琼脂在食品中的应用研究进展

宋雪健+王洪江+张东杰

摘要 琼脂是一种可生物降解的高分子材料，是具有亲水性的胶体，在诸多领域中具有一定的应用价值。因其能改善食品的质构，提升食品的品质，并且没有任何毒性，而常被用作添加剂应用于各类食品的研发生产中，并且利用其凝胶特性在食品包装领域的应用研究也取得了一定的进展。本文对琼脂的理化性质及其在食品、包装及医药等领域的应用研究进行综述，并重点强调其在食品包装领域中的应用进展，并进行了相关的研究展望，以期为扩大琼脂的使用范围及提升琼脂的应用价值提供理论依据。

关键词 琼脂；食品；包装；应用；研究进展

中图分类号 TS20 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0267-02

Abstract Agar have a certain value in many areas，due to it is a biodegradable polymer material，and has a hydrophilic colloid.Because it can improve the texture of food，enhance the quality of food，and there is no toxicity，thus often used as additives in the development of various types of food production，and the use of its gel characteristics in food packaging research has also made some progress.In this paper，the physicochemical properties of agar and its application in food，packaging and medicine were reviewed，and its application in the field of food packaging and made relevant research prospects were emphasized，in order to provide a theoretical basis for expanding the use of agar and enhancing the application value of agar.

Key words agar；food；packaging；application；research progress

琼脂学名琼胶，又称洋菜、冻粉、寒天等，是世界上用途最廣泛的三大海藻胶之一，被国际上称为新奇的东亚产品，其是从红藻类细胞壁中提取的水溶性多糖物质，由琼脂糖（agarose）和琼脂果胶（agaropectin）2个部分组成，前者有胶凝功能，后者没有胶凝功能，会在琼脂制作过程中随着工艺流程渐渐被除去。琼脂具有良好的增稠性、保形性、胶凝性、稳定性、成膜性，不仅用于培养基的制备，在食品工业、日用化工、医疗卫生等领域也有着广泛的应用。本文主要对琼脂的理化性质及在食品中的应用进行了综述，以期为琼脂在各个领域的研究提供理论依据。

1 理化性质

1.1 溶解性

琼脂的色泽为白到微黄色，无味或有轻微的特征气味，分为条状、粒状、粉末状等，在水中的溶解度与温度有一定的正相关性，不溶于冷水、有机溶剂、无机溶剂，但在冷水中浸泡，其吸水率可达到20 倍，在热水中极易分散形成中性溶胶，琼脂糖的含量比例越大其凝胶强度就越高。

1.2 黏度与絮凝性

琼脂溶胶的黏度相对较低并且因琼脂的质量、pH值、温度、电解质等因素的不同而不同。当pH值在4.5～9.0之间时，其溶胶的黏度相对稳定，温度一定时其黏度随着凝胶现象持续时间的延长而增大。当琼脂溶液与乙醇、丙酮或异丙醇等试剂的体积比为1∶10时，琼脂就会从水中析出。此外，饱和CaSO4、（NH4）2SO4或MgSO4溶液也可以使琼脂溶液发生盐析现象[1]。

1.3 凝胶性

琼脂的浓度即使低至0.004%仍然能形成凝胶，琼脂凝胶完全能阻止化学降解作用，其热稳定性足以经受高压杀菌釜的条件，而凝胶强度不受影响。但凝胶强度受浓度、离子强度及pH值的影响较大，在pH值为4～10之间时凝胶强度变化不大，超出范围后其强度会大幅下降。此外，琼脂凝胶较硬、易脆、组织粗糙且透明性较差，冷冻后会出现脱水现象。通过与其他材料进行复合使用可以克服其缺点，如0～8%的明胶可以使琼脂凝胶的强度增强，其中3%左右的明胶能使强度提高13.6%左右，相对较低比例的明胶可以提高凝胶的透明度和黏弹性，并且对持水性的影响不大。琼脂与卡拉胶进行复合使用可以提升产品的柔软度及弹性；与糊精、蔗糖复合使用时，可以使凝胶强度提高[2]。

