羧甲基纖維素鈉鹽，屬陰離子型纖維素醚，為白色或微黃色纖維狀粉末或顆粒，密度0.5-0.7克/立方厘米，幾乎無臭、無味，具吸濕性。易于分散在水中成透明膠狀溶液，在乙醇等有機(jī)溶媒中不溶。1%水溶液pH為6.5～8.5，當(dāng)pH>10或<5時(shí)，膠體粘度顯著降低，在pH=7時(shí)性能最佳。

 

對(duì)熱穩(wěn)定，在20℃以下粘度迅速上升，25℃-55℃時(shí)變化較慢，80℃以上長(zhǎng)時(shí)間加熱可使其膠體變性，而且粘度和性能明顯下降。100度以上的高溫蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間超高溫殺菌，對(duì)CMC產(chǎn)品的破壞非常明顯；表現(xiàn)為溶液快速降粘，溶液沒有粘性；CMC在弱堿性溶液中很穩(wěn)定，遇酸則易水解，PH3.5以上，產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定，PH值為2-3時(shí)會(huì)出現(xiàn)沉淀，遇多價(jià)金屬鹽也會(huì)反應(yīng)出現(xiàn)沉淀。

 

一般DS不同則CMC的性質(zhì)也不同；取代度增大，溶解性就增強(qiáng)，溶液的透明度及穩(wěn)定性也越好。據(jù)報(bào)道，CMC取代度在0.7-0.9時(shí)產(chǎn)品有一定的透明度，溶液特性表現(xiàn)為假塑性；產(chǎn)品取代度大于0.90時(shí)，取代度越高，產(chǎn)品溶液透明度越好，產(chǎn)品的流變性增強(qiáng)。產(chǎn)品取代度的提高，除了選擇醚化劑外，還必須考慮影響取代度和純度的一些因素，例如堿與醚化劑之間的用量關(guān)系、醚化時(shí)間、體系含水量、溫度、pH值、溶液濃度及鹽類等。

 

產(chǎn)品純度越高的CMC產(chǎn)品，其產(chǎn)品特性表現(xiàn)更為明顯、質(zhì)量越穩(wěn)定。FAO和WHO已批準(zhǔn)將純CMC用于食品，它是經(jīng)過很嚴(yán)格的生物學(xué)、毒理學(xué)研究和試驗(yàn)后才獲得批準(zhǔn)的，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的安全攝入量(ADI)是25mg/(kg·d)，即大約每人1．5 g/d。曾有報(bào)道說，有人試驗(yàn)攝入量達(dá)到10 kg也未有毒性反應(yīng)。

 

在配置CMC糊膠時(shí)，先在帶有攪拌裝置的配料缸內(nèi)加入一定量的干凈的水，在開啟攪拌裝置的情況下，將CMC緩慢均勻地撒到配料缸內(nèi)，不停攪拌，使CMC和水完全融合、CMC能夠充分溶化。在溶化CMC時(shí)，之所以要均勻撒放、并不斷攪拌，目的是“為了防止CMC與水相遇時(shí)，發(fā)生結(jié)團(tuán)、結(jié)塊、降低CMC溶解量的問題”，并提高CMC的溶解速度。攪拌的時(shí)間和CMC完全溶化的時(shí)間并不一致，是兩個(gè)概念，一般來說，攪拌的時(shí)間要比CMC完全溶化所需的時(shí)間短得多，二者所需的時(shí)間視具體情況而定。

 

確定攪拌時(shí)間的依據(jù)是：當(dāng)CMC在水中均勻分散、沒有明顯的大的團(tuán)塊狀物體存在時(shí)，便可以停止攪拌，讓CMC和水在靜置的狀態(tài)下相互滲透、相互融合。攪拌的轉(zhuǎn)速一般在600-1300轉(zhuǎn)之間，攪拌時(shí)間一般控制在1小時(shí)左右。

 

