海藻酸鈉是一種很好的增稠劑,穩(wěn)定劑和膠凝劑,用于改善和穩(wěn)定焙烤食品(蛋糕,餡餅),餡,色拉調(diào)味汁,牛奶巧克力的質(zhì)地以及防止冰淇淋貯存時形成大的冰晶，海藻酸鹽還用來加工各種凝膠食品,例如速溶布丁,果凍,果肉果凍,人造魚子醬以及穩(wěn)定新鮮果汁和啤酒泡沫。而且海藻酸鈉可作為仿生食品或療效食品的基材，還是一種天然膳食纖維。正是因為海藻酸鈉的這些重要作用，在國內(nèi)外已日益被人們所重視，已經(jīng)成為產(chǎn)銷量最大的食品膠體之一。
含海藻酸鈉復合膠在肉制品中的應用是當前國內(nèi)外海藻酸鈉在食品中新的重要研究應用方向之一，目前國內(nèi)外有關(guān)海藻酸鈉的復合作用特性及其在肉制品中的研究報道較少、較新，本文結(jié)合我們實驗室的研究情況對海藻酸鈉的復合作用特性及其在肉制品中的研究進展進行綜述。
1 海藻酸鈉復合作用特性研究進展
海藻酸鈉的性質(zhì)主要取決于其黏度和甘露糖醛與古洛糖醛酸的比率(M/G)；分子質(zhì)量越大，其黏度也越高，而決定成膠能力大小的則是M/G值[3]。Mahesh等通過微波輻射測定水解海藻酸鈉M/G比值，該方法將海藻酸鈉溶于草酸或硫酸后在100%微波功率下曝光使得甘露糖醛和古洛糖醛酸被分開，運用此方法測出的M/G值為0.38，與用常規(guī)方法測出的M/G值較為相似,也可以通過密度、孔隙率、黏度、旋光測量、13C NMR、紅外光譜、熱重分析、X射線、圓二色、摩爾質(zhì)量分布以及掃描電子顯微鏡來驗證甘露糖醛酸和古洛糖醛酸[4]。海藻酸鈉溶液是典型的假塑性體系，溶液的pH值、鹽類性質(zhì)、濃度和溫度都會影響它的流變性[5]。
海藻酸鈉與鈣離子形成的凝膠，具有耐凍結(jié)性和干燥后可吸水膨脹復原等特性。海藻酸鈉的黏度影響所形成凝膠的脆性，黏度越高，凝膠越脆。增加鈣離子和海藻酸鈉的濃度而得到的凝膠，強度增大。膠凝形成過程中可通過調(diào)節(jié)pH值，選擇適宜的鈣鹽和加入磷酸鹽緩沖劑或螯合劑來控制。也可以通過逐漸釋出多價陽離子或氫離子，或兩者同時來控制。Takahiro等研究了海藻酸鈉與碳酸鈣作用的流變行為。結(jié)果當海藻酸鈉濃度固定(0.5% ,w/v)和內(nèi)酯濃度固定(15mM)，碳酸鈣含量高(15mM)時高古洛糖醛酸樣品形成的棒狀結(jié)構(gòu)具有較高的彈性；碳酸鈣含量低(3.75mM)時高甘露糖醛酸樣品形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有較高的彈性。膠體的凝膠行為在接近溶膠-凝膠時，除高甘露糖醛酸的樣品在碳酸鈣含量最低時，其余均被描述為滲流模型。當碳酸鈣用量為7.5mM時，兩種海藻酸鈉樣品都表現(xiàn)出相同的凝膠動力學[6]。Michelle等研究了鈉離子和海藻酸鈉濃度對海藻膠體系剪切特性的影響。結(jié)果表明，浸泡在氯化鈉中15小時后，平衡剪切和動力剪切模量均分別減少了63和84，浸泡在氯化鈉中7天后，其特性沒有進一步的變化[7]。
