminoácidos e a carragena combinam-se para produzir precipitação porque mantêm cargas opostas. Acima do ponto isoelétrico, os dois possuem a mesma carga, e cátions polivalentes são usados como agentes de ligação e carragena para formar colóide hidrofílico.

5) Reologia

A viscosidade da solução de carragenina aumenta exponencialmente com o aumento da concentração e diminui exponencialmente com o aumento da temperatura. No estado de temperatura constante, com o aumento do tempo, as macromoléculas começaram a se dissociar, o emaranhamento intermolecular diminuiu e a viscosidade da solução diminuiu. A viscosidade da solução de carragenina aumenta com o aumento do pH, e o aumento da acidez promove a dissociação das moléculas de carragenina e neutraliza suas propriedades elétricas, enfraquecendo a atração eletrostática entre grupos sulfatos semi-esterificados. Se o alcalino é muito grande, o hidróxido e a repulsão de carragena carregada negativamente e reduzem o enredamento das moléculas, de modo que a viscosidade da solução diminui sob condições alcalinas fortes e ácidas fortes.

3. Método de extracção de carragena

A produção de carragena na China toma euestrina e salsa como as principais matérias-primas, e o processo geral é o seguinte:

Matérias-primas lavar e secar, tratamento alcalino, lavagem a neutro, acidificação, branqueamento, extração de cola, filtração - corte de tira de resfriamento, congelamento, desidratação, descongelamento, secagem, produto acabado.

Tratamento alcalino, branqueamento acidificante e extração de cola são os principais processos de produção de carragenina. Estes processos não só afetam o desempenho e a qualidade da carragena, mas também têm um impacto importante na taxa de extração e no custo de produção da carragena.

1) Tratamento alcalino

Os resultados experimentais de Zhu Min et al. mostraram que quando as algas foram tratadas com KOH em temperatura ambiente e alta temperatura respectivamente, tanto a resistência do gel quanto o rendimento dos produtos de carragenina obtidos foram significativamente superiores aos obtidos com NaOH nas mesmas condições.

2) branqueamento por acidificação

Quando Huang Jiakang et al. estudaram o processo de branqueamento da carragenina, concluíram que a cor, o rendimento de cola e a resistência do gel dos produtos carragenina podem ser considerados de forma abrangente pela acidificação e branqueamento novamente com ácido oxálico no processo de branqueamento acidificante.

3) Diferentes métodos de extracção

Tang Yishan et al. propuseram dois novos processos de extração de carragena de Euestrum, a saber, extração de ar de alta pressão e extração de vapor de alta pressão. Os resultados experimentais mostraram que o rendimento da extração a vapor de alta pressão foi menor do que o da extração a pressão normal e a resistência do gel diminuiu muito, enquanto que a alta pressão do ar poderia alcançar um rendimento maior em um menor tempo. Além disso, o pré-tratamento com 100U/g de celulase antes da extração poderia aumentar o rendimento em 3,69%.

4. a principal aplicação da carragenina

A aplicação da carragena na indústria alimentar centra-se principalmente na sua gelificação, espessamento e reação proteica.

1) Aplicação em bebidas

① A aplicação de bebidas lácteas, bebidas de polpa de suco de frutas e bebidas sólidas

Carragenan tem uma capacidade única de reagir com proteínas no leite, assim que pode formar uma estrutura de solução tixotropic shake em bebidas lácteas, impedindo a formação de precipitação devido à agregação entre partículas. Carragenan é usado para fazer leite de cacau com cacau em pó. Adicionar carragena como estabilizador pode fazer o cacau em pó disperso uniformemente no leite e evitar que o cacau em pó forme um precipitado. Quando a bebida de suco é colocada por um pouco mais, as pequenas partículas de polpa contidas nela afundarão e afetarão a aparência. Como um agente de suspensão e estabilizador, a carragena pode fazer partículas finas de polpa uniformemente suspensas no suco, diminuindo consideravelmente a velocidade de afundamento. Ao mesmo tempo, devido à baixa viscosidade da carragena, não é fácil ganhar a vida e pode melhorar o sabor da bebida. Usando carragena como estabilizador em bebidas sólidas pode melhorar seu impacto, e a bebida é estável e não é fácil de estratificar.

② Aplicação de bebidas alcoólicas

Carragenan pode ser usado como um agente clarificante e um estabilizador de espuma em bebidas alcoólicas. Porque a carragena pode interagir com a proteína, é um agente clarificante eficaz do mosto, tornando o produto claro e transparente, propício ao crescimento da levedura e propício à filtração, reduzir a perda de filtração, melhorar o rendimento do mosto, melhorar a estabilidade biológica da cerveja, prolongar a vida útil da cerveja.

2) Aplicação de bebidas frias

Carragenan tem uma boa capacidade de reação da proteína do leite, que pode impedir a separação do soro de leite após a adição de CMC. Na produção de sorvete, adicionar uma pequena quantidade de estabilizador emulsionante de sorvete fará com que o sorvete tenha uma taxa de expansão mais alta e uma estrutura lisa e estável.

3) Aplicação em produtos à base de carne

Carragenan usado em presunto e presunto salsicha tem as funções de gel, emulsificação, retenção de água, aumento de elasticidade, etc O mais importante é fornecer retenção de água apropriada. Mesmo quando é usado para fazer produtos com alta taxa de produção, também tem boa retenção de água, e porque pode ser complexado com proteína, fornece uma estrutura organizacional bastante boa, de modo que o produto tem as funções de fina, boa fatia, bom gosto, etc., e é um aditivo necessário para a produção de salsicha de presunto.

4) Aplicações na fabricação de doces

Usar carragena para fazer geléia de frutas transparente é produzido há muito tempo em nosso país. A geléia de carragena tem boa transparência, cor brilhante, uniforme, suave, viscosidade pequena, crocante e delicioso.

5) Aplicação na produção de geleia

Devido às suas propriedades únicas do gel, a carragena tornou-se o agente preferido do gel para a geleia. A gelatina feita de carragena é elástica e não hidrofóbica. Pode substituir AGAR, gelatina e pectina comumente usados. As geléias feitas de AGAR são menos elásticas e mais caras; A desvantagem de usar gelatina para fazer geléia é que o ponto de solidificação e fusão é baixo, e a preparação e armazenamento devem ser refrigerados a baixa temperatura; A desvantagem de usar pectina é que ela pode solidificar quando uma alta concentração de açúcar e o pH certo são necessários.

6) A aplicação de lanches de pão e creme

O pão fresco é macio e elástico, mas fácil de envelhecer quando colocado, a dureza e fragilidade do pão são gradualmente aumentadas, e o sabor especial do pão é gradualmente desaparecido, adicionando carragena (0,012% a 0,02%) pode aumentar sua capacidade de retenção de água, retardando assim o envelhecimento e mantendo o pão fresco.

5. Perspectivas de desenvolvimento do carragenano

Carragenan tem boa gelatinabilidade, solubilidade e estabilidade, o que faz carragenan amplamente utilizado no campo da transformação e produção de alimentos. A reatividade com proteína não é possuída por todos os polímeros solúveis em água, o que a torna de alto valor de aplicação em produtos lácteos. Com o estudo adicional da estrutura e propriedades da carragena, a aplicação da carragena é cada vez mais extensa, especialmente sua atividade antiviral de amplo espectro, que atraiu grande atenção dos farmacologistas em casa e no exterior. Os oligossacarídeos de carragenina e os oligossacarídeos produzidos pela biodegradação apresentam novas atividades fisiológicas únicas, como antivírus e antitumoral. Acredita-se que, no futuro, o campo de aplicação da carragena será cada vez mais extenso.