海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的应用

王姣姣， 杨晓光， 秦志平， 王志英， 史 杰　(石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄 050000)



海藻酸丙二醇酯的主要特性及其在食品中的应用

王姣姣， 杨晓光， 秦志平， 王志英， 史 杰(石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司，河北石家庄 050000)

摘要海藻酸丙二醇酯(PGA)具有优良的乳化性、增稠性、膨化性、耐酸性和稳定性等性能，是一种新型的乳化稳定剂，在食品中的应用日趋广泛。随着消费者对食品风味、品种的要求不断提高，PGA以其独特的性质和丰富的原料来源，被应用在各种食品当中。介绍了PGA的化学性质、分子结构特性以及物理特性，并对其在多种食品中的应用现状进行了综述，旨在为扩宽PGA的应用范围及深入研究其作用机理提供参考。

关键词海藻酸丙二醇酯；食品；主要特性；应用

食品添加剂对食品工业的发展十分重要，相当数量和种类的加工食品若要进一步提高其感官品质和质量，都离不开添加剂在其中的有效应用。近年来，我国低pH范围的食品和饮料发展非常迅速，由于海藻酸丙二醇酯(PGA)具有独特的胶体特性和增稠性、稳定性、乳化性、悬浮性、成膜性以及能形成凝胶的能力[1]，因此，海藻胶常作为食品添加剂应用于食品工业生产中。

海藻酸丙二醇酯也称藻酸丙二醇酯、藻酸丙二酯，是一种从褐藻中提取并经酯化处理的新型增稠剂。PGA主链是由α-L-古洛糖醛酸和β-d-甘露糖醛酸组成，这2种糖醛酸在PGA分子中的比例和位置都决定着PGA的黏度、胶凝性、对离子的选择等特性，尤其是对有钙离子存在时的胶凝作用，其分子中的丙二醇基为亲脂端，可以与脂肪球结合；分子中的糖醛酸为亲水端，含有大量羟基和部分羧基，可以和蛋白质结合。海藻酸丙二醇酯是食品用稳定胶体中唯一具有稳定和乳化双重作用的天然稳定剂[2]。有研究表明，志愿者在高水平(相当于175 mg/kg体重)下摄入海藻酸丙二醇酯23 d没有造成饮食不良或生理效应,特别是不良的毒理作用中的酶和其他敏感指标都保持不变[3]。

笔者主要阐述了PGA的生理特性及其在各种食品中的应用，以期为深入研究PGA的作用机理提供参考。

1PGA的主要特性

海藻胶作为食品添加剂用于食品中正是由于它具有的独特的胶体特性和增稠性、稳定性、乳化性、悬浮性、成膜性以及能形成凝胶的能力，而其衍生物PGA与海藻酸相比，有着不少优势，在食品中的应用有其独到之处。因为海藻酸原来的部分羧基被丙二醇酯化，并部分被适当的碱中和，所以PGA可以溶于水中形成黏稠胶体，并能溶于有机酸溶液，于pH 3～4的酸性溶液中能形成凝胶，但不会产生沉淀，抗盐性强，即使在浓电解质溶液中也不会盐析，对钙和钠等金属离子很稳定。也就是说，PGA能改善酸在食品中的稳定性，还能阻止因为钙和其他高价金属离子在食品饮料中所引起的沉淀作用[4]。

PGA具有较大的分子量，是一种高分子量食品级多糖。黄明丽根据凝胶渗透色谱(GPC)标准曲线，结合PGA洗脱体积，计算得出PGA分子量范围为1 900～2 400 kD[5]。PGA的黏度与其浓度之间存在着半对数线性关系(R2=0.974 0)；在pH 2～10范围内，PGA的黏度几乎无变化，但当pH≥11时，PGA的黏度下降；PGA与羧甲基纤维素(CMC)具有良好的增黏效应，但与海藻酸钠之间的效应较复杂[6]。

PGA是剪切变稀的假塑性非牛顿流体，浓度越高，触变性越大。PGA溶液黏度随其质量分数、蔗糖添加量的增加而增加，随pH的升高而降低。较低NaCl(0.01和0.10 mol/L)时PGA溶液的黏度降低，NaCl浓度较高时(1.00 mol/L)溶液的黏度增加。PGA具有黏弹性，在低频率区域体系以黏性为主，高频率区域体系以弹性为主，G′与G″的交点受浓度和pH及温度的影响[7]。

