羧甲基纤维素钠在食品工业中的应用(yòng)研究
发布时间：2019-06-19 12:52:29来源：双城食品浏览次数：385次
羧甲基纤维素钠在食品工业中的应用(yòng)研究
杨金姝
（东北农业大學(xué)食品學(xué)院，黑龙江哈尔滨150030）
摘要：羧甲基纤维素钠（CMC-Na） 是一种性质较為(wèi)稳定的增稠剂，具有(yǒu)良好的功能(néng)特性，在食品工业中应用(yòng)广泛。对羧甲基纤维素钠在食品中的应用(yòng)特性进行介绍，分(fēn)析其在食品工业中的应用(yòng)实例，并对其应用(yòng)前景作出展望。
关键词：羧甲基纤维素钠；功能(néng)特性；应用(yòng)
中图分(fēn)类号：TS202.3 文(wén)献标志(zhì)码：A doi：10.3969/jissn.1671-9646（X）.2014.11.054
羧甲基纤维素钠（Sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na） 是纤维素的羧甲基化衍生物(wù)，又(yòu)名纤维素胶，是最主要的离子型纤维素胶。羧甲基纤维素钠通常是由天然的纤维素和苛性碱及一氯醋酸反应后而制得的一种阴离子型高分(fēn)子化合物(wù)，分(fēn)子量由几千到百万。CMC 為(wèi)天然纤维素改性，已将其称為(wèi)“改性纤维素”[1]。CMC-Na 為(wèi)白色纤维状或颗粒状粉末，无臭、无味、有(yǒu)吸湿性，易于分(fēn)散在水中形成透明的胶體(tǐ)溶液[2]。羧甲基纤维素钠是增稠剂的一种，由于其本身具有(yǒu)良好的功能(néng)特性使其在食品工业得到了广泛的应用(yòng)，它也在一定程度上推动了食品工业快速健康的发展。如由于其具有(yǒu)一定的增稠乳化作用(yòng)，可(kě)以用(yòng)于稳定酸乳饮料并可(kě)增加酸奶體(tǐ)系的黏稠性；由于其具有(yǒu)一定的亲水性和复水性，可(kě)以用(yòng)于改进面包和馒头等面食的食用(yòng)品质，延長(cháng)面食制品的货架期、提升口感；由于其具有(yǒu)一定的凝胶作用(yòng)，有(yǒu)利于食品更好地形成凝胶，因此能(néng)够用(yòng)于制造果冻和果酱等；其也可(kě)以作為(wèi)可(kě)食性的涂膜材料，与其他(tā)增稠剂复配使用(yòng)，涂抹在一些食品表面，可(kě)最大程度地使食品保鲜，且由于是可(kě)食性材料，对人體(tǐ)健康不会造成不良影响。因此，食用(yòng)级的CMC-Na 作為(wèi)一种理(lǐ)想的食品添加剂，在食品工业的食品生产中应用(yòng)非常普遍。
1· 羧甲基纤维素钠在食品中应用(yòng)的功能(néng)特性
1.1 增稠和乳化稳定作用(yòng)
食用(yòng)的羧甲基纤维素钠对含油脂蛋白质的饮料可(kě)起到乳化稳定作用(yòng)，一般油脂饮料的特点是含有(yǒu)不同程度的脂肪和一定量的蛋白质，在存放时易分(fēn)离上浮，形成不美观的“项圈”，影响产品的外观。另外，蛋白质易凝聚分(fēn)离，特别是pH 值较低的产品，蛋白质必然凝结，而CMC-Na 可(kě)有(yǒu)效解决这些问题，其在水中溶解為(wèi)透明稳定胶體(tǐ)，可(kě)稳定蛋白质，同时降低脂肪和水之间的表面张力，使脂肪充分(fēn)乳化。因此，CMC-Na 常作為(wèi)增稠剂用(yòng)于食品工业中[3]。
1.2 保水作用(yòng) 羧甲基纤维素钠具有(yǒu)水化作用(yòng)，在肉制品、面包、馒头等食品中，可(kě)以起到组织改良的作用(yòng)，而且可(kě)以使水分(fēn)不易挥发，可(kě)提高产品产量，增加口感[4]。