（1）CMC和水完全粘合、二者之間不存在固－液分離現(xiàn)象；

（2）混合糊膠呈均勻一致的狀態(tài)，表面平整光滑；

（3）混合糊膠色澤接近無色透明，糊膠中沒有顆粒狀物體。從CMC被投入到配料缸中與水混合開始，到CMC完全溶解，所需的時(shí)間在10～20小時(shí)之間。為了生產(chǎn)快捷，節(jié)約時(shí)間，目前多采用均質(zhì)機(jī)或膠體磨快速分散產(chǎn)品。

 

CMC產(chǎn)品溶解主要會(huì)出現(xiàn)抱團(tuán)現(xiàn)象，抱團(tuán)俗稱“魚眼睛”，特別是高取代度的產(chǎn)品，最容易出現(xiàn)這一現(xiàn)象，主要是CMC產(chǎn)品的親水性特別好，表面的CMC吸水后形成糊狀，隔斷了內(nèi)部產(chǎn)品與水的接觸，形成白色團(tuán)狀物，類似魚眼睛；較低取代度的產(chǎn)品由于親水基團(tuán)相對(duì)較少，分散性相對(duì)較好，在水中先分散，后溶解，出現(xiàn)抱團(tuán)現(xiàn)象幾率較低！

 

食用的羧甲基纖維素鈉對(duì)含油脂蛋白質(zhì)的飲料可起到乳化穩(wěn)定作用，一般油脂飲料的特點(diǎn)是含有不同程度的脂肪和一定量的蛋白質(zhì)，在存放時(shí)易分離上浮，形成不美觀的“項(xiàng)圈”，影響產(chǎn)品的外觀。另外，蛋白質(zhì)易凝聚分離，特別是 pH 值較低的產(chǎn)品，蛋白質(zhì)必然凝結(jié)，而 CMC-Na 可有效解決這些問題，其在水中溶解為透明穩(wěn)定膠體，可穩(wěn)定蛋白質(zhì)，同時(shí)降低脂肪和水之間的表面張力，使脂肪充分乳化。因此，CMC-Na 常作為增稠劑用于食品工業(yè)中。

 

羧甲基纖維素鈉具有水化作用，在肉制品、面包、饅頭等食品中，可以起到組織改良的作用，而且可以使水分不易揮發(fā)，可提高產(chǎn)品產(chǎn)量，增加口感。

 

觸變性的羧甲基纖維素鈉是指大分子鏈有一定數(shù)量的相互作用，傾向于形成三維結(jié)構(gòu)。形成三維結(jié)構(gòu)后，溶液的表觀黏度上升；打破三維結(jié)構(gòu)后，表觀黏度下降。觸變現(xiàn)象就是表觀黏度的變化依賴于時(shí)間。具有觸變性的羧甲基纖維素對(duì)于凝膠體系有重要作用，可用來制果凍和果醬。

 

羧甲基纖維素鈉能夠在食品表面形成一層膜，可以對(duì)果蔬起到一定的保護(hù)作用，由于膜的存在，使膜和果蔬之間形成了一個(gè)低氧氣、高二氧化碳的氣體環(huán)境，從而降低了氣體的交換速率、物質(zhì)交換速率，用于延長(zhǎng)果蔬的保質(zhì)期。

 

羧甲基纖維素鈉還具有其他一些特性，如懸浮作用以及化學(xué)穩(wěn)定性等，這些性質(zhì)也為其在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

 

 

酸性乳飲料具有酸甜獨(dú)特的風(fēng)味，有著廣泛的市場(chǎng)。但在生產(chǎn)過程中，酪蛋白會(huì)在酸性條件下發(fā)生聚集失穩(wěn)，因此一般加入多糖，可對(duì)酪蛋白起保護(hù)作用，使體系穩(wěn)定并同時(shí)保證了良好的口感。而羧甲基纖維素鈉作為一種多糖可穩(wěn)定酸性乳飲料的機(jī)理可描述為：

 