PGA除具有胶体性质外，由于其分子中含有丙二醇基，故亲油性大，乳化稳定性好，在食品和饮料的生产中可以被用作为一种性能优良的天然起云剂[8]。PGA溶液的亲脂性可有效地用作奶油、糖浆、啤酒、饮料及色拉油的稳定剂。酯化度越高，PGA溶液的亲脂性与表面活性越强，因此，当利用PGA的亲脂性时，应选用高酯化度产品，此外要尽量使用低黏度产品。

2PGA在食品中的应用

近年来，PGA因其独特的性质被广泛应用于多种食品中。PGA在部分食品中的作用及参考用量见表1。

2.1PGA在酸奶中的应用酸奶是发酵乳的一种，在所有乳制品中，酸奶是营养价值最高、最受人们欢迎的健康食品之一。而在生产中，为了保证酸奶的稳定性，使之保持特殊的酸性环境和形态结构，就需要添加适当的稳定剂。稳定剂在酸奶中主要发挥2个作用，保水性和提高产品的黏度稳定性[9]。

王晓梅等通过对搅拌型橙汁酸奶感官质量和稳定性的研究，确定了其最佳工艺要点和适用的PGA复配稳定剂配方[10]。结果表明，PGA0.2% +单甘酯0.1% +NaH2PO40.05%的复配稳定剂在搅拌型橙汁酸奶中的稳定效果优于PGA单体稳定剂。卫晓英等将不同量的PGA添加到原料乳中进行发酵，对其特性进行检测[11]。在添加PGA后，酸乳的黏度显著增大，且形成了触变环。试验表明，PGA不同的添加量能不同程度地影响酸乳的结构，以0.20%的添加量的效果最好；此时样品的持水力上升10.9%，乳清析出量下降26.0%，硬度8 g。

2.2PGA在乳饮料中的应用近年来，越来越多的含乳饮料出现在人们生活中。在这些含乳饮料的制作过程中，为了使饮料形成均匀、稳定、黏稠的液体，需要向饮料中添加一些物质，而乳饮料稳定剂所起到的作用正是如此。

范素琴等研究不同用量的海藻酸丙二醇酯对调配型酸性乳饮料稳定性的影响[12]，通过单因素试验确定海藻酸丙二醇酯在酸乳饮料中的最适用量，并通过正交试验确定调配型酸乳饮料复配乳化稳定剂的最佳配方：海藻酸丙二醇酯0.20%、羧甲基纤维素钠0.25%、高酯果胶0.10%、蔗糖酯0.015%。刘海燕研究表明，PGA在发酵乳中可以与其他配料完全融合，在发酵期间的任何pH范围内均可使用[13]。PGA在发酵乳制品中不仅充当稳定剂的作用，还可以提供乳化作用使含脂的发酵乳制品平滑、圆润，口感会更好，能够赋予发酵乳制品天然的质地口感，同时能够有效地防止产品形成不美观的粗糙凹凸表面，使产品外观平滑亮泽。

赵六永等选用牛乳和椰果果粒为原料，对产品稳定剂的选择进行了研究，确定了最佳的配方[14]。通过试验筛选出较好的稳定剂组合为羧甲基纤维素钠0.40%，结冷胶0.14%，果胶0.14%，海藻酸丙二醇酯0.03%；并验证了产品在保质期内的稳定性，试验结果显示，稳定剂配方达到了产品要求。对确定的最佳配方进行多方面的考察，产品稳定性、果粒悬浮性在保质期内都表现良好，所选择的最佳配方符合产品要求。

2.3PGA在果汁饮料中的应用果汁富含各种天然营养物质，可以帮助人体达到酸碱平衡，对肠胃无刺激、营养吸收迅速、彻底。果汁饮料是以水果为原料经过物理方法如压榨、离心、萃取等得到的汁液产品。在工业生产中，需要添加稳定剂，保证饮料体系的稳定，改善口感。

