《食品添加劑》教案-第九章 抗結(jié)劑

《食品添加劑》教案（第9次課2學(xué)時(shí)）一、授課題目第九章抗結(jié)劑二、學(xué)習(xí)目的與要求本章主要講述食品抗結(jié)劑的作用原理；了解食品抗結(jié)劑的種類及其應(yīng)用范圍。通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握食品抗結(jié)劑的概念及其作用原理；熟悉并掌握國內(nèi)法定使用的食品抗結(jié)劑的種類及實(shí)際應(yīng)用；了解國外使用的食品抗結(jié)劑種類及其應(yīng)用范圍。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：是掌握食品抗結(jié)劑的作用原理，實(shí)際制定解決食品儲運(yùn)過程中發(fā)生結(jié)塊問題的方案。難點(diǎn)：也是掌握食品抗結(jié)劑的作用原理，實(shí)際制定解決食品儲運(yùn)過程中發(fā)生結(jié)塊問題的方案。四、教學(xué)過程1、教學(xué)方法：常規(guī)教學(xué)講授方法和手段2、輔導(dǎo)手段：多媒體教學(xué)等手段3、學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)；4、教學(xué)內(nèi)容：第九章抗結(jié)劑9．1抗結(jié)劑概述顆粒狀和粉末狀食品在生產(chǎn)后的物流和儲存過程中，因其顆粒細(xì)微、松散多孔以及吸附力強(qiáng)，常常容易吸收水分、油脂而發(fā)生結(jié)塊，失去其松散或自由流動(dòng)的性質(zhì)，嚴(yán)重影響食品的品質(zhì)。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，保持食品的初始顆粒或粉末狀態(tài)，需要在食品生產(chǎn)過程中，添加抗結(jié)劑?？菇Y(jié)劑又稱抗結(jié)塊劑，是用來防止顆?；蚍蹱钍称肪奂Y(jié)塊，保持其松散或自由流動(dòng)的物質(zhì)。其顆粒細(xì)微、松散多孔、吸附力強(qiáng)。易吸附導(dǎo)致形成結(jié)塊的水分、油脂等，使食品保持粉末或顆粒狀態(tài)。我國許可使用的抗結(jié)劑目前有5種：亞鐵氰化鉀、硅鋁酸鈉、磷酸三鈣、二氧化硅和微晶纖維素。其中亞鐵氰化鉀在“綠色”標(biāo)志的食品中禁用，一般食品中其加加入量限為0.01g/kg。國外許可使用的還有硅酸鋁、硅鋁酸鈣、硅酸鈣、硬脂酸鈣、碳酸鎂、氧化鎂、硬脂酸鎂、磷酸鎂、硅酸鎂、高嶺土、滑石粉和亞鐵氰化鈉等?？菇Y(jié)劑主要特點(diǎn)是顆粒細(xì)小(粒徑為2—9μm、)，表面積大(3l0一675m2/g)，比容高(80一465m3/kg)，呈微小多孔狀。具有極高的吸附能力，因此抗結(jié)劑能吸附引起結(jié)塊的水分或液體油脂，從而使顆粒或粉末食品的表面保持干爽、無油膩，達(dá)到防止食品結(jié)塊的目的。通常，抗結(jié)劑微粒必須粘附在主基料顆粒的表面，才能影響主基料顆粒的物性。這種粘附作用是由抗結(jié)劑顆粒和主基料顆粒之間存在的親和力產(chǎn)生的，其程度可以是覆蓋住顆粒的全部表面，也可以是顆粒的部分表面。一旦抗結(jié)劑顆粒與主基料顆粒粘附，形成一種有序的混合物，就會(huì)通過以下途徑來達(dá)到改善主基料流動(dòng)性和提高抗結(jié)性的目的抗結(jié)劑在國外有多個(gè)稱謂，如流動(dòng)調(diào)節(jié)劑、潤滑劑、抗結(jié)塊劑或滑動(dòng)劑等，但本質(zhì)都是添加到基質(zhì)中去以改善基質(zhì)流動(dòng)性和提高其抗結(jié)塊能力的—類精細(xì)的固體粉末。多稱渭說明抗結(jié)劑被應(yīng)用在各種食品或食品添加劑中的廣泛性。抗結(jié)劑的的原理:①提供物理阻隔作用。當(dāng)主基料顆粒表面被抗結(jié)劑顆粒完全覆蓋以后，由于抗結(jié)劑分子之間的作用力較小，形成的抗結(jié)劑層自然成了—種阻隔主基料顆粒相互作用的物理屏障。