食品胶体间的协同作用，你了解吗？

当不同类别的物质共存时，由于它们之间的相互作用，会使得其性质发生不同程度的变化。食品胶的复配，就是利用物质的这一性质，根据生产需要及单体食品胶体的性质与功能，将两种或多种具有协同作用或互补功能的单体胶，按照一定比例复配在一起。

不同的食品胶体复配，可以得到较好的效果：两种非凝胶多糖的复配，可能得到凝胶产物，如黄原胶与魔芋胶的复配；凝胶多糖与非凝胶多糖的复配，可以得到凝胶强度更强的凝胶产物，如卡拉胶与刺槐豆胶的复配；具有不同凝胶特性的食品胶体的复配，可以得到较为优良的凝胶结构，如明胶与卡拉胶的复配。

复配胶的凝胶结构

混合凝胶可分为3 类：不同聚合物分子间存在协同作用时，常形成的凝胶为偶联网络凝胶；在复配体系中，胶体均能单独形成凝胶时，其混合胶形成的凝胶为穿插网络凝胶；在复配体系中，组分间不相容，或相互排斥，或组分亲水力不同时，往往形成相分离凝胶。

Cairna等也提出，在多糖的混合体系中，其微观结构表现为4 种形式：一种聚合物网络结构包含另一种聚合物的结构（图1a）、穿插网络结构（图1b）、相分离网络结构（图1c）、偶联网络结构（图1d）。

图1 多糖混合体系中微观结构的4 种表现形式

食品胶体通过复配改良单体胶的性质和功能，实现其功能互补或增效作用，进而使之可以更加有效、更加广泛、更加经济地应用于食品工业领域。

蛋白质类食品胶体与

阴离子型多糖类食品胶体的相互作用

在一定条件下明胶、卡拉胶可以独自形成凝胶。

明胶所形成的凝胶具有如下特点，凝胶弹性好、但凝胶形成需要较长时间、凝胶强度弱、凝胶形成所需添加量大。卡拉胶所形成的凝胶特点为凝胶强度大、凝胶形成所需添加量较少，但凝胶较脆、且易产生脱水收缩。而将二者通过一定比例的复配，则可以得到较好的凝胶。

周爱梅等研究了明胶-卡拉胶的凝胶特性，结果表明：卡拉胶与明胶具有协同作用，pH 6～10之间，凝胶强度随着明胶-卡拉胶比例的增大而增强，在明胶-卡拉胶比例为5∶3时，凝胶强度最大；少量电解质的添加有益于凝胶强度及持水性的提高。

Michon等研究发现，在明胶/ι-卡拉胶共存体系中，总体存在3 种相互作用：ι-卡拉胶分子之间通过氢键作用，形成连续的空间网状结构；明胶分子之间通过氢键作用，但氢键不足以使其形成连续的空间网状结构；明胶分子与ι-卡拉胶分子间的静电作用使得ι-卡拉胶的空间网状结构得以强化。

在凝胶糖果的生产中，要求高温时，浆料应具有较低的黏度、较好的流动性以便于糖浆的浇注；而在低温时能快速形成凝胶，且凝固后要富有弹性、坚实且具有较好的嚼劲。明胶与卡拉胶按照一定比例复配可以较好的满足凝胶果糖的生产要求，使得所形成的凝胶糖果具有适宜的硬度与弹性。二者的复配胶应用于香肠中，使得香肠口感好、坚实、不易破碎且富有弹性；此外，明胶与卡拉胶的复配还可用于果冻等的生产。

多糖类食品胶体之间的相互作用

一、能独自形成凝胶的多糖与不能独自形成凝胶的多糖的相互作用

在一定条件下刺槐豆胶、魔芋胶独自不能形成凝胶，将二者分别与能独自形成凝胶的卡拉胶进行一定比例的混合，可以获得不同特性的凝胶。

Brenner等研究了卡拉胶与刺槐豆胶之间的协同作用，得出杨氏模量达到协同作用峰值的最佳比例是刺槐豆胶-卡拉胶为1∶5.5。在三维网状结构中，刺槐豆胶与卡拉胶的微晶区域相连，过量的刺槐豆胶分子链自相结合，但并未形成新的弹性连接点，因此过多的链条并不具有弹性，但会使凝胶破裂强度有很大的增加。

Lundin等研究了刺槐豆胶与κ-卡拉胶的相互作用，结果发现，在混合胶体系中存在卡拉胶分子自身的交联及刺槐豆胶的甘露聚糖主链与卡拉胶分子单螺旋体的交联，体系中刺槐豆胶过量存在时，将阻碍卡拉胶的自交联，同时形成较强均一的细线网络，刺槐豆胶使该结构变的稳定。

将卡拉胶与刺槐豆胶复配后，用于肉制品生产，可使得肉制品具有适宜的硬度及较好的咀嚼性能；用于酸奶的生产，可使酸奶具有连续、均一、致密的微观网状结构；复配胶亦可用于果冻等生产。