1.3 凝胶化作用(yòng) 触变性的羧甲基纤维素钠是指大分(fēn)子链有(yǒu)一定数量的相互作用(yòng)，倾向于形成三维结构。形成三维结构后，溶液的表观黏度上升；打破三维结构后，表观黏度下降。触变现象就是表观黏度的变化依赖于时间。具有(yǒu)触变性的羧甲基纤维素对于凝胶體(tǐ)系有(yǒu)重要作用(yòng)，可(kě)用(yòng)来制果冻和果酱[1]。
1.4 成膜性
羧甲基纤维素钠能(néng)够在食品表面形成一层膜，可(kě)以对果蔬起到一定的保护作用(yòng)，由于膜的存在，使膜和果蔬之间形成了一个低氧气、高二氧化碳的气體(tǐ)环境，从而降低了气體(tǐ)的交换速率、物(wù)质交换速率，用(yòng)于延長(cháng)果蔬的保质期[5]。
羧甲基纤维素钠还具有(yǒu)其他(tā)一些特性，如悬浮作用(yòng)以及化學(xué)稳定性等，这些性质也為(wèi)其在食品工业中广泛应用(yòng)奠定了基础。
2 ·羧甲基纤维素钠在食品中的应用(yòng)
2.1 乳制品中的应用(yòng)
2.1.1 在酸性饮料中应用(yòng)研究
酸性乳饮料具有(yǒu)酸甜独特的风味，有(yǒu)着广泛的市场。但在生产过程中，酪蛋白会在酸性条件下发生聚集失稳，因此一般加入多(duō)糖，可(kě)对酪蛋白起保护作用(yòng)，使體(tǐ)系稳定并同时保证了良好的口感[6]。而羧甲基纤维素钠作為(wèi)一种多(duō)糖可(kě)稳定酸性乳饮料的机理(lǐ)可(kě)描述為(wèi)：在调酸过程中，当pH 值5.2 时，CMC-Na 开始吸附于酪蛋白胶粒的表面，其作用(yòng)类似于中性条件下κ- 酪蛋白的作用(yòng)，吸附层的静電(diàn)排斥和空间位阻维持了酪蛋白胶束的稳定存在，且CMC-Na具有(yǒu)增稠作用(yòng)，可(kě)以降低蛋白质颗粒的沉降速率[7]。结果表明，在低pH 值下，羧甲基纤维素钠需要一定浓度才可(kě)以；而低于此浓度时，體(tǐ)系会失去稳定。在pH 值3.6~4.6，较低pH 值體(tǐ)系需更多(duō)的羧甲基纤维素钠来稳定。发酵型酸性乳饮料与调酸型相比，对于稳定剂要求较高[6]。
而含有(yǒu)果粒的酸性乳饮料是在乳饮料中添加一定量的果粒，同样需加入稳定剂来稳定體(tǐ)系。试验得出，酸性含乳饮料以CMC-Na 為(wèi)主要的稳定剂。当复合稳定剂中CMC-Na 占0.4%，果胶為(wèi)0.14%时體(tǐ)系稳定性较好[8]。
还有(yǒu)學(xué)者研究，在番茄红素活性饮料中应用(yòng)羧甲基纤维素钠来稳定體(tǐ)系。研究表明，当CMC-Na添加量大于0.4%时，产品有(yǒu)很(hěn)好的稳定性，但此时黏度大大增加，所以可(kě)选择与其他(tā)胶體(tǐ)复配使用(yòng)[9]。传统的调酸型乳饮料在应用(yòng)了CMC-Na 冷化料工艺优化后，在货架期内，其产品黏度总是高于热化料产品的黏度，有(yǒu)更好的稳定性，这也為(wèi)羧甲基纤维素钠更好地应用(yòng)于酸性乳饮料生产中提供了理(lǐ)论依据[10]。
2.1.2 搅拌型酸奶中的应用(yòng)
乳蛋白在酸性条件下的变性沉淀一直是影响酸乳开发的一个关键性问题。因CMC-Na具有(yǒu)多(duō)功能(néng)的性质，来源丰富，价格便宜，所以多(duō)用(yòng)作稳定剂。结果表明，CMC-Na受温度、pH 值影响较大，当CMC-Na添加量较小(xiǎo)时不能(néng)稳定酸奶状态，当其含量大于0.4%时酸奶的状态有(yǒu)所改善，體(tǐ)系趋于稳定；且在0.05%~0.1%时CMC-Na对于酸奶的增稠效果较小(xiǎo)，而在含量较大的范围内（0.4%~0.5%） 增稠效果显著[11]。
2.1.3 酪蛋白乳液中的应用(yòng)
乳液是由一种液體(tǐ)以极小(xiǎo)的液滴形式分(fēn)散在另一种与其不相混溶的液體(tǐ)中所构成的分(fēn)散體(tǐ)系，其為(wèi)不稳定體(tǐ)系。在众多(duō)食品胶中，羧甲基纤维素钠和黄原胶由于具有(yǒu)独特的功能(néng)性质，被深入研究。结果表明，CMC-Na与XG （黄原胶） 复配能(néng)够使體(tǐ)系更加稳定。在一定的复配比例下（CMC-Na∶XG為(wèi)1∶1，3∶1），总添加量為(wèi)乳液总质量的0.4%，乳液的分(fēn)层稳定性会增加，在室温下贮藏2 周，分(fēn)层现象不明显[12]。
