明胶是胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物团。目前国内外对于明胶膜的研究主要以水产明胶为主,通常是水产品加工副产物,例如鱼的皮、骨、鳞等日。但是水产明胶膜存在抗拉强度较低和水溶性较高的缺陷,一定程度上限制了其在食品包装中的实际应用,而哺乳动物明胶膜能较好的克服这些缺点,例如哺乳动物明胶膜的抗拉强度和断裂伸长率比深海鱼明胶膜的更大,即膜的机械性能更优。近年来我国兔肉加工产业发展迅速,兔皮作为主要的加工副产物丢弃会造成浪费和对环境的污染,若从兔皮中提取明胶,试图以兔皮明胶代替传统哺乳动物明胶,不仅能提高兔皮的利用率、延长兔肉加工产业链,还能克服水产明胶膜在抗拉强度和水蒸气透过率方面存在的缺陷以及传统哺乳动物明胶存在的安全问题。因此,本文主要观察明胶添加量对明胶膜特性的影响。
明胶添加量对兔皮明胶膜特性的影响
明胶添加量对膜厚度的影响
随着明胶添加量的增加,膜的厚度从54.3μm逐渐增加到92.7μm,这是因为明胶分子间通过氢键相互反应形成网络结构,随着明胶体系内明胶含量增加,网络空间结构变大,膜内体积增加,从而膜的厚度逐渐增加。
明胶添加量对膜力学性能的影响
随着逐渐明胶添加量的增加,明胶膜的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势,而断裂伸长率呈现持续降低的趋势。相对于明胶添加量为3、5、6g/100ml的明胶膜而言,4g/100mL的明胶添加量对明胶膜的抗拉强度产生显著性影响(p<0.05);明胶添加量为5g/100mL时,断裂伸长率显著降低至1.08%(ρ<0.05),且即使提高明胶添加量至6g/100mL,断裂伸长率仍在1.05%左右。
明胶添加量为3g/100mL时,明胶体系内明胶含量较低,因而明胶分子间相互作用降低,明胶膜网络结构中明胶分子主要与甘油相互作用,膜的刚性结构被软化,导致明胶膜断裂伸长率较大,抗拉强度较低。随着明胶添加量提高至4g/100mL,明胶分子与甘油相互作用的比例降低,绝大部分明胶分子通过水分子形成氢键相互作用,分子间作用力增强,因而明胶膜的脆性增加,抗拉强度和断裂伸长率分别呈现升高和降低的趋势。但是当明胶添加量增至5g/100mL时,抗拉强度呈现降低的趋势,可能由于明胶膜内所形成的三维蛋白网络结构已经达到极限,致密的结构导致分子间流动性降低。
明胶添加量对膜水蒸气透过率的影响
有研究发现厚度是影响明胶膜水蒸气透过率的重要因素:随着厚度增加,水蒸气透过明胶膜时受到的阻力增加,使膜内表面的平衡水蒸气分压增加,水蒸气透过率会降低。
随着明胶添加量的提高,明胶膜的水蒸气透过率星现逐渐增加的趋势。一方面因为明胶分子具有亲水性,能与水分子通过氢键相互反应响,所以随着明胶含量增加,膜内水分子的吸附性增强,从而水蒸气透过率增加;另一方面由水蒸气透过率公式可得,水蒸气透过率值与厚度呈正相关,即厚度越大水蒸气透过率值越大。
硬胶囊是由胶囊帽和胶囊体所组成的空胶囊,只在生产后装填内容物,然后组合和密封在一起。硬胶囊在大多数情况下是用单相水溶液以所谓的蘸胶法加工过程生产的。
传统的硬胶囊明胶主要用明胶来制造,但是由于疯牛病的原因,很多国家都开始禁止进口和出口明胶硬胶囊,且微生物的存在影响到生产的明胶的质量,因而致使研究工作者研究出全部取代明胶用来生产一种新型的硬胶囊。
研究发现,多糖是一类复杂的多种多样的天然的高分子材料,如淀粉、纤维素及其衍生物等等。它们的主链和支链是由糖分子连接而成。在这种多糖分子组成的连续的网状结构中形成了两相体系,并具有轻微的触变性。当支链淀粉与黄原胶、卡拉胶和刺槐豆胶结合在一起时,产生了以支链淀粉作为骨架,并和水、山梨醇那样的填充剂起到粘度匹配作用。这样的组合,就毋需添加增塑剂、防腐剂、氯化镁,或其它的聚合物等等。
