卡拉膠

卡拉膠（Carrageenan）,又稱為麒麟菜膠、石花菜膠、鹿角菜膠、角叉菜膠，因為卡拉膠是從麒麟菜、石花菜、鹿角菜等紅藻類海草中提煉出來的親水性膠體，它的化學結構是由半乳糖及脫水半乳糖所組成的多糖類硫酸酯的鈣、鉀、鈉、銨鹽。由於其中硫酸酯結合形態的不同，可分為K型（Kappa）、I型（Iota）、L型（Lambda）。廣泛用於製造果凍，冰淇淋，糕點，軟糖，罐頭，肉製品，八寶粥，銀耳燕窩，羹類食品，涼拌食品等等。

基本介紹

• 中文名：卡拉膠
• 外文名：kappa-Carrageenan
• EINECS ：232-524-2
• CAS：11114-20-8
• 分子式：C24H36O25S2

化學結構

由硫酸基化的或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脫水半乳糖通過α-1，3糖苷鍵和β-1，4鍵交替連線而成，在1，3連線的D半乳糖單位C4上帶有1個硫酸基。分子量為20萬以上。

分子式：（C12H18O9）n

結構式:

類型

卡拉膠，又名角叉菜膠、鹿角藻膠、愛爾蘭苔菜膠，是由半乳糖及脫水半乳糖所組成的多糖類硫酸酯的鈣、鉀、鈉、銨鹽。由於其中硫酸酯結合形態的不同，產生了7種主要類型的卡拉膠：κ-型、ι-型、λ-型、γ-型、ν-型、ξ-型、μ-型。工業主要生產和使用的是前三種。

性狀

卡拉膠為白色或淺褐色顆粒或粉末，無臭或微臭，口感粘滑。溶於約80℃水，形成粘性、透明或輕微乳白色的易流動溶液。如先用乙醇、甘油或飽和蔗糖水溶液浸濕，則較易分散於水中。與30倍的水煮沸10min的溶液，冷卻後即成膠體。與水結合粘度增加，與蛋白質反應起乳化作用，使乳化液穩定。

物理性質

不同類型的卡拉膠的增稠和膠凝性質有很大的不同。例如，κ型卡拉膠與鉀離子形成的堅硬的凝膠，而ι和λ只有輕微影響。ι型卡拉膠與鈣離子相互作形成柔軟，富有彈性的凝膠，但是鹽對於λ型卡拉膠的性質沒有影響。在大多數情況下，λ型與κ型在牛奶系統中一同使用獲得一種懸浮液或奶油凝膠。卡拉膠及其混合物提供大量的有利物質導致產生大量範圍廣泛而複雜的商業產品以滿足獨特的綜合性能最適合特定的套用。

彩色分子結構圖

一、 溶液性質

所有的卡拉膠都溶於熱水，但只有κ型和ι型的鈉鹽溶於冷水。通常在食品中的鹽濃度並不能對λ型卡拉膠產生效果;粘度在冷水和牛奶中，雖然獲得較高的粘度，如果溶液是加熱和冷卻。λ型卡拉膠溶液當加壓或攪拌時會形成假塑性或剪下變稀的溶液。這些溶液通常用於增稠，尤其是在奶製品，以提供非粘性的，滑膩的質地的體系。

溫度是一個重要的因素來確定在食品體系中使用哪種類型的卡拉膠。所有的卡拉膠水合物適用於高溫並且κ型和ι型尤其表現出低流動性的粘度。冷卻時，這些卡拉膠在40-70 ℃之間形成的一系列凝膠的類型取決於卡拉膠的種類和陽離子的濃度。

二、酸穩定性

當卡拉膠溶液在PH值4.3，加熱的情況下會失去粘度和凝膠強度。這是由於卡拉膠在低PH值時發生水解，將3,6-脫水-D-半乳糖的連線斷開（Hoffmann等，1996）。在高溫和低陽離子濃度下，水解程度增加。然而，一旦溶液的溫度低於凝膠溫度，鉀離子可與卡拉膠上的硫酸鹽基團結合，這樣可以阻止水解現象的發生。

