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1、食品添加剂教案(第9次课2学时)一、授课题目第九章抗结剂二、学习目的与要求本章主要讲述食品抗结剂的作用原理；了解食品抗结剂的种类及其应用范围。通过本章的学习，应掌握食品抗结剂的概念及其作用原理；熟悉并掌握国内法定使用的食品抗结剂的种类及实际应用；了解国外使用的食品抗结剂种类及其应用范围。三、教学重点和难点重点：是掌握食品抗结剂的作用原理，实际制定解决食品储运过程中发生结块问题的方案。难点：也是掌握食品抗结剂的作用原理，实际制定解决食品储运过程中发生结块问题的方案。四、教学过程1、教学方法：常规教学讲授方法和手段2、辅导手段：多媒体教学等手段3、学时分配：2学时；4、教学内容：第九章抗结剂9.1
2、抗结剂概述颗粒状和粉末状食品在生产后的物流和储存过程中，因其颗粒细微、松散多孔以及吸附力强，常常容易吸收水分、油脂而发生结块，失去其松散或自由流动的性质，严重影响食品的品质。为防止这种现象发生，保持食品的初始颗粒或粉末状态，需要在食品生产过程中，添加抗结剂。抗结剂又称抗结块剂，是用来防止颗粒或粉状食品聚集结块，保持其松散或自由流动的物质。其颗粒细微、松散多孔、吸附力强。易吸附导致形成结块的水分、油脂等，使食品保持粉末或颗粒状态我国许可使用的抗结剂日前有5种：亚铁策化钾、硅铝酸钠、磷酸三钙、二氧化硅和微晶纤维素。其中亚铁氟化钾在“绿色”标志的食品中禁用，一般食品中其加加入量限为0.01gkgo国
3、外许可使用的还有硅酸铝、硅铝酸钙、硅酸钙、硬脂酸钙、碳酸镁、氧化镁、硬脂酸镁、磷酸镁、硅酸镁、高岭土、滑石粉和亚铁鼠化钠等。抗结剂主要特点是颗粒细小(粒径为29Um、),表面积大(310675m2g),比容高(80465m3kg),呈微小多孔状。具有极高的吸附能力，因此抗结剂能吸附引起结块的水分或液体油脂，从而使颗粒或粉末食品的表面保持干爽、无油腻，达到防止食品结块的目的。通常，抗结剂微粒必须粘附在主基料颗粒的表面，才能影响主基料颗粒的物性。这种粘附作用是由抗结剂颗粒和主基料颗粒之间存在的亲和力产生的，其程度可以是覆盖住颗粒的全部表面，也可以是颗粒的部分表面。一旦抗结剂颗粒与主基料颗粒粘附，形
4、成一种有序的混合物，就会通过以下途径来达到改善主基料流动性和提高抗结性的目的抗结剂在国外有多个称谓，如流动调节剂、润滑剂、抗结块剂或滑动剂等，但本质都是添加到基质中去以改善基质流动性和提高其抗结块能力的一类精细的固体粉末。多称渭说明抗结剂被应用在各种食品或食品添加剂中的广泛性。抗结剂的的原理：提供物理阻隔作用。当主基料颗粒表面被抗结剂颗粒完全覆盖以后，由于抗结剂分子之间的作用力较小，形成的抗结剂层自然成了一种阻隔主基料颗粒相互作用的物理屏障。这种物理屏障将导致几种结果，其一是抗结剂阻挡了主基料表面的亲水性，隔断了因吸湿或原残存游离水分形成的颗粒间的液桥；其二是抗结剂吸附在主基料的表面后，使其更
5、为光滑，从而降低了颗粒间的摩擦力，增加了颗粒的流动性，这一作用常被称作润滑作用。由于各种抗结剂自身性质各异，所以它们提供的润滑作用也不同。通过与主基料颗粒竞争吸湿，改善主基料颗粒的吸湿结块倾向。抗结剂因其颗粒细微、松散多孔而具有很大的吸湿能力，在与主基料竞争吸湿的情况下，会减少主基料因吸湿性而导致的结块倾向。通过消除主基料表面的静电荷和分子作用力来提高主基料颗粒的流动性。主基料颗粒带有的电荷一般相同，彼此之间会相互排斥，防止结块。但是这些静电荷常会与生产装置或包装材料的摩擦静电相互作用而使颗粒流动性下降。添加抗结剂后，抗结剂会中和主基料颗粒表面的电荷，从而改善主基料粉末的流动性。这种作用常用来