卡拉胶和其他食用胶在硬胶囊中的复配应用
卡拉胶与黄原胶
将0.01wt.%~15.0wt.%的kappa型卡拉胶、1.0wt.%~50wt.%黄原胶,与10.0wt.%~50.0wt.%水相混合,于室温至80℉的温度范围内进行搅拌,以得到一个极相似于网状的支链多糖链的两相体系。
此水溶液含水60.0wt.%~90.0wt.%,于室温下加入0.001wt.%~15.0wt.%的山梨醇。于80℉左右将20.0wt.%~30.0wt.%(干重)的支链淀粉加于水溶液中。支链淀粉溶液中含有0.03wt.%~0.1wt.%的乙酸钾它作为此基质溶液或作为触变溶液的填充剂,是具热稳定性的赋形剂,以调变硬胶囊成型时胶囊与蘸胶柱间的间隙。制胶囊溶液加热至70℃,使组分充分溶解,然后真空脱泡,此溶液即制备完成,备用。
用蘸胶法成形硬胶囊,将蘸有胶液的蘸胶柱移入去湿柜,使蘸胶柱上的胶液含水率下降,直至达到稳定的残余的结合水分。此硬胶囊对温度和环境湿度不敏感,因而环境对它的生产影响极小。
此法生产的含卡拉胶的纤维素衍生物硬胶囊具有尺寸稳定性,不含明胶,不必添加防腐剂,无微生物和BSE的风险。这种硬胶囊的配方保证了它具有一定的柔韧性,而不会在贮存期间因环境变化而发生脆裂。又因其配方中不含增塑剂,因而也不会发生增塑剂的迁徙。它是一种具有一定吸湿性能的,是医药和营养品添加物适用的包装材料。它的配方降低了硬胶囊中的游离水分的含量,因而也起到抑制微生物活性的作用。
卡拉胶与海藻酸钠
将kappa型卡拉胶与海藻酸钠以0.001wt.%~15.0wt.%与0.005wt.%~15.0wt.%的比例,并加入10.0wt.%~50.0wt.%的水,于室温下搅拌混合。然后在室温至80℉的温度范围内加入支链淀粉20.0wt.%~30.0wt.%(干基)。此支链淀粉溶液含0.03Vwt.%~0.1wt.%乙酸钾和0.0001wt.%~0.001wt.%十二烷基硫酸钠。将上述溶液全部混合后,加热至70℉,使所有组分充分溶解,真空脱泡,放置备用。用蘸胶法成形硬胶囊,将蘸有胶液的蘸胶柱移入去湿柜,吹入提高了温度的空气使蘸胶柱上的胶液失去水分而仅保留稳定的结合水分,即得对环境温度或湿度不敏感的,不发脆的和无添加剂迁徙的硬胶囊。
卡拉胶与刺槐豆胶
混合物中,卡拉胶占0.001wt.%~15.0wt.%,刺槐豆胶占0.005wt.%~15.0wt.%,水占10.0wt.%~50.0wt.%,于室温下混合。然后在室温至80℉的温度范围内加入支链淀粉20.0wt.%~30.0wt.%(干基)。此支链淀粉溶液中含0.03wt.%~0.1wt.%乙酸钾和0.001wt.%~0.01wt.%亚乙基二胺四乙酸。加入所有组分后加热至70℉,使溶解完全,真空脱泡,放置备用。用蘸胶法成形硬胶囊,将蘸有胶液的蘸胶柱移入去湿柜,吹入提高了温度的空气使蘸胶柱上的胶液失去水分而仅保留稳定的结合水分,即得对环境温度或湿度不敏感的,不发脆的和无添加剂迁徙的硬胶囊。
卡拉胶和其他食用胶的复配应用于硬胶囊的制作中,和明胶胶囊相比优势明显,如卡拉胶与黄原胶复配,制得的硬胶囊,环境对它的生产影响极小、可抑制微生物活性、尺寸稳定不必在添加增塑剂和防腐剂;卡拉胶与海藻酸钠或是刺槐豆胶复配,制得的硬胶囊,对环境温度或湿度不敏感、不发脆、无添加剂迁徙。这样制得的硬胶囊,克服很多缺点,可替代明胶。
明胶的特性就是低温凝固,凝固与明胶的品质和明胶溶液的浓度有关。要想破坏它的这一特点,有两种途径:一是降低它的浓度,溶液越稀越难冻,一般品质的明胶液,在4摄氏度时,浓度低于0.8%难以凝固;二是破坏它的冻力,可以通过加热、搅拌来进行,这样它的分子链会断裂,形成低分子量低冻力水解明胶,这种明胶可用于化妆品,因为低分子量,才能被皮肤吸收。在采用第二种方法明,明胶的其它性能也会受到相应破坏,如粘度会降低,微生物会繁殖而增多,容易变质而发臭。