為了儘量減少水解的影響，建議，在可能的情況下，卡拉膠應在中性條件下處理，並且酸應在食品存放和灌裝前立即添加。在酸性食物中，卡拉膠應在生產結束前添加以避免聚合物過度的分解。

三、凝膠特性

κ型和ι型卡拉膠的熱溶液在陽離子存在條件下，冷卻到40-70 ℃，形成一系列的凝膠質感，熱門的解決方案。卡拉膠凝膠表現出滯後性，環境和熔融溫度之間的差異。這些凝膠在室溫下穩定，但加熱為凝膠溫度的5 – 20℃以上時熔融。冷卻時，一個中性的體系會形成相似的凝膠性質。必須記住，在酸性產品中，凝膠強度和質地可通過加熱和冷卻的水解作用影響。

一個食品體系中的離子成分對於卡拉膠的有效利用是非常重要的。例如，κ型卡拉膠與鉀離子作用，形成硬且脆的凝膠。ι型卡拉膠選擇鈉離子在相鄰鏈間形成橋樑，得到典型的柔軟有彈性的凝膠。

這些離子的存在，對卡拉膠的水化溫度，和它的環境和熔化溫度也有戲劇性效果。例如，ι型卡拉膠在水中的環境溫度下會水解，但加入鹽可提高凝膠點以致溶液轉化成具有明顯發生點的可逆性凝膠，在冷沙拉醬生產中被開發利用的性質。

化學特性

● 溶解性：不溶於冷水,但可溶脹成膠塊狀,不溶於有機溶劑，易溶於熱水成半透明的膠體溶液(在70℃以上熱水中溶解速度提高；

● 膠凝性：在鉀離子存在下能生成熱可逆凝膠；

● 增稠性：濃度低時形成低粘度的溶膠,接近牛頓流體，濃度升高形成高粘度溶膠，則呈非牛頓流體。

● 協同性：與刺槐豆膠、魔芋膠、黃原膠等膠體產生協同作用，能提高凝膠的彈性和保水性；

● 健康價值：卡拉膠具有可溶性膳食纖維的基本特性，在體內降解後的卡拉膠能與血纖維蛋白形成可溶性的絡合物。可被大腸細菌酵解成CO2、H2、沼氣及甲酸、乙酸、丙酸等短鏈脂肪酸，成為益生菌的能量源。

套用

卡拉膠穩定性強，乾粉長期放置不易降解。它在中性和鹼性溶液中也很穩定，即使加熱也不會水解，但在酸性溶液中（尤其是pH值≤4.0）卡拉膠易發生酸水解，凝膠強度和黏度下降。值得注意的是，在中性條件下，若卡拉膠在高溫長時間加熱，也會水解，導致凝膠強度降低。所有類型的卡拉膠都能溶解於熱水與熱牛奶中。溶於熱水中能形成黏性透明或輕微乳白色的易流動溶液。卡拉膠在冷水中只能吸水膨脹而不能溶解。

基於卡拉膠具有的性質，在食品工業中通常將其用作增稠劑、膠凝劑、懸浮劑、乳化劑和穩定劑等。而這些卡拉膠的生產套用與其流變學特性有著較大的關係，因而準確掌握卡拉膠的流變學性能及其在各種條件下的變化規律對生產具有重要的意義。

作用

果凍中作用

卡拉膠作為一種很好的凝固劑，可取代通常的瓊脂、明膠及果膠等。用瓊脂做成的果凍彈性不足，價格較高；用明膠做成果凍的缺點是凝固和融化點低，製備和貯存都需要低溫冷藏；用果膠的缺點是需要加入高溶度的糖和調節適當的pH值才能凝固。卡拉膠沒有這些缺點，用卡拉膠製成的果凍富有彈性且沒有離水性，因此，其成為果凍常用的凝膠劑。

卡拉膠在果凍中套用時應注意以下幾點：

一是由於卡拉膠屬於魔芋膠體系，其溶解度相對不高，因此要進行保溫。如保溫時間不夠，溶解不完全，所做出的果凍口感就不好，嚴重的會造成果凍很嫩不成型；但同時保溫時間過長，卡拉膠又偏鹼或者加入了檸檬酸鈉之類的緩衝劑，就容易發生去乙醯化變性，產生“蛋花湯”的現象，果凍仍可能不成型。因此建議夏天煮沸後不要保溫，冬天煮沸後保溫10min，春秋季節介於兩者之間。