海藻酸鈉除能單獨使用外，能和大多數(shù)天然和合成的食品膠體配合使用，效果和性價比會比單獨使用要好一些[3]。M.S. Tapia等研究了海藻酸鈉與結(jié)冷膠凝膠復合保存新鮮木瓜,實驗表明2%海藻酸鈉及結(jié)冷膠為基礎(chǔ)的凝膠能夠改善水蒸氣的阻力，影響氣體交換，從而達到保存木瓜的目的[8]。Pernilla Walkenström等研究了果膠與海藻酸鈉復配的顯微結(jié)構(gòu)和流變行為，結(jié)果顯示低M/G海藻酸鈉與高酯化果膠有明顯的協(xié)同增效作用，有最高的儲能模量和最快的凝膠動力學，而高M/G海藻酸鈉與低酰胺果膠則是較低的儲能模量和較慢的凝膠動力學[9]。周愛梅等研究了海藻酸鈉與高甲氧基果膠復合體系凝膠特性的一些影響因素，結(jié)果表明添加適量的蔗糖可增加體系的凝膠強度、持水性以及凝膠融點；添加鈣離子可生成熱不可逆凝膠；而添加內(nèi)酯則可誘導兩種膠在單獨不能成膠的條件下形成凝膠[10]。 Maud′等研究了海藻酸鈉與明膠復合的凝膠性質(zhì),結(jié)果表明,在特殊條件下，能得到海藻酸鈉與明膠的復合凝膠。起初由于鈣離子的緩慢釋放而得到不可逆的海藻膠，而冷卻后則得到可逆的明膠凝膠[11]。Qunyi等研究了普魯蘭糖、海藻酸鈉以及羧甲基纖維素(CMC)共混膜的制備及性能。結(jié)果表明，但在水中溶解較快。將海藻酸鈉與CMC添加到普魯蘭糖中，水的阻力和力學性能明顯降低。將總多糖濃度提高到17-33%降低了薄膜在水中的溶解時間。紅外光譜表明普魯蘭糖、海藻酸鈉、CMC共混膜與純普魯蘭糖相比有羧基中較弱氫鍵作用[12]。Maria等研究了酪蛋白酸鈉、海藻酸鈉或κ-卡拉膠、脂類（油酸和蜂蠟）共混的可食用性膜的拉伸性能和水蒸氣滲透率，發(fā)現(xiàn)多糖改善了薄膜的拉伸性能，但是增加了水蒸氣滲透率，這與多糖濃度有著顯著的關(guān)系；而增加蜂蠟的含量能降低水蒸氣滲透率[13]。
János Bajdik等通過噴霧干燥和微膠囊技術(shù)研究了海藻酸鈉與乳糖的相互作用，結(jié)果表明海藻酸鈉膜的機械強度隨著乳糖比較的增加而降低[14]。趙謀明等研究了不同濃度明膠、海藻酸鈉混合溶膠粘度變化，以及不同pH值和不同離子濃度對體系粘度變化的影響。發(fā)現(xiàn)明膠與海藻酸鈉主要的交互作用力為二成分間靜電引力，并對仿生魚翅的生產(chǎn)工藝和配方進行了初步研究，得出8%明膠、2%海藻酸鈉在紡絲原液pH為6.0時,制備的仿生魚翅效果最佳[15]。通過研究海藻酸鈉凝膠特性的影響因素，表明形成的海藻酸鈣凝膠特性較好的條件是：海藻酸鈉濃度為1.5%、pH為4~5、溫度為50~60℃，溶脹時間為45min，鈣鹽采用乳酸鈣；另外，海藻酸鈉與瓜爾豆膠、明膠、β-環(huán)狀糊精、EDTA的協(xié)同增效作用都有利于海藻酸鈣凝膠的形成[16]。張亞瓊等研究了在較高濃度時，隨著鈣離子加入量的增大，海藻酸鹽體系的粘度先降至一極小值，然后迅速增大，直至有凝膠狀物質(zhì)生成；在較低濃度時，海藻酸鹽體系的粘度變化幅度不大；在15~35℃溫度范圍內(nèi)，Inηrel-1/T具有良好的線性關(guān)系；NaCl的加入使體系相對粘度下降。通過FTIR和DSC研究表明，Ca2+與海藻酸鹽發(fā)生了相互作用，所形成的海藻酸鈣復合物的熱穩(wěn)定性比相應的海藻酸鈉高[17]。