将卡拉胶与魔芋胶复配以后，可以得到更高强度的凝胶。Williams等研究了κ-卡拉胶与魔芋胶的混合胶凝胶机理，表明在混合胶体系中，魔芋胶与卡拉胶作用的方式是魔芋甘露聚糖链吸附于κ-卡拉胶分子自身形成的双螺旋结构之上。魏玉研究了κ-卡拉胶与魔芋胶协同作用，结果表明，混合胶体系以卡拉胶的网状结构为主，魔芋胶主要通过氢键与卡拉胶相互作用；同时由扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）所得图片可以看出，混合胶的胶束较单体胶的凝胶网状结构更为致密，混合胶的示差扫描热量分析仪 （differential scanning calorimetry，DSC）曲线较单体胶的宽，吸热峰较单体胶高。

卡拉胶与魔芋胶经过复配所形成的凝胶具有较高的强度，且胶体用量较少，既经济又高效。复配后将其用于乳化肠中，可以显著提高乳化肠的红值、硬度、保水性及弹性；将其用作可食性膜材料，可使得复合膜具有理想的光学及综合力学性能；此外，还可用于果冻等的生产。

二、两种均不能独自形成凝胶的多糖间的相互作用

黄原胶、刺槐豆胶、魔芋胶在单独存在的条件下均不能形成胶体，而在一定条件下复配后，却能形成凝胶。

Sandolo等研究了刺槐豆胶与黄原胶的协同作用，表明混合胶所形成的网状结构类型取决于二者的比例及热处理条件，刺槐豆胶与黄原胶的比例为1∶1时，混合胶可形成网状结构；为1∶3时，较低温度下可以检测到凝胶点，在较高温度下只能观测到弱凝胶；而在1∶9时，在较高温度下就可检测到凝胶点。学者们通过研究得出，黄原胶与刺槐豆胶的侧链相互作用形成凝胶结构，凝胶能力的大小取决于其侧链的数量及分布，具有较少的半乳糖侧链及较多光滑区域的刺槐豆胶与黄原胶的相互作用会更加强烈。刺槐豆胶与黄原胶的相互作用示意图见图2。

图2 黄原胶与刺槐豆胶相互作用示意图

黄原胶与魔芋胶在一定条件下复配，可以形成凝胶，主要作用力为氢键。何东保等研究得出，魔芋胶与黄原胶的比例为3∶7，总质量分数为1%时，二者的协同作用可达到最大值；魔芋胶与黄原胶比例分别为7∶3、1∶1、3∶7时，在FTIR图谱上显示的对应峰值分别为3 278、3 269、3 178 cm－1，由此可以看出混合胶峰值向低波数方向移动，且逐渐增大，因此，可知氢键增强较大，分子间相互作用强烈。

Fitzsimons等研究了室温下黄原胶与魔芋胶的相互作用，发现室温下复配得到的混合胶分子间的相互作用与经高温处理冷却到相同温度下分子间的作用是相同的，且黄原胶与魔芋胶之间的协同交联并未要求黄原胶分子处于无序状态。

综上所述，单独使用两种均不能独自形成凝胶的多糖类胶体只能起到增稠或乳化效果，而将其复配后不但具有单体胶的增稠、乳化、稳定效果，还可形成凝胶，进而扩大胶体的应用范围，其复配后可用作水果保鲜剂，防止水果霉烂、开裂及由于呼吸作用造成的失质量；可对牛肉品质进行改良，使其具有较好的嫩度和强度；还可用于豆腐等食品的生产中。

三、两种均能独自形成凝胶的多糖间的相互作用

在一定条件下，海藻酸钠与果胶均可以独自形成凝胶。但在低酸性条件下，海藻酸钠与高酯果胶均不能独自形成凝胶，而复配后便可形成凝胶，可以用于低酸性食品的研发。

Walkenstrom等研究了海藻酸盐与果胶复配的凝胶特性，结果表明，低甘露糖醛酸/古罗糖醛酸比例、高酯化的果胶与海藻酸盐的协同作用更为显著，其混合胶具有较高的储能模量及快速形成凝胶的推动力；当二者比例接近1∶1时所形成的凝胶储能模量最高。

Gohil等用氯化钙处理海藻酸盐与果胶的混合胶，发现经氯化钙处理的混合胶结构的重组取决于混合胶的组成成分，分子网状结构的改变及分子运动受到限制使得二者混合胶的机械性能得以改变；此外，混合胶的弹性随着果胶添加量的增加而增大。

在Ca2+存在条件下，海藻酸钠与低酯果胶复配具有协同凝胶作用，可用作凝固型酸奶稳定剂，使酸奶具有均一、致密、稳定的空间网状微结构；可用于鲜奶乳橙汁复合饮料中，使产品风味优良、稳定性好；此外还可用作制模材料等。