2.2 在面包、馒头制作中的应用(yòng)
羧甲基纤维素钠具有(yǒu)一定的亲水性和复水性，因此用(yòng)于面制品的生产中。
2.2.1 在面包中的应用(yòng)
由于羧甲基纤维素钠中有(yǒu)亲水基团，在和面时能(néng)够与水结合形成亲水胶體(tǐ)而吸水膨胀，在膨胀后的CMC-Na可(kě)使面筋的持水性增加，有(yǒu)利于面包的醒发和焙烤过程中二氧化碳的保持，从而使面包的體(tǐ)积变大，但是羧甲基纤维素钠的用(yòng)量不能(néng)超过6%。由于其具有(yǒu)很(hěn)强的保水性，适合的添加量可(kě)以降低面包的硬度。试验得出，添加适量（2%~8%）的羧甲基纤维素钠对于焙烤面包的品质有(yǒu)明显改善，以添加6%时效果最好，其次為(wèi)添加量4%。可(kě)以提高面包體(tǐ)积，改善面包的结构和风味，可(kě)延長(cháng)面包的货架期[13]。这為(wèi)羧甲基纤维素钠添加入面包中，改善面包品质提供了可(kě)能(néng)。
2.2.2 在馒头制作中的应用(yòng)
羧甲基纤维素钠添加量对莜麦馒头面团中的pH值影响不大，研究表明羧甲基纤维素钠能(néng)有(yǒu)效改善莜麦馒头的质构，有(yǒu)效降低馒头的硬度、黏着性、咀嚼性，且羧甲基纤维素钠添加量為(wèi)0.06%~0.08%时，各质构指标表现的最好。而现在羧甲基纤维素钠在馒头中的应用(yòng)还较少，这也為(wèi)其应用(yòng)于新(xīn)的领域提供了可(kě)能(néng)，可(kě)增加它的应用(yòng)范围[14]。
2.3 在涂膜保鲜中的应用(yòng)
可(kě)食性涂膜剂处理(lǐ)果实表面形成一层透明的薄膜，类似于单果包装，具有(yǒu)一定的气调作用(yòng)，并且提高果实光泽，提升商(shāng)品价值，降低环境污染，广泛用(yòng)于食品保鲜。而涂膜保鲜充分(fēn)利用(yòng)了羧甲基纤维素的成膜性。羧甲基纤维素与卡拉胶经过复合后，不仅可(kě)以延缓绿化9 号桃Hunter L* （表明桃块表面的色泽明暗度，此值升高，亮度增加，光泽提高；反之此值下降则发暗） 和Hunter a*，b* 值的增大幅度（a* 表明红绿程度，b* 表明黄蓝程度），且褐变程度和酶活性抑制效果明显，这主要利用(yòng)不同的膜复合有(yǒu)利于性质间互补，有(yǒu)利于保鲜[15]。羧甲基纤维素钠為(wèi)果蔬保鲜的新(xīn)方式提供了理(lǐ)论基础。但是对于冷却牛肉涂膜保鲜效果和双孢蘑菇的保鲜效果来说，羧甲基纤维素钠并不是好的保鲜剂[16]，这就要求很(hěn)好地研究其性质，弥补其本身的不足，使其被合理(lǐ)利用(yòng)。
2.4 其他(tā)应用(yòng)
食品增稠剂具有(yǒu)增稠、增浓、稳定、耐盐和耐温等特点，被广泛用(yòng)于食品调味料中。李琼等人研究了天然肉味香精制备中增稠剂的选择和工艺优化，结果表明选择5%的羧甲基纤维素作為(wèi)肉味香精的胶體(tǐ)，60~70 ℃水浴加热溶解，搅拌30 min，胶體(tǐ)溶解后，放置24~48 h 后溶胀再用(yòng)于制备肉味味精，产品增稠性比较好，无色无味。
由于羧甲基纤维素钠具有(yǒu)增稠作用(yòng)，可(kě)用(yòng)于制作果酱。经过试验得到，制作菱角番茄酱的最佳工艺是羧甲基纤维素钠1.9%，柠檬酸0.8%，白砂糖4%，以及菱角酱与番茄酱比為(wèi)1∶1，此时制得的果酱口感较好，且稳定[17]。
