羧甲基纤维素钠在食品工业中的应用研究
发布时间：2019-06-19 12:52:29来源：双城食品浏览次数：619次
羧甲基纤维素钠在食品工业中的应用研究
杨金姝
（东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030）
摘要：羧甲基纤维素钠（CMC-Na） 是一种性质较为稳定的增稠剂，具有良好的功能特性，在食品工业中应用广泛。对羧甲基纤维素钠在食品中的应用特性进行介绍，分析其在食品工业中的应用实例，并对其应用前景作出展望。
关键词：羧甲基纤维素钠；功能特性；应用
中图分类号：TS202.3 文献标志码：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，又名纤维素胶，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子化合物，分子量由几千到百万。CMC 为天然纤维素改性，已将其称为“改性纤维素”[1]。CMC-Na 为白色纤维状或颗粒状粉末，无臭、无味、有吸湿性，易于分散在水中形成透明的胶体溶液[2]。羧甲基纤维素钠是增稠剂的一种，由于其本身具有良好的功能特性使其在食品工业得到了广泛的应用，它也在一定程度上推动了食品工业快速健康的发展。如由于其具有一定的增稠乳化作用，可以用于稳定酸乳饮料并可增加酸奶体系的黏稠性；由于其具有一定的亲水性和复水性，可以用于改进面包和馒头等面食的食用品质，延长面食制品的货架期、提升口感；由于其具有一定的凝胶作用，有利于食品更好地形成凝胶，因此能够用于制造果冻和果酱等；其也可以作为可食性的涂膜材料，与其他增稠剂复配使用，涂抹在一些食品表面，可最大程度地使食品保鲜，且由于是可食性材料，对人体健康不会造成不良影响。因此，食用级的CMC-Na 作为一种理想的食品添加剂，在食品工业的食品生产中应用非常普遍。
1· 羧甲基纤维素钠在食品中应用的功能特性
1.1 增稠和乳化稳定作用
食用的羧甲基纤维素钠对含油脂蛋白质的饮料可起到乳化稳定作用，一般油脂饮料的特点是含有不同程度的脂肪和一定量的蛋白质，在存放时易分离上浮，形成不美观的“项圈”，影响产品的外观。另外，蛋白质易凝聚分离，特别是pH 值较低的产品，蛋白质必然凝结，而CMC-Na 可有效解决这些问题，其在水中溶解为透明稳定胶体，可稳定蛋白质，同时降低脂肪和水之间的表面张力，使脂肪充分乳化。因此，CMC-Na 常作为增稠剂用于食品工业中[3]。
1.2 保水作用 羧甲基纤维素钠具有水化作用，在肉制品、面包、馒头等食品中，可以起到组织改良的作用，而且可以使水分不易挥发，可提高产品产量，增加口感[4]。
1.3 凝胶化作用 触变性的羧甲基纤维素钠是指大分子链有一定数量的相互作用，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。具有触变性的羧甲基纤维素对于凝胶体系有重要作用，可用来制果冻和果酱[1]。
1.4 成膜性
羧甲基纤维素钠能够在食品表面形成一层膜，可以对果蔬起到一定的保护作用，由于膜的存在，使膜和果蔬之间形成了一个低氧气、高二氧化碳的气体环境，从而降低了气体的交换速率、物质交换速率，用于延长果蔬的保质期[5]。
羧甲基纤维素钠还具有其他一些特性，如悬浮作用以及化学稳定性等，这些性质也为其在食品工业中广泛应用奠定了基础。
2 ·羧甲基纤维素钠在食品中的应用
2.1 乳制品中的应用
2.1.1 在酸性饮料中应用研究
酸性乳饮料具有酸甜独特的风味，有着广泛的市场。但在生产过程中，酪蛋白会在酸性条件下发生聚集失稳，因此一般加入多糖，可对酪蛋白起保护作用，使体系稳定并同时保证了良好的口感[6]。而羧甲基纤维素钠作为一种多糖可稳定酸性乳饮料的机理可描述为：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，其作用类似于中性条件下κ- 酪蛋白的作用，吸附层的静电排斥和空间位阻维持了酪蛋白胶束的稳定存在，且CMC-Na具有增稠作用，可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以；而低于此浓度时，体系会失去稳定。在pH 值3.6~4.6，较低pH 值体系需更多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体系。试验得出，酸性含乳饮料以CMC-Na 为主要的稳定剂。当复合稳定剂中CMC-Na 占0.4%，果胶为0.14%时体系稳定性较好[8]。
还有学者研究，在番茄红素活性饮料中应用羧甲基纤维素钠来稳定体系。研究表明，当CMC-Na添加量大于0.4%时，产品有很好的稳定性，但此时黏度大大增加，所以可选择与其他胶体复配使用[9]。传统的调酸型乳饮料在应用了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，有更好的稳定性，这也为羧甲基纤维素钠更好地应用于酸性乳饮料生产中提供了理论依据[10]。