王金华等对榨汁工艺饮料配方及稳定性等方面进行综合研究，最终确定饮料的最佳配方为：黑莓原汁20%，蓝莓原汁10%，糖含量8%，羧甲基纤维素(CMC) 0.105%，海藻酸丙二醇酯0.613%，黄原胶0.015%，由此配方制得的饮料感官评价最高，稳定性最好[15]。

林日高以沙田柚汁与西番莲汁为主要原料，对沙田柚汁与西番莲汁复合饮料的加工工艺进行探讨[16]。结果表明，当沙田柚汁14%，西番莲汁12%，白砂糖10%，黄原胶0.02%，羧甲基纤维素钠0.15%，海藻酸丙二醇酯0.10%，pH为3.8时，复合果汁饮料风味最佳。

2.4PGA在啤酒中的应用啤酒泡沫是啤酒质量的一项重要指标。啤酒泡沫中含有大量的芳香酯类化合物，它使人们产生饮用的欲望，减少啤酒的苦味，产生缓和味觉的作用，具有像盖子一样的隔绝作用，可防止啤酒液与空气发生氧化反应而发生味道变化。泡沫的盖子作用还可减缓二氧化碳的释放速度，产生较多的包裹着二氧化碳的啤酒泡沫，让饮酒者从视觉上觉得啤酒比较清凉可口；另外，啤酒冒泡时细微的沙沙声也会使饮酒者产生愉悦感。

刘长海等为了改善啤酒泡沫的性能，研究了多种食品添加剂对啤酒泡沫性能的影响[17]。其中，海藻酸丙二醇酯是良好的泡沫改良剂，加入30 mg/L可以显著提高啤酒的泡沫持久性。张立群等在啤酒中添加适量的PGA，考察其对啤酒泡沫的稳定性和泡持力的影响[18]。研究表明，PGA可明显提高泡持力，泡沫变得更洁白细腻，挂杯更持久，即使遇到油脂或杀菌洗涤残留物也能抗破裂，无异味，且对成品酒的保质期无影响。

2.5PGA在面制品中的应用面食是我国人民的主食之一，随着经济的发展，人们对面食的要求早已超越了单纯的果腹，对面食内在的品质如弹性和韧性的要求越来越高。近几年，PGA常见应用于面食的制作中，以改善面食性质和质构。

杨艳等通过粉质仪测定了PGA对面粉粉质特性影响，经TPA全质分析、蒸煮试验和感官鉴评，研究PGA添加量对面条硬度、黏着性、拉伸收缩比等指标的影响[19]。结果发现，PGA对面条品质改良效果较为明显，其在面条中最适添加量为0.3%。

蛋糕有着绵软而有弹性的结构，细密而紧韧的组织，滋润而嫩爽的口感，深受广大消费者的喜爱。但是在长期放置过程中，蛋糕会出现结构粗糙、松散干硬、弹性和风味变差等老化现象，使产品质量下降。张娟娟等利用正交试验优化出蛋糕品质改良剂的配方：海藻酸钠0.15%，海藻酸丙二醇酯0.15%，黄原胶0.10%，在此条件下进行验证试验，检测后发现复配型蛋糕品质改良剂能改善蛋糕面糊比重，提高蛋糕质构特性和感官评分，使蛋糕弹性较好，硬度显著降低，老化程度明显较小，显示蛋糕的品质良好[20]。

3结语

PGA作为一种新兴的稳定剂，能改善酸在食品中的稳定性，具有良好的增黏效应、黏弹性以及乳化稳定性，这些特性使得PGA被广泛应用于酸奶、乳饮料、果汁饮料、啤酒、面制品等食品和饮料的生产中。近年来对其报道及研究越来越多，但大多都集中在应用试验，对其应用范围的扩展和作用机理都欠缺深入的研究，尤其是与其他稳定剂复配使用，对于PGA在内的复合稳定剂对酪蛋白的作用机理鲜见报道，国内有关PGA在食品中的应用尚鲜有更权威的相关基础研究作支撑。因此，PGA在食品中的应用受到挑战。

研究机构及有实力的企业应该加强PGA的基础性研究，通过利用现代仪器分析手段和方法，研究PGA与产品中其他成分的相互作用关系，为PGA产品研发提供科学明确的指导，为发展稳定的PGA产品奠定技术基础。

参考文献

[1] 刘程.食品添加剂使用大全[M].北京:北京工业大学出版社, 2004.