羧甲基纤维素钠也可(kě)以用(yòng)来制作饮料。玉米饮料贮藏中易于分(fēn)层、形成沉淀，而以CMC 和海藻酸钠复配可(kě)提高稳定性。添加量均為(wèi)0.05%的羧甲基纤维素钠和海藻酸钠时，玉米饮料的沉淀率最小(xiǎo)，离心后分(fēn)层不明显，稳定性好，这也為(wèi)玉米饮料市场的发展奠定了一定的基础[18]。
羧甲基纤维素钠还用(yòng)于冰激凌的生产，以及酒类的澄清。
3·展望
羧甲基纤维素钠作為(wèi)一种没有(yǒu)毒副作用(yòng)的食品添加剂，必定在今后的发展中有(yǒu)广阔的空间。而更加深入研究其性质，充分(fēn)开发以及将其性质应用(yòng)于新(xīn)的领域是其发展的关键和方向。人们生活水平的提高，对于食品的要求日益提高、政府对于食品安全的大力支持以及新(xīn)的科(kē)學(xué)技术的发展，都会促进其更為(wèi)广泛的应用(yòng)。所以，羧甲基纤维素钠应用(yòng)必定得到大力发展，前途光明。
参考文(wén)献：
[1]刁静静. 食品加工中的增稠剂（六） 羧甲基纤维素钠[J] . 肉类研究，2010 （3）：66-68.
[2]王盼盼. 肉制品加工中使用(yòng)的辅料———增稠剂[J] . 肉类研究，2011，25 （2）：29-35.
[3]张丽平，余晓琴. 羧甲基纤维素钠（CMC） 在食品工业应用(yòng)的情况和研究动态[J] . 中國(guó)食品添加剂，2006 （1）：118-125.
[4]郭玉华，李钰金. 食品增稠剂的应用(yòng)技术[J] . 肉类研究，2009 （10）：67-71.
[5]王相友，闫聪聪，刘战丽. 可(kě)食性涂膜对双胞蘑菇生理(lǐ)和品质的影响[J] . 农业机械學(xué)报，2012， 43 （1）：141-145.
[6]李静，周杰，周凌华. 羧甲基纤维素钠对酸性乳饮料稳定作用(yòng)的研究[J] . 乳业科(kē)學(xué)与技术，2009，32 （2）：81-88.
[7]刘俊亮，邬娟，张洪斌. 羧甲基纤维素钠稳定酸性乳饮料的研究进展[J] . 中國(guó)乳品工业，2012，40 （1）：38-41.
[8]赵六永，刘华，孙遠(yuǎn)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.
[9]战鑫，徐永杰. 羧甲基纤维素钠提高番茄红素活性乳酸菌饮料稳定性的研究[G] // 第十四届中國(guó)國(guó)际食品添加剂和配料展览会论文(wén)集. 上海：中國(guó)食品添加剂和配料协会，2011：192-195.
[10]冯春霞，王彦平，巴根纳. CMC 冷化料工艺在调酸型含乳饮料生产中的应用(yòng)[J] . 饮料工业，2014，17 （2）：50-52.
[11]赵红玲，李全阳，陈文(wén)贞. 羧甲基纤维素钠对搅拌型酸奶结构特性影响的初步研究[J] . 乳业科(kē)學(xué)与技术，2009，32 （6）：282-298.
[12]赵谋明，孔静，刘丽娅，等. 黄原胶/CMC 复合稳定剂对酪蛋白乳液稳定性的影响[J] . 吉林大學(xué)學(xué)报（工學(xué)版），2012，12 （5）：1 343-1 348.
[13]乔聚林，刘传富，董海洲，等. 羧甲基纤维素钠对面团特性及面包品质的影响[J] . 中國(guó)粮油學(xué)报，2009，24 （4）：13-16.
[14]汪磊，李飞，张欢子，等. 羧甲基纤维素钠对莜麦馒头品质的影响[J] . 粮食与油脂，2013，26 （1）：49-51.
[15]贾慧敏，韩涛，李丽萍，等. 可(kě)食性涂膜对鲜切桃褐变的影响[J] . 农业工程學(xué)报，2009，25 （3）：282-286.
[16]王瑞，孔保华，夏秀芳，等. 不同多(duō)糖对冷却牛肉涂膜保鲜效果研究[J] . 东北农业大學(xué)學(xué)报，2011，42 （8）：13-18.
[17]苏燕，江洪波. 菱角番茄酱的研制[J] . 安徽农业學(xué)报，2013，41 （17）：7 662-7 663.