1.4 滞后性

因琼脂性质独特使其形成凝胶的温度要低于凝胶融化的温度，琼脂溶胶的凝固点一般在32～43 ℃之间，而凝胶的融点一般在75～90 ℃之间。融点温度远高于凝固点温度是琼脂的特有现象，被称为“滞后现象”[3]。

1.5 稳定性及安全性评价

琼脂具有极好的稳定性，在常温下很难降解，并且只有少数微生物以琼脂为营养物进行新陈代谢，琼脂分子链受到高温、酸性、超声、强γ射线、强烈搅拌等因素干扰时会发生断裂而降解，进而影响琼脂的某些理化指标[4]。琼脂还具有极强的抗酶解能力，在人或动物体内不会被酶解，为非致癌物质，绝大部分随排泄物被排除体外，《食品添加剂 琼脂（琼胶）》（GB1975—2010）中规定琼脂可作为食品添加剂应用于各类食品中。

2 在食品领域中的应用

2.1 在糖果业中的应用

琼脂是以半乳糖为主要成分的一种高分子多糖物质，是琼脂软糖的主要辅料之一。琼脂在糖果业中主要依靠其凝胶特点制作软糖，具有含水量高、透明、柔软、有弹性、货架期长的特点。何 玲等[5]利用3%琼脂、淀粉糖浆与砂糖混合物（淀粉糖浆∶砂糖=2.17∶1.00）、19.5倍水、10%的葡萄汁制作软糖，制作的果汁软糖具有较好的品质。顾仁勇等[6]利用琼脂15 g、蔗糖200 g、南瓜250 g、柠檬酸0.3 g制得的南瓜软糖有较好的弹性和韧性，其口感酸甜细腻。高温条件下琼脂在酸性环境中易被破坏，因而部分学者采用琼脂与其他凝胶混合使用制作软糖，其品质较单一琼脂要好。周 薇等[7]利用2%复合胶凝剂（琼脂∶卡拉胶=1∶1）、紫薯浆210 g、白砂糖70 g、柠檬酸0.4 g，在50 ℃条件下烘干16～20 h，制作的紫薯软糖质量较好。张文杰等[8]研究发现，利用0.5%琼脂、1%卡拉胶、10%明胶、40%白砂糖、30%果葡糖浆、0.1%柠檬酸和茶树花浸提液100 mL，在温度为45 ℃的条件下干燥24 h，制作的茶树花软糖品质最佳。班 珍等[9]以琼脂粉为原料，采用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液结合DEAE纤维素树脂制得的普通级琼脂糖具有低电内渗特点。

2.2 在肉制品中的应用

琼脂作为肉制品的辅料，具有提高肉制品的品质、保护其风味等特性。陈海华等[10]研究发现，在竹荚鱼鱼糜凝胶中加入琼脂，能使其强度增加，并且其结构均匀、致密，因而琼脂能使竹荚鱼鱼糜凝胶的特性得到改善。赵光辉等[11]研究发现，琼脂的加入能使熏煮香肠的保油率提高，水分活度和亮度值降低，但对香肠的出品率、质构、保水率没有影响。琼脂对肉类罐头有较强的定型能力，使罐头在经过高温灭菌后仍然能保持稳定的凝固能力，还能提高罐头品质，防止挂壁。

2.3 在其他食品行业中的应用

琼脂可作为助悬剂被应用在饮料生产中，其具有使固形物悬浮均匀、时间长久，提高饮料的透明度，增加流动性，使口感爽滑且货架期延长等特点。琼脂浓度在0.001%～0.005%时就能使果粒悬浮均匀。0.3%琼脂能提高冰激凌的黏度和膨胀率，使组织状态得到较好的改善。琼脂可作为起酥剂、软化剂、保水剂应用在焙烤食品中，最佳使用量为0.1%～1.0%。此外，琼脂因其特定的理化性质被广泛用于果冻、乳品、啤酒、酱油等产品的生产中。