文獻報道以魔芋葡甘聚糖和海藻酸鈉為主要原料，利用氯化鈣交聯(lián)制備復合凝膠，研究了復合凝膠溶脹性能的影響因素，表明復合凝膠在溶脹初期溶脹比增加很快，隨著溶脹時間的延長，溶脹比增長變緩，最后達到平衡。隨著魔芋葡甘聚糖含量的增加，復合凝膠的平衡溶脹比增加，當魔芋葡甘聚糖與海藻酸鈉的比例大于2.5：1.5(W/W)時，復合凝膠的強度降低。當Ca2+ 濃度從1.0 mol/L增加到3.0 mo/L時，復合凝膠的平衡溶脹比由5.7降至3.6。當環(huán)境pH值為7.4時，復合凝膠的平衡溶脹比最大[18]。
2 海藻酸鈉在肉制品中的應用研究進展
海藻酸鈉可做成各種凝膠食品，保持良好的交替形態(tài)，不發(fā)生滲液或收縮，適合用于冷凍食品中[3]，同時還能降低人體內(nèi)膽固醇含量、疏通血管、預防肥胖和糖尿病等作用[19]。而海藻酸鈉若添加到肉制品中，可改善其物理性質(zhì)，增加粘度，富于其良好的口感，同時可以增加肉制品的粘著性、持水性和柔嫩性，減少營養(yǎng)成分損失，提高產(chǎn)品質(zhì)量[20]。但海藻酸鈉會導致肉制品析水較嚴重等問題，一般需要復合應用。
2.1 海藻酸鹽用作粘結(jié)劑
重組肉是借助于機械和添加輔料以提取肌肉纖維中的機制蛋白和利用添加劑的粘合作用，改變?nèi)忸愒械慕Y(jié)構(gòu)，使肌肉組織、脂肪組織和結(jié)締組織得以合理的分布和轉(zhuǎn)化，使肉顆粒和肉塊重新組合，經(jīng)冷凍后直接出售或者經(jīng)預熱處理保留和完善其組織結(jié)構(gòu)[21]，因此需要凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)將肉與肉之間結(jié)合起來。而海藻酸鹽能和許多高價的陽離子反應(鎂除外)產(chǎn)生交聯(lián)作用。當多價陽離子的含量增加，會使得海藻酸鹽溶液變稠，形成凍膠。鈣是最常用于改變海藻酸鹽溶液的流體性質(zhì)和凝膠性質(zhì)的多價離子[3]。因此，海藻酸鈉與鈣離子所形成的凝膠常用作粘結(jié)劑。研究者對海藻酸鈣粘結(jié)劑在重組牛肉中的運用進行了優(yōu)化研究，確定基于產(chǎn)品的性質(zhì)和添加成分的數(shù)量，添加0.4%海藻膠，0.075%碳酸鈣和0.6%乳酸為最優(yōu)[22]。W. J. Means等研究了海藻酸鈣凝膠在重組牛排中作粘結(jié)劑的應用，從色澤、強度、口感、風味等方面得出優(yōu)化成分含量為0.8~1.2%海藻酸鈉，0.144~0.216%碳酸鈣和500ppm抗壞血酸鈉[23]。有研究人員研究了在重組豬肉卷的制備中，乳酸鈣的應用。通過5組實驗表明，0.7%海藻酸鈉、0.125%碳酸鈣和0.3%乳酸鈣的硬度和粘度明顯較高，感官評價較好，并能延長貨架期[24]。
2.2 海藻酸鹽用作保水劑