這種物理屏障將導(dǎo)致幾種結(jié)果，其—是抗結(jié)劑阻擋了主基料表面的親水性，隔斷了因吸濕或原殘存游離水分形成的顆粒間的液橋；其二是抗結(jié)劑吸附在主基料的表面后，使其更為光滑，從而降低了顆粒間的摩擦力，增加了顆粒的流動(dòng)性，這一作用常被稱作潤滑作用。由于各種抗結(jié)劑自身性質(zhì)各異，所以它們提供的潤滑作用也不同。②通過與主基料顆粒競爭吸濕，改善主基料顆粒的吸濕結(jié)塊傾向?？菇Y(jié)劑因其顆粒細(xì)微、松散多孔而具有很大的吸濕能力，在與主基料競爭吸濕的情況下，會(huì)減少主基料因吸濕性而導(dǎo)致的結(jié)塊傾向。③通過消除主基料表面的靜電荷和分子作用力來提高主基料顆粒的流動(dòng)性。主基料顆粒帶有的電荷一般相同，彼此之間會(huì)相互排斥，防止結(jié)塊。但是這些靜電荷常會(huì)與生產(chǎn)裝置或包裝材料的摩擦靜電相互作用而使顆粒流動(dòng)性下降。添加抗結(jié)劑后，抗結(jié)劑會(huì)中和主基料顆粒表面的電荷，從而改善主基料粉末的流動(dòng)性。這種作用常用來解釋當(dāng)抗結(jié)劑與主基料顆粒之間的親和力不是很大，抗結(jié)劑只是零星分散在主基料顆粒的表面時(shí)卻能很好地改善其流動(dòng)性的原因。④通過改變主基料結(jié)晶體的晶格，形成一種易碎的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)主基料中能結(jié)晶的物質(zhì)的水溶液中或已結(jié)晶的顆粒的表面存在抗結(jié)劑時(shí)，它不僅能抑制晶體的生長，還能改變其晶體結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生一種在外力作用下十分易碎的晶體，使原本易形成堅(jiān)硬團(tuán)塊的主基料的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象減少，改善其流動(dòng)性。9．2國內(nèi)外允許使用的食品抗結(jié)劑抗結(jié)劑品種很多，我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB2760—1996準(zhǔn)許使用的抗結(jié)劑有亞鐵氰化鉀、硅鋁酸鈉、磷酸三鈣、二氧化硅和微晶纖維素五種，其中亞鐵氰化鉀在“綠色食品”中禁用，一般食品中的加入量限制在0，01g／kg。除我國允許使用的五種抗結(jié)劑外，F(xiàn)AO／WHO、FCC、EEC(歐洲經(jīng)濟(jì)共同體)和日本人食品中作為抗結(jié)劑使用的還有硅酸鋁、硅鋁酸鈣、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、碳酸鎂、氧化鎂、硅酸鎂、磷酸鎂、高嶺土、滑石粉、亞鐵氰化鈉和硅鋁酸鈉鎂等。許多抗結(jié)劑除具有抗結(jié)塊作用外，還有其他作用。例如，硅酸鈣、高嶺土有助濾作用，硬脂酸鈣、硬脂酸鎂有乳化作用，磷酸三鈣有水分保持、酸度調(diào)節(jié)的性能，微晶纖維素有乳化、分散、防粘結(jié)和碎裂的功能。9．2．亞亞鐵氰化鉀(PotassiumFerrocyanide)亞鐵氰化鉀別名黃血鹽，分子式：K4Fe(CN)63H2O。(1)性狀淺黃色單斜體結(jié)晶或粉末，無臭，略有咸味，相對密度1．85。常溫下穩(wěn)定，加熱至70~C開始失去結(jié)晶水，100~C時(shí)完全失去結(jié)晶水而變?yōu)榫哂形鼭裥缘陌咨勰?。高溫下發(fā)生分解，放出氮?dú)猓汕杌浐吞蓟F。溶于水，不溶于乙醇、乙醚、乙酸甲酯和液氨。其水溶液遇光分解為氫氧化鐵，與過量Fea+反應(yīng)，生成普魯士藍(lán)顏料。(2)性能具有抗結(jié)性能，可用于防止細(xì)粉、結(jié)晶性食品板結(jié)。