[2] 秦益民.海藻酸[M].北京:中国轻工业出版社, 2008:178.

[3] ANDERSON D M，BRYDON W G，EASTWOOD M A, et al.Dietary effects of propylene glycol alginate in humans[J].Food additives & contaminants, 1991, 8(3):225-236.

[4] 胡国华.新型食品胶在我国的开发应用现状及前景[C]//中国食品添加剂协会第三届会员代表大会暨第九届中国国际食品添加剂和配料展览会学术论文集.中国食品添加剂生产应用工业协会，2005:33-42.

[5] 黄明丽.酪蛋白酸钠与藻酸丙二醇酯相互作用及其对鱼油乳状液稳定性的影响[D].青岛：中国海洋大学, 2014.

[6] 秦卫东, 王亚利.藻酸丙二醇酯粘度的研究[J].食品与发酵工业, 1998(6):36-38.

[7] 黄明丽, 董玉红, 卢传静,等.藻酸丙二醇酯的流变学特性研究[J].食品工业科技, 2014(10):319-323.

[8] 秦益民, 张国防, 王晓梅.天然起云剂——海藻多糖衍生物海藻酸丙二醇酯[J].食品科技, 2012(3):238-242.

[9] 刘国强.稳定剂在酸奶生产中的应用[J].农产品加工, 2008(16):65-67.

[10] 王晓梅, 周树辉.藻酸丙二醇酯在搅拌型橙汁酸奶中的应用[J].中国食品添加剂, 2008(6):132-135.

[11] 卫晓英, 李全阳, 赵红玲,等.海藻酸丙二醇酯(PGA)对凝固型酸乳结构的影响[J].食品与发酵工业, 2009,35(2):180-183.

[12] 范素琴, 王春霞, 安丰欣,等.藻酸丙二醇酯在调配型酸乳饮料中的应用[J].中国食品添加剂,2012, 35(5):177-180.

[13] 刘海燕.海藻酸丙二醇酯在发酵风味乳中的应用[J].食品工业科技, 2015, 36(3):30.

[14] 赵六永, 刘华, 孙远征,等.含果粒酸性含乳饮料的稳定性研究[J].饮料工业, 2014(1):5-10.

[15] 王金华, 王玉, 马立志.黑莓蓝莓复合浊汁饮料加工技术研究[J].食品研究与开发, 2015, 36(3)：35-38.

[16] 林日高.沙田柚和西番莲复合果汁饮料的研制[J].食品与机械, 2014(4):204-206.

[17] 刘长海, 杜冰.啤酒泡沫性能改良剂的研究[J].现代食品科技, 2004, 20(3):64-66.

[18] 张立群, 张双玲, 张莹梅.啤酒泡沫稳定剂——藻酸丙二醇酯应用研究[J].酿酒, 2002, 29(4):98-99.

[19] 杨艳, 于功明, 王成忠.海藻酸丙二醇酯对酸性湿面条质构影响研究[J].粮食与油脂, 2009(5):16-18.

[20] 张娟娟, 刘海燕, 范素琴,等.复配型蛋糕品质改良剂的应用研究[J].中国食品添加剂, 2014(5):125-129.

ain Characteristics of Propylene Glycol Alginate and Its Application Status in Food

WANG Jiao-jiao, YANG Xiao-guang, QIN Zhi-ping et al

(Shijiazhuang Brothers Ilong Food ingredients Co.Ltd., Shijiazhuang, Hebei 050000)

Key wordsPropylene glycol alginate; Food; Main features; Application

AbstractPropylene glycol alginate (PGA), which has performances of good emulsification, thickening, puffing, acid resistance and stability, is a new type of emulsifying stabilizer.Its application in food is becoming more and more widely.With the increasing requirements of the food flavor and variety of consumers, PGA has been applied in many kinds of food due to its unique nature and rich raw material source.This paper introduced the chemical properties, molecular structure and physical properties of the PGA, and reviewed the application status in various food, aiming at providing widening the application range of the PGA and providing the references for further study of its mechanism.

作者简介王姣姣(1988- )，女，河北深州人，硕士，从事食品安全与分离技术研究。

收稿日期2016-01-22

中图分类号TS 202.3

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)07-070-03