3 在包装领域中的应用

3.1 制备食品薄膜

琼脂因其凝胶作用而具有良好的成膜性，并且可降解、可再生，有较大的替代塑料薄膜的趋势[12]。The等[13]制备的琼脂-甘油膜具有优良的机械性能，且无色透明、质地柔韧，具有良好的热封性。Letendre等[14]研究发现，琼脂能使蛋白质薄膜的机械强度和阻湿性能提高。Wu等[15]将琼脂与马铃薯淀粉结合制作成薄膜，发现琼脂具有提高薄膜的机械强度和阻湿的作用。程文健等[16]将琼脂与麦芽糊精共混进行制膜研究，结果表明，琼脂的加入能提高膜的机械强度，且质量分数为低于3%的琼脂有利于成膜。张文宇等[17]研究发现，采用70%琼脂、30%蛋白质、甘油0.8 g，在pH值为10、干燥温度为50 ℃的条件下制备的薄膜，其透明度达到了0.93，抗拉强度较单一蛋白质薄膜提高了6～10倍。Rhim等[18]用琼脂制备的不同类型的纳米黏土复合薄膜其抗拉强度为（29.7±1.7）MPa，透湿率为（45.3±9.6）%。此外，对琼脂-纳米银复合薄膜的研究发现其具有较好的抑菌效果 [19-20]。琼脂具有提高薄膜机械强度和阻湿能力的效果。虽然琼脂膜的机械强度相对较大，但形成的膜较脆，需要与其他材料结合使用来克服这一缺点，且目前的研究仅局限于实驗室中，因工艺条件及生产成本等因素的影响使琼脂膜并未实现真正的产业化生产。

3.2 制备食品涂膜

琼脂因没有营养、不利于微生物的滋生，并且对人身安全等因素，被广泛应用于对食品的涂膜研究中。吴靖娜等[21]利用琼脂对鸡腿菇进行涂膜研究，结果表明，琼脂能有效降低鸡腿菇的呼吸强度，延长其保质期。孟令伟等[22]利用0.1%琼脂、0.7%壳聚糖、2%醋酸对圣女果进行涂膜，结果发现效果较好，能有效保护圣女果的品质，延长保质期。琼脂涂膜也能降低油炸食品的含油率，提高健康指数。赵勇[23]利用6.0%琼脂对油炸墨鱼丸进行涂膜，结果发现其含油量低且感官品质较好。万 娟等[24]利用琼脂对油炸卤鱼进行涂膜，结果发现琼脂能使卤鱼含油率下降12%。

4 在其他领域中的应用

利用琼脂扩散法能实现对一些物质的定量检测，其原理是待测物质在平板上由中心向周围扩散时会形成较为明显的扩散圈，其直径与被测物质含量的对数值具有一定的线性关系[25]。刘友华[26]研究发现，利用琼脂扩散法能实现对食品中天然防腐剂ε-聚赖氨酸含量的检测。琼脂在人体内不会被酶解，能稳定胆红素，阻止细菌转化，并有轻泻作用，新生儿口服琼脂能有效阻止胆红素肠肝循环，降低血中胆红素水平[27]。但琼脂在医学领域的应用中也存在一定的问题，如琼脂对足月儿与早产儿血清胆红素的降低水平不一致[28]。琼脂被用于急性上消化道出血的治疗也有相应报道[29]。

5 结语

琼脂能提高果糖的弹性及韧性，提高肉的保水性，改善肉制品品质，提高薄膜的机械强度、阻湿能力，对食品也能起到保鲜的效果，并且琼脂还具有一定的生物降解性而不污染环境，在包装方面将有取代塑料薄膜的趋势，但也存在如制造琼脂包装膜成本高、性能相对于塑料包装膜较弱的缺点，并且主要研究都在实验室的条件下进行，未能真正意义上地实现产业化生产。因此，上述缺点及如何应用琼脂膜进一步延长食品货架期等方面都将是未来研究的方向。

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