纤维素醚作为天然高分子衍生材料,具有生物可降解、无毒、价廉等特点。自从1946年羧甲基纤维素(CMC)产品被生产,并被认可为安全的食品添加剂以来,纤维素醚产品应用于食品领域已经有70多年的历史,表现出了强大的生命力。纤维素醚产品中的甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)以及CMC在美国、欧盟及其他很多国家和地区都被允许作为食品添加剂。
我国于1989年制定了食品级CMC的国家标准,并于2005年将原标准替代为《GB 1904-2005食品添加剂羧甲基纤维素钠》。1997年国家标准《GB2760-1997食品添加剂使用卫生标准》批准HPMC在各类食品中适量使用。2007年4月,卫生部批准MC在各类食品中适量使用。本文主要综述了纤维素醚中CMC、MC、HPMC和HPC在食品中的应用情况。
羧甲基纤维素
羧甲基纤维素(CMC)是目前国内外产量和用量最大的纤维素醚品种,是由棉、木经碱化,以及氯乙酸醚化等过程制成的离子型纤维素醚。CMC在冷、热水中均能溶解,不溶于一般有机溶剂。CMC在纤维素醚各品种中属于易于制造、价格低廉的品种,具有增稠、悬浮、乳化、稳定、保形、成膜、膨化、防腐保鲜、耐酸和保健等多种功能,作为添加剂广泛应用于现代食品工业。由于应用开发早,CMC在国内食品领域的应用相对成熟。
CMC在饮料和酒类中的应用
食用CMC具有极好的悬浮作用,用于液体饮料中可使各种固体(如果肉)在容器中悬浮,从而改善口感,并可保持饮料的稳定性、延长保鲜期。如果将CMC与其他食用果胶按一定配比合用,制成专用饮料的添加剂,效果会更好。利用CMC在冷热水中可以快速溶解的性质,还可将其应用于速溶粉状饮料。一般而言,CMC在饮料中的添加量在0.1%~0.5%。
CMC在葡萄酒中可以作为酒石稳定剂使用。澄清度是葡萄酒外观质量的重要指标。葡萄酒在发酵结束后,需要进行澄清稳定后才能装瓶上市。为避免生产贮存以及装瓶后出现的不稳定现象,生产上通常需要人为加速葡萄酒陈酿过程中的沉淀和絮凝反应。用CMC稳定葡萄酒效果明显、作用持久,且不受温度、机械震荡、pH等因素的影响。例如,添加200mg/L的CMC对葡萄酒的品质有改善作用,而对其理化指标及感官品质没有不良影响。
CMC在乳品中的应用
CMC对含油脂、蛋白质的饮料可以起到增稠、乳化、稳定的作用。一般的豆奶、可可奶、花生奶、果汁奶、椰奶、杏仁奶、果汁豆奶等在存放时容易形成一个不美观的“项圈”,影响产品外观,蛋白质凝结也较为明显。加入适量CMC可提高乳品的黏度、口感,防止添加物沉淀,使乳品长时间保持良好状态;还可降低脂肪和水之间的表面张力,使脂肪充分乳化。
CMC在烘焙食品中的应用
CMC具有比纤维素更好的亲水性和持水性,加入烘烤食品中,可使食品保持一定的湿度和外观形状,防止脱水收缩。另外,制作蛋糕时加入CMC,可使蛋糕体积增大、质量改善。应用在面包中,CMC能与面团中的淀粉络合,改善面包的内部组织,使面团加工机械性及吸水性能增加,面包蜂窝均匀、体积增大、表面光亮,还可阻止面包中糊化了的淀粉老化回生,延长面包的保鲜期。CMC在面包中的添加量一般为0.4%~0.5%。另外,在饼干和薄饼中添加CMC可以改善面粉的粉质组织,调整面粉筋度,使饼干和薄饼成型好、松脆可口、饼身光洁、减少破碎,添加量为0.1%~0.3%。
CMC在方便食品中的应用
CMC添加在方便面坯料中,可以缩短捏和、搅拌时间,使面体易于成型,增加面条的韧性和强度;使面条内部组织均匀,表面光洁、口感滑爽;并在面条表面形成一层薄膜,降低面条含油量。CMC还广泛应用于速冻面食点心(如饺子、馒头、馄饨皮等)中,添加量为0.4%~0.5%,使反复冷冻后的面食仍能保持原来的状态。在速食糊类产品(如速食花生糊、芝麻糊、杏仁糊、八宝粥等)中添加CMC作增稠剂,可使其具有速溶、香滑、细腻、稳定的特点,添加量一般为0.3%~0.5%。
CMC在调味品中的应用
经过特殊改性的CMC具有良好的耐盐、耐酸、增稠、稳定的性能,在酱油、酱油粉、花生酱、辣酱、果酱、蚝油、芝麻酱等调味品中应用时,能够改善这些产品的结构和品质,使产品更加稳定、浓厚,并能提高产品的色、香、味等感官质量。在此方面应用时,可以选用FH9、FVH9型号的CMC,添加量一般为0.4%~0.5%。
甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素
甲基纤维素(MC)是由棉、木经碱化,以及氯甲烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。MC具有优良的水溶性,在pH2.0~13.0范围内保持稳定,还具有独特的热胶凝性质,即在加热时形成凝胶,冷却时熔化。
MC在食品领域常作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、赋形剂、分散剂、黏合剂和成膜剂等。羟丙基甲基纤维素(HPMC)是由棉、木经碱化,以及环氧丙烷和氯甲烷醚化等过程制成的非离子型纤维素混合醚。食品级HPMC近几年经过大力开发,用量迅速增加。它无臭、无味、无毒,并且在冷水中易溶,在热水中则凝胶化。
MC/HPMC在烘焙和油炸食品中的应用
用于烘培食品时,MC有界面活性,升高温度时可形成弹性凝胶,从而增加生面团的强度,保持其调配、醒发、焙烤的均匀性;减小淀粉凝沉速度,延缓老化,延长货架寿命;HPMC也有类似的作用。MC/HPMC还可以提高面包的体积,也可以用作生产高纤维面包的填充剂。
MC/HPMC应用于油炸食品时可产生一种持水性的凝胶,最大程度地减少油炸过程中油脂的摄取,降低油炸食物的油脂总含量;抑制水分过度蒸发;改善油炸产品的口感;延长换油周期,提高油炸产品的得率。
MC/HPMC应用于烘焙和油炸食品的馅心和馅料,可以改善馅料的塌陷,降低封口处的破裂,控制高温爆馅,改善口感;还可以减少冻融带来的质量不稳,馅皮中加入MC/HPMC 后冷藏数日,仍然具有优异的成型性和弹性;同时还可以很好地抑制水分的升华和迁移,使冷藏后的馅皮不会出现干裂现象。在此类食品中应用时,MC/HPMC添加量一般为0.5%~1.5%。
MC/HPMC在植脂奶油和甜点中的应用
应用于植脂奶油行业,MC/HPMC的持水性可减少植脂奶油脱水收缩,使其在冷藏后恢复原来的特性。MC/HPMC还是一种表面活性成分,可以在油-水界面移动,并形成水合聚合物膜,有效阻止油滴聚合导致的油上浮。在此类食品中应用时,MC/HPMC添加量一般为0.1%~0.2%。
MC/HPMC在素食品中的应用
以大米、黑米、玉米、青豆、胡萝卜等为原料制成的米制汉堡备受欢迎,但原料之间无法在成型和熟制过程中保持整体性,成为此类产品研发和加工的难题。添加MC/HPMC后,产品配料间黏附性增强,加热后显示出良好的保型性,口感柔软,并富有弹性。以大豆分离蛋白、大豆拉丝蛋白为原料制作的素鱼、素鸡、素肠、素火腿、素肉饼等多种素食产品,在加入MC/HPMC后,具有更大的体积、更强的保型性和多汁的口感。在欧美国家,MC/HPMC在素食品中已得到广泛应用。
MC/HPMC在可食性膜中的应用
MC/HPMC具有良好的成膜性能,由其制得的可食性膜外观无色透明,光泽明亮,强度大,阻湿、阻气性高;能够阻止食品吸水或失水,防止食品氧化和串味,调节生鲜食品的呼吸强度;还可以减少食品的吸油量。
羟丙基纤维素
羟丙基纤维素(HPC)是由棉、木经碱化,以及环氧丙烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。HPC通常可溶于40℃以下的水和大量极性溶剂中,其性能与羟丙基的含量及聚合度有关。
HPC表面活性极高,是优异的搅打助剂。这种特性结合其“保护性胶体”的作用,使其得以在水包油乳液体系(稳定剂和乳化剂)和搅打类产品(稳定剂和搅打助剂)中发挥出色的功效。无论是乳脂奶油还是非乳脂奶油,HPC均可用作起泡助剂,产生坚挺的泡沫,提高奶油的膨胀率并控制缩水。加入HPC能让脂肪含量下降20%左右,并保持出色的奶泡稳定性,同时HPC可以有效控制和减少奶油脱水,提供奶油优异的增稠和稳定性能,使制作出的奶油有出色的质感、口味和稳定性。
低取代的羟丙纤维素(L-HPC)也用作片剂崩解剂和黏合剂,其特点主要表现为容易压制成型,适用性较强。尤其是不易成型、塑性和脆性大的片剂,加入L-HPC能提高其硬度和外观光亮度,还能使片剂崩解迅速,提高其内在质量,增强疗效;由L-HPC制得的片剂可长期保存而崩解度不受影响。L-HPC作片剂黏合剂时,湿法制粒时一般添加5%~20%,粉末直接压片时用量为5%~20%;作片剂崩解剂时,用量为2%~10%。