在調(diào)酸過程中，當(dāng) pH 值 5.2 時(shí)，CMC-Na 開始吸附于酪蛋白膠粒的表面，其作用類似于中性條件下 κ- 酪蛋白的作用，吸附層的靜電排斥和空間位阻維持了酪蛋白膠束的穩(wěn)定存在，且CMC-Na具有增稠作用，可以降低蛋白質(zhì)顆粒的沉降速率。結(jié)果表明，在低 pH 值下，羧甲基纖維素鈉需要一定濃度才可以；

 

而低于此濃度時(shí)，體系會(huì)失去穩(wěn)定。在 pH 值 3.6~4.6，較低 pH 值體系需更多的羧甲基纖維素鈉來穩(wěn)定。發(fā)酵型酸性乳飲料與調(diào)酸型相比，對(duì)于穩(wěn)定劑要求較高。

 

而含有果粒的酸性乳飲料是在乳飲料中添加一定量的果粒，同樣需加入穩(wěn)定劑來穩(wěn)定體系。試驗(yàn)得出，酸性含乳飲料以 CMC-Na 為主要的穩(wěn)定劑。當(dāng)復(fù)合穩(wěn)定劑中 CMC-Na 占 0.4%，果膠為 0.14%時(shí)體系穩(wěn)定性較好。

 

還有學(xué)者研究，在番茄紅素活性飲料中應(yīng)用羧甲基纖維素鈉來穩(wěn)定體系。研究表明，當(dāng) CMC-Na添加量大于 0.4%時(shí)，產(chǎn)品有很好的穩(wěn)定性，但此時(shí)黏度大大增加，所以可選擇與其他膠體復(fù)配使用。

 

傳統(tǒng)的調(diào)酸型乳飲料在應(yīng)用了 CMC-Na 冷化料工藝優(yōu)化后，在貨架期內(nèi)，其產(chǎn)品黏度總是高于熱化料產(chǎn)品的黏度，有更好的穩(wěn)定性，這也為羧甲基纖維素鈉更好地應(yīng)用于酸性乳飲料生產(chǎn)中提供了理論依據(jù)。

 

乳蛋白在酸性條件下的變性沉淀一直是影響酸乳開發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵性問題。因 CMC-Na具有多功能的性質(zhì)，來源豐富，價(jià)格便宜，所以多用作穩(wěn)定劑。結(jié)果表明，CMC-Na受溫度、pH 值影響較大，當(dāng)CMC-Na添加量較小時(shí)不能穩(wěn)定酸奶狀態(tài)，當(dāng)其含量大于 0.4%時(shí)酸奶的狀態(tài)有所改善，體系趨于穩(wěn)定；且在 0.05%~0.1%時(shí) CMC-Na對(duì)于酸奶的增稠效果較小，而在含量較大的范圍內(nèi) （0.4%~0.5%） 增稠效果顯著。

乳液是由一種液體以極小的液滴形式分散在另一種與其不相混溶的液體中所構(gòu)成的分散體系，其為不穩(wěn)定體系。在眾多食品膠中，羧甲基纖維素鈉和黃原膠由于具有獨(dú)特的功能性質(zhì)，被深入研究。結(jié)果表明，CMC-Na與 XG （黃原膠） 復(fù)配能夠使體系更加穩(wěn)定。在一定的復(fù)配比例下 （CMC-Na∶XG為 1∶1，3∶1），總添加量為乳液總質(zhì)量的 0.4%，乳液的分層穩(wěn)定性會(huì)增加，在室溫下貯藏 2 周，分層現(xiàn)象不明顯。

 

羧甲基纖維素鈉具有一定的親水性和復(fù)水性，因此用于面制品的生產(chǎn)中。

 

由于羧甲基纖維素鈉中有親水基團(tuán)，在和面時(shí)能夠與水結(jié)合形成親水膠體而吸水膨脹，在膨脹后的 CMC-Na可使面筋的持水性增加，有利于面包的醒發(fā)和焙烤過程中二氧化碳的保持，從而使面包的體積變大，但是羧甲基纖維素鈉的用量不能超過6%。由于其具有很強(qiáng)的保水性，適合的添加量可以降低面包的硬度。試驗(yàn)得出，添加適量 （2%~8%）的羧甲基纖維素鈉對(duì)于焙烤面包的品質(zhì)有明顯改善，以添加 6%時(shí)效果最好，其次為添加量 4%。可以提高面包體積，改善面包的結(jié)構(gòu)和風(fēng)味，可延長(zhǎng)面包的貨架期。這為羧甲基纖維素鈉添加入面包中，改善面包品質(zhì)提供了可能。