例如，食鹽長久堆放易發(fā)生板結(jié)，加入亞鐵氰化鉀后食鹽的正六面體結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)樾菭罱Y(jié)晶，從而不易發(fā)生結(jié)塊。(3)毒性由于分子中氰離子與鐵結(jié)合牢固，因此亞鐵氰化鉀毒性極低。大鼠經(jīng)口LD5。為1．6～3．2g／kg。FAO／WHO(1974)規(guī)定，ADI為0～0．25mg／(kg·d)。9．3食品抗結(jié)劑在粉末油脂中的應(yīng)用微膠囊化是將固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的芯材包埋于膠囊之中，使其只有在特定條件下才會(huì)被控制釋放出來。作為一項(xiàng)比較新穎而又發(fā)展迅速的技術(shù)，其在食品、制藥、農(nóng)用化學(xué)品、飼料和精細(xì)化工等多種工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近年來，微膠囊技術(shù)被應(yīng)用于油脂加工業(yè)中，成為生產(chǎn)高附加值的油脂產(chǎn)品的一種熱點(diǎn)技術(shù)。油脂被微膠囊化之后，可以防止其中熱敏性、光敏性脂溶性成分的破壞，提高油脂制品的營養(yǎng)性和風(fēng)味穩(wěn)定性；而且采用微膠囊技術(shù)包埋的油脂制品，可以很方便地計(jì)量、與其他親水性基料相混合，既使油脂使用量很少，也可以在其他主料中很均勻地分散；更為重要的是，微膠囊化可以有效地控制被包埋的功能性脂質(zhì)成分釋放的條件和速度，所以微膠囊化的油脂制品具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，我國市場已有各種高脂含量的微膠囊化粉末油脂出現(xiàn)，并被應(yīng)用于湯料、冰淇淋粉以及固體飲料等方面。微膠囊化粉末為互不粘連的幾微米到幾毫米大小的微粒，流動(dòng)性好，但吸濕性大，在貨架壽命期間都會(huì)不同程度地出現(xiàn)結(jié)塊和流動(dòng)性變差等現(xiàn)象，尤其是高脂和液油芯材的制品。9．3．1微膠囊化粉末油脂制品產(chǎn)生粘結(jié)和流動(dòng)性不佳的原因但并不是說添加任何一種抗結(jié)劑都能得到預(yù)期的效果。抗結(jié)劑的抗結(jié)效果受到以下多方面因素的影響。微膠囊化粉末油脂制品產(chǎn)生粘結(jié)和流動(dòng)性差的原因很多，主要有以下因素：1)包埋油脂所用壁材的物化性質(zhì)微膠囊化壁材最好具有優(yōu)異的分散、穩(wěn)定乳狀液的能力，優(yōu)異的成膜性和成膜穩(wěn)定性，不與油脂發(fā)生反應(yīng)，具有良好的可操作性，以及低吸濕性和無味。只有這樣才能將芯材與外界環(huán)境完全隔離，并在適宜的條件下能釋放出芯材油脂。但實(shí)際上，幾乎沒有一種壁材能同時(shí)滿足上述所有性質(zhì)。即使幾種壁材合用或與表面活性劑、抗氧化劑中的螯合劑等聯(lián)合使用也無法杜絕微膠囊制品粘結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。這主要?dú)w結(jié)于以下幾個(gè)方面：(1)大多數(shù)壁材具有較強(qiáng)的吸濕能力，尤其是微膠囊化油脂暴露在相對濕度較大的環(huán)境下，壁材的吸濕性將導(dǎo)致微膠囊粉末之間的粘連。(2)單層微膠囊具有縫隙。當(dāng)采用成膜性較差的材質(zhì)作包埋油脂的壁材時(shí)，或者制備微膠囊油脂制品的工藝配方不合理、加工工藝不準(zhǔn)確時(shí)，都會(huì)使微膠囊層產(chǎn)生縫隙，產(chǎn)品的表面油較高，從而引起粘連。(3)微膠囊顆粒表面毛糙，不光滑。當(dāng)壁材包埋能力不佳時(shí)，會(huì)導(dǎo)致包埋油脂的效率過低，從而使微膠囊顆粒表面較毛糙、不光滑，導(dǎo)致結(jié)塊。(4)微膠囊表面帶有電荷，與包裝材料或加工機(jī)械表面摩擦產(chǎn)生的電荷作用，導(dǎo)致流動(dòng)性變差。