2.1.2 搅拌型酸奶中的应用
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具有多功能的性质，来源丰富，价格便宜，所以多用作稳定剂。结果表明，CMC-Na受温度、pH 值影响较大，当CMC-Na添加量较小时不能稳定酸奶状态，当其含量大于0.4%时酸奶的状态有所改善，体系趋于稳定；且在0.05%~0.1%时CMC-Na对于酸奶的增稠效果较小，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
乳液是由一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液体中所构成的分散体系，其为不稳定体系。在众多食品胶中，羧甲基纤维素钠和黄原胶由于具有独特的功能性质，被深入研究。结果表明，CMC-Na与XG （黄原胶） 复配能够使体系更加稳定。在一定的复配比例下（CMC-Na∶XG为1∶1，3∶1），总添加量为乳液总质量的0.4%，乳液的分层稳定性会增加，在室温下贮藏2 周，分层现象不明显[12]。
2.2 在面包、馒头制作中的应用
羧甲基纤维素钠具有一定的亲水性和复水性，因此用于面制品的生产中。
2.2.1 在面包中的应用
由于羧甲基纤维素钠中有亲水基团，在和面时能够与水结合形成亲水胶体而吸水膨胀，在膨胀后的CMC-Na可使面筋的持水性增加，有利于面包的醒发和焙烤过程中二氧化碳的保持，从而使面包的体积变大，但是羧甲基纤维素钠的用量不能超过6%。由于其具有很强的保水性，适合的添加量可以降低面包的硬度。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明显改善，以添加6%时效果最好，其次为添加量4%。可以提高面包体积，改善面包的结构和风味，可延长面包的货架期[13]。这为羧甲基纤维素钠添加入面包中，改善面包品质提供了可能。
2.2.2 在馒头制作中的应用
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有效改善莜麦馒头的质构，有效降低馒头的硬度、黏着性、咀嚼性，且羧甲基纤维素钠添加量为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还较少，这也为其应用于新的领域提供了可能，可增加它的应用范围[14]。
2.3 在涂膜保鲜中的应用
可食性涂膜剂处理果实表面形成一层透明的薄膜，类似于单果包装，具有一定的气调作用，并且提高果实光泽，提升商品价值，降低环境污染，广泛用于食品保鲜。而涂膜保鲜充分利用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，这主要利用不同的膜复合有利于性质间互补，有利于保鲜[15]。羧甲基纤维素钠为果蔬保鲜的新方式提供了理论基础。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]，这就要求很好地研究其性质，弥补其本身的不足，使其被合理利用。
2.4 其他应用
食品增稠剂具有增稠、增浓、稳定、耐盐和耐温等特点，被广泛用于食品调味料中。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%的羧甲基纤维素作为肉味香精的胶体，60~70 ℃水浴加热溶解，搅拌30 min，胶体溶解后，放置24~48 h 后溶胀再用于制备肉味味精，产品增稠性比较好，无色无味。
由于羧甲基纤维素钠具有增稠作用，可用于制作果酱。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为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以用来制作饮料。玉米饮料贮藏中易于分层、形成沉淀，而以CMC 和海藻酸钠复配可提高稳定性。添加量均为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，离心后分层不明显，稳定性好，这也为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
羧甲基纤维素钠作为一种没有毒副作用的食品添加剂，必定在今后的发展中有广阔的空间。而更加深入研究其性质，充分开发以及将其性质应用于新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的科学技术的发展，都会促进其更为广泛的应用。所以，羧甲基纤维素钠应用必定得到大力发展，前途光明。
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