 

羧甲基纖維素鈉添加量對(duì)莜麥饅頭面團(tuán)中的 pH值影響不大，研究表明羧甲基纖維素鈉能有效改善莜麥饅頭的質(zhì)構(gòu)，有效降低饅頭的硬度、黏著性、咀嚼性，且羧甲基纖維素鈉添加量為 0.06%~0.08%時(shí)，各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)表現(xiàn)的最好。而現(xiàn)在羧甲基纖維素鈉在饅頭中的應(yīng)用還較少，這也為其應(yīng)用于新的領(lǐng)域提供了可能，可增加它的應(yīng)用范圍。

 

三、在涂膜保鮮中的應(yīng)用
 

可食性涂膜劑處理果實(shí)表面形成一層透明的薄膜，類似于單果包裝，具有一定的氣調(diào)作用，并且提高果實(shí)光澤，提升商品價(jià)值，降低環(huán)境污染，廣泛用于食品保鮮。

 

而涂膜保鮮充分利用了羧甲基纖維素的成膜性。羧甲基纖維素與卡拉膠經(jīng)過復(fù)合后，不僅可以延緩綠化 9 號(hào)桃 Hunter L* （表明桃塊表面的色澤明暗度，此值升高，亮度增加，光澤提高；反之此值下降則發(fā)暗） 和 Hunter a*，b* 值的增大幅度（a* 表明紅綠程度，b* 表明黃藍(lán)程度），且褐變程度和酶活性抑制效果明顯，這主要利用不同的膜復(fù)合有利于性質(zhì)間互補(bǔ)，有利于保鮮。

 

羧甲基纖維素鈉為果蔬保鮮的新方式提供了理論基礎(chǔ)。但是對(duì)于冷卻牛肉涂膜保鮮效果和雙孢蘑菇的保鮮效果來說，羧甲基纖維素鈉并不是好的保鮮劑，這就要求很好地研究其性質(zhì)，彌補(bǔ)其本身的不足，使其被合理利用。

 

食品增稠劑具有增稠、增濃、穩(wěn)定、耐鹽和耐溫等特點(diǎn)，被廣泛用于食品調(diào)味料中。李瓊等人研究了天然肉味香精制備中增稠劑的選擇和工藝優(yōu)化，結(jié)果表明選擇 5%的羧甲基纖維素作為肉味香精的膠體，60~70 ℃水浴加熱溶解，攪拌 30 min，膠體溶解后，放置 24~48 h 后溶脹再用于制備肉味味精，產(chǎn)品增稠性比較好，無色無味。

 

由于羧甲基纖維素鈉具有增稠作用，可用于制作果醬。經(jīng)過試驗(yàn)得到，制作菱角番茄醬的最佳工藝是羧甲基纖維素鈉 1.9%，檸檬酸 0.8%，白砂糖4%，以及菱角醬與番茄醬比為 1∶1，此時(shí)制得的果醬口感較好，且穩(wěn)定。

 

羧甲基纖維素鈉也可以用來制作飲料。玉米飲料貯藏中易于分層、形成沉淀，而以 CMC 和海藻酸鈉復(fù)配可提高穩(wěn)定性。添加量均為 0.05%的羧甲基纖維素鈉和海藻酸鈉時(shí)，玉米飲料的沉淀率最小，離心后分層不明顯，穩(wěn)定性好，這也為玉米飲料市場(chǎng)的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。

 

羧甲基纖維素鈉還用于冰激凌的生產(chǎn)，以及酒類的澄清。

 

 

來源：食品伙伴網(wǎng)食品研發(fā)創(chuàng)新服務(wù)中心