2)被包埋油脂的性質(zhì)如果在芯材油脂中液油的比率過高，微膠囊化采用的壁材形成的微膠囊層存在孔隙或空洞，那么有滲透性的就可以從囊芯中遷移到微膠囊顆粒表面上，從而造成粘連。這一現(xiàn)象尤其易發(fā)生在高脂量、高液油芯材的微膠囊化油脂產(chǎn)品中。3)產(chǎn)品受擠壓膠囊化油脂制品，尤其是高脂量產(chǎn)品和微膠囊為單層囊的產(chǎn)品，當(dāng)囊層過于單薄或微膠囊顆粒內(nèi)部存在較大空氣泡時(shí)，產(chǎn)品受外力嚴(yán)重?cái)D壓會(huì)導(dǎo)致囊層的破壞和變形，從而產(chǎn)生粘連結(jié)塊。4)產(chǎn)品粒度范圍過寬，大小顆粒相互吸附9．3．2-抗結(jié)劑的抗結(jié)效果微膠囊化油脂制品在添加抗結(jié)劑后，其顆粒流動(dòng)性可以得到改善。1)抗結(jié)劑的種類各類抗結(jié)劑具有不同的物性。例如硬脂酸鈣的潤滑作用十分優(yōu)異，而二氧化硅和硅酸鹽的潤滑作用就較差，而且反而會(huì)使主基料的內(nèi)摩擦力稍有提高；硅酸鹽類抗結(jié)劑通過提供阻隔主基料顆粒表面的液橋來達(dá)到抗結(jié)塊的目的。因此所選用的抗結(jié)劑種類只有與主基料顆粒物性相適應(yīng)才能收到良好的效果。2)抗結(jié)劑的添加量每一種抗結(jié)劑都有有效的抗結(jié)濃度范圍。當(dāng)添加量過大時(shí)，非但不會(huì)改善流動(dòng)性，反而適得其反。同一種抗結(jié)劑，對于不同的使用目的，也有各自適宜的添加量范圍。3)加入方式抗結(jié)劑加入到主基料中去的方式方法有多種，產(chǎn)生的效果也各異。二氧化硅、硅酸鹽等抗結(jié)劑可以與主基料顆粒直接干混均勻，而磷酸鹽等抗結(jié)劑則必須加人到主基料的水溶液中去，經(jīng)乳化、干燥脫水后起抗結(jié)作用。因此抗結(jié)劑的使用要根據(jù)機(jī)理來進(jìn)行。4)芯材的品質(zhì)當(dāng)利用抗結(jié)劑來改善微膠囊油脂制品的流動(dòng)性時(shí)，芯材的品質(zhì)例如芯材油脂含量，固脂與液油的比率、芯材油脂SFC曲線的形狀、固脂的結(jié)晶速度等都會(huì)影響微膠囊效率和表面油量的高低，從而影響抗結(jié)劑的添加量。5)壁材的品質(zhì)不同的壁材形成囊層的物性各異，例如用明膠包埋油脂，可得到成膜完整和致密的囊，但用酪朊酸鈉或WPC類包埋油脂形成的囊往往有較大的孔隙，并且囊層的內(nèi)外光滑度也不一樣，此時(shí)采用具有物性阻隔作用的硅酸鹽和磷酸鹽類抗結(jié)劑就較好。用乳糖、蔗糖和改性淀粉來包埋油脂時(shí)，由于液體表面形成液橋，在脫水干燥過程中，液橋脫水形成堅(jiān)固的固橋連接使這種油脂制品結(jié)團(tuán)嚴(yán)重，此時(shí)采用二氧化硅類抗結(jié)劑，可以參與結(jié)晶物質(zhì)的結(jié)晶，改變晶格結(jié)構(gòu)，形成易破碎的固橋連接，從而可以改善結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。6)微膠囊制品的品質(zhì)當(dāng)微膠囊油脂制品的含水量過大時(shí)，添加抗結(jié)劑后，流動(dòng)性的改善并不明顯，所以應(yīng)限制微膠囊油脂制品的水分。當(dāng)微膠囊包埋率過低，表面油過高時(shí)，添加抗結(jié)劑來改善流動(dòng)性的效果也不理想。這是因?yàn)榭菇Y(jié)劑本身為精細(xì)粉末，具有極強(qiáng)的吸濕吸油能力，過度的吸濕吸油會(huì)導(dǎo)致抗結(jié)劑自身的結(jié)團(tuán)。同樣，當(dāng)微膠囊化油脂制品的粒度范圍分布過大時(shí)，因?yàn)榇笾行×Ｗ拥寞B加會(huì)導(dǎo)致結(jié)團(tuán)現(xiàn)象的發(fā)生，因此添加同量的抗結(jié)劑，粒度分布范圍較小的產(chǎn)品其流動(dòng)性的改善