明胶虽然具有良好的成膜性、凝胶性、生物可降解性、生物相容性等特性,在食品、医药、照相等领域都有很广泛的应用,但不置可否,明胶的性能仍存在着如乳化力差、凝固力弱、凝胶熔点低等固有缺点,而通过对胶原多肽链上的功能基团进行修饰可获得改性明胶,其凝胶性、防水性、热稳定性及机械性能在很大程度上得到改善。
明胶改性方法主要可分为化学改性、物理改性、共混改性。
1、化学改性
化学改性通常是明胶链中的功能基团与小分子化合反应或对其侧基修饰,还可利用自由基、离子与其发生加成或开环聚合反应,对明胶进行接枝制得改性明胶。化学改性法还可分为交联改性、侧链修饰、接枝共聚改性三种改性方法。
2、物理改性
物理改性是通过改变明胶自身结构而改善其原有的功能性能,该过程不需任何添加剂,通过γ 射线、紫外线照射的光化学交联和热交联等方法实现。物理改性既能有效改善明胶性能,又不引入其他毒性物质。
紫外线照射使明胶结构中的芳香族氨基酸残基(如苯丙氨酸、酪氨酸)产生自由基,这些自由基间相互反应,发生交联。冻力值相对较大的明胶经改性后,可解决明胶用作生物材料所面临的诸多问题,如改善明胶膜的热稳定性及机械性能等。
3、 共混改性
共混改性是指与明胶不发生反应的天然或合成高分子化合物和明胶混合组成复合物,其优点是既改善了明胶原有的性能,又可制得单一明胶不具备的多种性能的新材料。合成高分子化合物有聚膦腈、聚乙二醇、聚丙烯酰胺等。
方便面是一种可在短时间之内用热水泡熟食用的面制食品,因此,方便面特别适合现代快节奏生活。自方便面诞生之日起,就以方便省时、成本低、便于购买携带等特点,得以迅速发展。大到商场超市,小到小卖部小摊,处处可见方便面的身影。
1970年,我国第一批方便面在上海益民四厂试制成功,到目前为止,我国共有方便面生产线2000多条,年生产能力360多万吨,随着人们生活水平的逐步提高,对方便面的品质要求也越来越高,煮制方便、复水快、口感爽滑劲道等性能成为方便面的发展趋势,单纯的面粉由于直链淀粉含量高,长期放置后易脱水硬化,已不能满足市场发展要求,添加适量的变性淀粉成为改进方便面品质的首选,这也给变性淀粉提供了广阔的应用空间。那么,将变性淀粉应用于方便面生产,能够起到哪些作用呢?
1、改善面条的口感。复水后淀粉重新糊化,酯键迅速成膜使面条表面光滑,从而阻止面条中的淀粉颗粒落入水中,溶出率降低,不易混汤,口感爽滑劲道。
2、缩短面条的复水时间。煮制阶段由于淀粉的糊化羟基最大量吸水,使这些水份均匀分布在面粉当中,经过高温油炸时水分迅速逸出,造成干面内部疏松多孔,能显著缩短面饼的复水时间。
3、显著改善面条的弹性和韧性。这是因为变性淀粉作为亲水性的分子,和面过程中易吸水膨胀,与部分吸水的面筋蛋白一起形成网络,在不断搅拌过程中,随着水分的不断重新分配,另一些原来吸水不足或未吸水的面筋蛋白在而后时间能进一步得到发展,能弥补一些被剪切破坏的网络;同时吸水膨胀后的变性淀粉具有一定的粘着力,利于与面筋蛋白、面粉中的淀粉结合,提高面筋的稳定性。当面条受热时,面筋蛋白热变性凝固,变性淀粉由于糊化温度较低,糊化后能与面筋一起形成较结实的表面与骨架,而面条中的小麦淀粉后糊化,并且体积受到限制,因而煮熟后的面条不疏松,食感好,富有弹性。
4、改善面团加工性能。和面后由于淀粉引进的乙酰基亲水性好,能够锁住更多的水份,淀粉吸水后充满面筋骨架,完善面团的网络面筋结构,使面团具有更好的延展性和韧性,改善面团的加工性能。
可以,但需要保证吊牌不与食品或其包装物分离。
依据条款—GB 7718 3.7不应与食品或者其包装物(容器)分离。