6、解释当抗结剂与主基料颗粒之间的亲和力不是很大，抗结剂只是零星分散在主基料颗粒的表面时却能很好地改善其流动性的原因。通过改变主基料结晶体的晶格，形成一种易碎的晶体结构。当主基料中能结晶的物质的水溶液中或己结晶的颗粒的表面存在抗结剂时，它不仅能抑制晶体的生长，还能改变其晶体结构，从而产生一种在外力作用下十分易碎的晶体，使原本易形成坚硬团块的主基料的结团现象减少，改善其流动性。9.2国内外允许使用的食品抗结剂抗结剂品种很多，我国食品添加剂使用卫生标准GB2760-1996准许使用的抗结剂有亚铁鼠化钾、硅铝酸钠、磷酸三钙、二氧化硅和微晶纤维素五种，其中亚铁鼠化钾在绿色食品中禁用，一般食品中的加入量限制
7、在0,01g/kg.除我国允许使用的五种抗结剂外，FAO/WHO、FCC、EEC(欧洲经济共同体)和日本人食品中作为抗结剂使用的还有硅酸铝、硅铝酸钙、硬脂酸钙、硬脂酸镁、碳酸镁、氧化镁、硅酸镁、磷酸镁、高岭土、滑石粉、亚铁氟化钠和硅铝酸钠镁等。许多抗结剂除具有抗结块作用外，还有其他作用。例如，硅酸钙、高岭土有助滤作用，硬脂酸钙、硬脂酸镁有乳化作用，磷酸三钙有水分保持、酸度调节的性能，微晶纤维素有乳化、分散、防粘结和碎裂的功能。9.2.亚亚铁II(I化钾(POtaSSiUmFerrocyanide)亚铁鼠化钾别名黄血盐，分子式：K4Fe(CN3H20。(D性状浅黄色单斜体结晶或粉末，无臭，略有咸
8、味，相对密度1.85。常温下稳定，加热至70C开始失去结晶水，100C时完全失去结晶水而变为具有吸湿性的白色粉末。高温下发生分解，放出氮气，生成氟化钾和碳化铁。溶于水，不溶于乙醇、乙酷、乙酸甲酯和液氨。其水溶液遇光分解为氢氧化铁，与过量Fea+反应，生成普鲁士蓝颜料。(2)性能具有抗结性能，可用于防止细粉、结晶性食品板结。例如，食盐长久堆放易发生板结，加入亚铁氟化钾后食盐的正六面体结晶转变为星状结晶，从而不易发生结块。(3)毒性由于分子中甯离子与铁结合牢固，因此亚铁氟化钾毒性极低。大鼠经口LD5。为1.63.2gkgFAO/WHO(1974)规定，ADI为OO.25mg/(kg-队9.3食品抗
9、结剂在粉末油脂中的应用微胶囊化是将固态、液态或气态的芯材包埋于胶囊之中，使其只有在特定条件下才会被控制释放出来。作为一项比较新颖而又发展迅速的技术，其在食品、制药、农用化学品、饲料和精细化工等多种工业领域中得到广泛应用。近年来，微胶囊技术被应用于油脂加工业中，成为生产高附加值的油脂产品的一种热点技术。油脂被微胶囊化之后，可以防止其中热敏性、光敏性脂溶性成分的破坏，提高油脂制品的营养性和风味稳定性；而且采用微胶囊技术包埋的油月旨制品，可以很方便地计量、与其他亲水性基料相混合，既使油脂使用量很少，也可以在其他主料中很均匀地分散；更为重要的是，微胶囊化可以有效地控制被包埋的功能性脂质成分释放的条件和
10、速度，所以微胶囊化的油脂制品具有十分广阔的应用前景。目前，我国市场已有各种高脂含量的微胶囊化粉末油脂出现，并被应用于汤料、冰淇淋粉以及固体饮料等方面。微胶囊化粉末为互不粘连的几微米到几毫米大小的微粒，流动性好，但吸湿性大，在货架寿命期间都会不同程度地出现结块和流动性变差等现象，尤其是高脂和液油芯材的制品。9.3.1微胶囊化粉末油脂制品产生粘结和流动性不佳的原因但并不是说添加任何一种抗结剂都能得到预期的效果。抗结剂的抗结效果受到以下多方面因素的影响。微胶囊化粉末油脂制品产生粘结和流动性差的原因很多，主要有以下因素：1)包埋油脂所用壁材的物化性质微胶囊化壁材最好具有优异的分散、稳定乳状液的能力，优
11、异的成膜性和成膜稳定性，不与油脂发生反应，具有良好的可操作性，以及低吸湿性和无味。只有这样才能将芯材与外界环境完全隔离，并在适宜的条件下能释放出芯材油脂。但实际上，几乎没有一种壁材能同时满足上述所有性质。即使几种壁材合用或与表面活性剂、抗氧化剂中的螯合剂等联合使用也无法杜绝微胶囊制品粘结现象的发生。这主要归结于以下几个方面：(1)大多数壁材具有较强的吸湿能力，尤其是微胶囊化油脂暴露在相对湿度较大的环境下，壁材的吸湿性将导致微胶囊粉末之间的粘连。(2)单层微胶囊具有缝隙。当采用成膜性较差的材质作包埋油脂的壁材时，或者制备微胶囊油脂制品的工艺配方不合理、加工工艺不准确时，都会使微胶囊层产生缝隙，产