肉制品的持水力是衡量肉制品質(zhì)量的一個重要指標，它不僅影響肉制品的色、香、味、營養(yǎng)成分、多汁性、嫩度等食用品質(zhì)，而且還影響到產(chǎn)品的經(jīng)濟價值[20]。肌肉持水力的高低直接關(guān)系到肉制品的質(zhì)地、嫩度、切片性、彈性、口感、出品率等質(zhì)量指標，也影響了肉類企業(yè)的經(jīng)濟效益。因為屠宰前管理、屠宰過程、冷藏冷凍等冷加工工藝和熟制工藝等加工過程造成的肌肉失水率高達3%~6%。我國每年由于肌肉失水造成大約310萬噸肉類損失，給企業(yè)和國家?guī)砭薮蟮膿p失。因此，必須努力提高肌肉的持水能力[21]。P. J. Shand等研究了外加膠體分別與海藻酸/鈣和磷酸鹽復配對重組牛肉卷的性質(zhì)影響，研究發(fā)現(xiàn)海藻酸鈣與結(jié)冷膠復配使得蒸煮產(chǎn)率有顯著改善[25]。X. L. Yu等研究了用一種可食用的涂層(海藻酸鈣)來提高凍肉的質(zhì)量，結(jié)果海藻酸鈉能夠降低凍肉的解凍損失量，而且能夠保持凍肉的功能特性以及能夠影響總蛋白的溶解度。海藻酸鈉和氯化鈣的濃度都能對反應巰基有顯著影響，而且氯化鈣能夠明顯降低剪切力和pH。最佳涂層的實驗條件為：0.3%海藻酸鈉，7%氯化鈣，反應時間是5-7分鐘[26]。還有研究人員就不同目數(shù)的海藻酸鹽對肉制品持水力及質(zhì)構(gòu)的影響進行研究，結(jié)果表明，在相同工藝條件下不同凝膠強度海藻酸鈉對肉制品持水力的影響是有差別的，通過對復配實驗分析，得知采用0.2%的170目海藻酸鈉與0.3%的卡拉膠復合可大大提高肉制品的品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)，其持水性達到最佳[25]。通過對羊肉無磷保水劑和粘結(jié)劑的研究表明，用海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠和酪蛋白酸鈉得到的海藻酸鈣無磷粘結(jié)劑的羊肉樣品無論是持水力還是出成率都比空白羊肉樣和注入混合磷酸鹽溶液的羊肉樣顯著提高，經(jīng)冷凍處理后海藻酸鈣無磷保水劑對提高羊肉保水性能和出成率仍然有效[27]。襲院生等通過在牛肉和豬肉中添加淀粉、蛋白粉、海藻酸鈉和鈣鹽、碳酸鹽、磷酸鹽來提高牛肉和豬肉的保水性能，結(jié)果表明：淀粉和蛋白粉能提高肌肉得率的3%-5%，嫩度稍有提高；磷酸鹽能提高9.5%的肌肉得率，嫩度明顯提高；海藻酸鈉和鈣鹽能提高10%的肌肉得率，但有苦味，嫩度明顯提高；碳酸鹽能提高大約10%，略有堿味[28]。張慧旻等將海藻酸鈉和結(jié)冷膠作為脂肪替代品，改善低脂肉糜類產(chǎn)品的品質(zhì)，結(jié)果顯示在結(jié)冷膠與海藻酸鈉的復配試驗中，海藻酸鈉對肉糜凝膠蒸煮損失的降低和保水性的提升起主要作用，而結(jié)冷膠在低濃度(0.25%)時可協(xié)同海藻酸鈉顯著降低凝膠蒸煮損失，同時，復合凝膠的硬度均隨著海藻酸鈉和結(jié)冷膠添加濃度的增加而表現(xiàn)出依次降低的變化規(guī)律[19]。
3 結(jié)束語
海藻酸鈉是一種親水性膠體，與鈣離子以及明膠、果膠、魔芋膠、卡拉膠、結(jié)冷膠等其他多種膠體有協(xié)同增效的作用，用于肉制品中能形成致密、穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高肉制品的凝膠強度、粘結(jié)性以及持水性能。今后海藻酸鈉及其復合膠在肉制品中預計具有較好的應用前景。