二是由於卡拉膠不耐酸，加酸溫度越低越好，一般在70℃-80℃果凍灌裝之前或根據實際工藝條件進行，否則溫度越高卡拉膠越容易被破壞，影響口感，同時建議檸檬酸溶於水後添加，以免造成局部過酸；調節pH值一般不低於4，需要更酸的口感則應使用其他膠體輔助；巴氏殺菌也會影響口感，需要根據實際情況進行調節。

三是過濾。在煮沸後，使用篩網過濾料液，其目的是去除無法溶解的魔芋膠顆粒，獲得相對透明的果凍，這樣做可以得到某些高檔果凍透明的效果。

軟糖中套用

用卡拉膠做透明水果軟糖在我國早有生產，其水果香味濃，甜度適中，爽口不粘牙，而且透明度比瓊脂更好，價格較瓊脂低，加到一般的硬糖和軟糖中能使產品口感滑爽，更富彈性，黏性小，穩定性增高。

卡拉膠在軟糖中使用時應注意：

一是以卡拉膠為主的軟糖粉在高糖濃度下不易溶解，所以建議先將其用水溶解，否則容易產生“沙眼”，即一粒一粒的小膠粒。

二是還原糖含量太低，儲存時間長，容易返砂；還原糖含量太高，在熬糖時候容易注模不成型。

三是可以在熬膠結束後加入花色物料，比如胡蘿蔔醬，不過要計算好軟糖粉的比例。

冰淇淋中套用

在冰淇淋和雪糕的製作中，卡拉膠可使脂肪和其它固體成分分布均勻，防止乳成分分離和冰晶在製造與存放時增大，它能使冰淇淋和雪糕組織細膩，滑爽可口。在冰淇淋生產中，卡拉膠因可與牛奶中的陽離子發生作用，產生獨特的膠凝特性，可增加冰淇淋的成型性和抗融性，提高冰淇淋在溫度波動時的穩定性，放置時也不易融化。

在冰淇淋生產中，卡拉膠雖然不適合作為主穩定劑，但它在很低濃度下能作為很好的防止乳清分離的輔穩定劑使用。因為卡拉膠雖然會增加體系的黏度，但不能包容足夠的膠以穩定體系。刺槐豆膠、瓜爾豆膠以及羧甲基纖維素單獨使用或組合使用是較好的主穩定劑，然而它們具有相同的缺點，即在冰淇淋混合物中會導致乳清分離。所以加入卡拉膠能抑制這種現象的發生。

卡拉膠套用於冰淇淋中應注意：一是可以添加少量澱粉填充，數量多了就有粉質感，口感不佳；二是卡拉膠用量較少，多用於老化後凝凍過程中。

合成方法

將海藻洗淨、曬乾，放入提取鍋中，加入30～50倍水(或適量鹼液)，用蒸汽加熱(100℃左右)40～60min，過濾，邊攪拌邊向過濾出的提取液中加入醇類溶劑，離心分離，沉澱經滾筒乾燥，粉碎可得產品。以滾筒乾燥時，需添加單、雙甘油酯或聚山梨醇酯做滾筒脫離劑。

主要用途

卡拉膠在洗滌劑、化妝品等日化工業方面的套用:加入卡拉膠的洗滌劑,對防止再被沾污的作用,比甲基纖維素好。在液體洗滌劑中,能改善其分散和貯存性能。在化妝品中,由於角叉菜膠易被皮膚吸附,因此可與甘油等混用製成潤膚劑。在一些乳液及洗髮香波中可作為乳化劑,使產品潤滑柔軟,乳液的穩定性也得到改善。

貯存方法

密封包裝。陰涼、乾燥處存放

配伍禁忌

卡拉膠可與陽離子反應，如果其與陽離子絡合，不是用於改變活性化合物的溶解度，則不宜使用。