12、品的表面油较高，从而引起粘连。(3)微胶囊颗粒表面毛糙，不光滑。当壁材包埋能力不佳时，会导致包埋油脂的效率过低，从而使微胶囊颗粒表面较毛糙、不光滑，导致结块。(4)微胶囊表面带有电荷，与包装材料或加工机械表面摩擦产生的电荷作用，导致流动性变差。2）被包埋油脂的性质如果在芯材油脂中液油的比率过高，微胶囊化采用的壁材形成的微胶囊层存在孔隙或空洞，那么有渗透性的就可以从囊芯中迁移到微胶囊颗粒表面上，从而造成粘连。这一现象尤其易发生在高脂量、高液油芯材的微胶囊化油脂产品中。3）产品受挤压胶囊化油脂制品，尤其是高脂量产品和微胶囊为单层囊的产品，当囊层过于单薄或微胶囊颗粒内部存在较大空气泡时，产品受外力严
13、重挤压会导致囊层的破坏和变形，从而产生粘连结块。4）产品粒度范围过宽，大小颗粒相互吸附9.3.2-抗结剂的抗结效果微胶囊化油脂制品在添加抗结剂后，其颗粒流动性可以得到改善。1）抗结剂的种类各类抗结剂具有不同的物性。例如硬脂酸钙的润滑作用十分优异，而二氧化硅和硅酸盐的润滑作用就较差，而且反而会使主基料的内摩擦力稍有提高；硅酸盐类抗结剂通过提供阻隔主基料颗粒表面的液桥来达到抗结块的目的。因此所选用的抗结剂种类只有与主基料颗粒物性相适应才能收到良好的效果。2）抗结剂的添加量每一种抗结剂都有有效的抗结浓度范围。当添加量过大时，非但不会改善流动性，反而适得其反。同一种抗结剂，对于不同的使用目的，也有各自
14、适宜的添加量范围.3）加入方式抗结剂加入到主基料中去的方式方法有多种,产生的效果也各异。二氧化硅、硅酸盐等抗结剂可以与主基料颗粒直接干混均匀，而磷酸盐等抗结剂则必须加人到主基料的水溶液中去，经乳化、干燥脱水后起抗结作用。因此抗结剂的使用要根据机理来进行。4）芯材的品质当利用抗结剂来改善微胶囊油脂制品的流动性时，芯材的品质例如芯材油脂含量，固脂与液油的比率、芯材油脂SFC曲线的形状、固脂的结晶速度等都会影响微胶囊效率和表面油量的高低，从而影响抗结剂的添加量。5）壁材的品质不同的壁材形成囊层的物性各异，例如用明胶包埋油脂，可得到成膜完整和致密的囊，但用酪肮酸钠或WPC类包埋油脂形成的囊往往有较大的
15、孔隙，并且囊层的内外光滑度也不一样，此时采用具有物性阻隔作用的硅酸盐和磷酸盐类抗结剂就较好。用乳糖、蔗糖和改性淀粉来包埋油脂时，由于液体表面形成液桥,在脱水干燥过程中，液桥脱水形成坚固的固桥连接使这种油脂制品结团严重，此时采用二氧化硅类抗结剂，可以参与结晶物质的结晶，改变晶格结构，形成易破碎的固桥连接，从而可以改善结团现象。6）微胶囊制品的品质当微胶囊油脂制品的含水量过大时，添加抗结剂后，流动性的改善并不明显,所以应限制微胶囊油脂制品的水分。当微胶囊包埋率过低，表面油过高时，添加抗结剂来改善流动性的效果也不理想。这是因为抗结剂本身为精细粉末，具有极强的吸湿吸油能力，过度的吸湿吸油会导致抗结剂自
16、身的结团。同样，当微胶囊化油脂制品的粒度范围分布过大时，因为大中小粒子的叠加会导致结团现象的发生，因此添加同量的抗结剂，粒度分布范围较小的产品其流动性的改善好于粒度范围过宽的产品。抗结剂在应用于各种含脂量的微胶囊化粉末油脂制品中时，由于这种微胶囊化粉末油脂制品表面结构的特殊性，一般采用单一化合物是不能有效改善其流动性的，而应根据各类抗结剂的抗结原理，采用二氧化硅、硅酸盐和磷酸盐等的复合物作为抗结剂，这是未来研发的主要方向。五、思考与练习1、什么是食品抗结剂?其作用原理是什么？2、哪些食品在加工储运过程中易出现结块现象?通常结块的原因是什么？3.我国法定使用的食品抗结剂有哪些种类?筒述其应用特性。六、课后反思：
