1.1 类型

卡拉胶，又名角叉菜胶、鹿角藻胶、爱尔兰苔菜胶，是由半乳糖及脱水半乳糖所组成的多糖类硫酸酯的钙、钾、钠、铵盐。由于其中硫酸酯结合形态的不同，产生了7种主要类型的卡拉胶：κ-型、ι-型、λ-型、γ-型、ν-型、ξ-型、μ-型。工业主要生产和使用的是前三种

1.2 性状

卡拉胶为白色或浅褐色颗粒或粉末，无臭或微臭，口感粘滑。溶于约80℃水，形成粘性、透明或轻微乳白色的易流动溶液。如先用乙醇、甘油或饱和蔗糖水溶液浸湿，则较易分散于水中。与30倍的水煮沸10min的溶液，冷却后即成胶体。与水结合粘度增加，与蛋白质反应起乳化作用，使乳化液稳定。

1.3 物理性质

不同类型的卡拉胶的增稠和胶凝性质有很大的不同。例如，κ型卡拉胶与钾离子形成的坚硬的凝胶，而ι和λ只有轻微影响。ι型卡拉胶与钙离子相互作形成柔软，富有弹性的凝胶，但是盐对于λ型卡拉胶的性质没有影响。在大多数情况下，λ型与κ型在牛奶系统中一同使用获得一种悬浮液或奶油凝胶。卡拉胶及其混合物提供大量的有利物质导致产生大量范围广泛而复杂的商业产品以满足独特的综合性能最适合特定的应用。

1.4 化学性质

● 溶解性：不溶于冷水,但可溶胀成胶块状,不溶于有机溶剂，易溶于热水成半透明的胶体溶液（在70℃以上热水中溶解速度提高）；

● 胶凝性：在钾离子存在下能生成热可逆凝胶；

● 增稠性：浓度低时形成低粘度的溶胶，接近牛顿流体，浓度升高形成高粘度溶胶，则呈非牛顿流体。

● 协同性：与刺槐豆胶、魔芋胶、黄原胶等胶体产生协同作用，能提高凝胶的弹性和保水性；

● 健康价值：卡拉胶具有可溶性膳食纤维的基本特性，在体内降解后的卡拉胶能与血纤维蛋白形成可溶性的络合物。可被大肠细菌酵解成CO2、H2、沼气及甲酸、乙酸、丙酸等短链脂肪酸，成为益生菌的能量源。

第2章食品添加剂

2.1食品添加剂的概念

根据我国食品卫生法(1995年)的规定，食品添加剂是为改善食品色、香、味等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。目前我国食品添加剂有23个类别，2000多个品种，包括酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、酶制剂、增味剂、营养强化剂、防腐剂、甜味剂、增稠剂、香料等。

2.2 正确认识食品添加剂

食品添加剂作为现代食品加工生产中必不可少的组成部分，合理安全应用食品添加剂，可使食品具有诱人的色泽、舒服的口感、诱人的香味，有效提高了消费者的食用幸福感与满足感。食品添加剂可以是单一物质，也可以是多种物质的混合物，在实际应用过程中，需根据食品安全生产需求，选择适当安全的食品添加剂，充分发挥出食品添加剂的应用现实价值。如食品生产加工过程中，为避免食品在保质期内腐烂变质,有效增加食物的食用口感，则可添加一定剂量的防腐剂，达到预期是食品安全生产要求。在食品添加剂应用过程中，必须严格执行行业标准，不得改变食物的本质，对消费者产生误导，保证食品添加剂应用的安全性、可靠性、有效性.[1]

2.2.1 安全性

食品添加剂有着不同的作用以及功能，已经可以广泛应用于食品生产加工。利用添加剂可以使食品展现出不一样的档次，并且使食品的发展更加丰富。但因为目前依然存在食品质量安全问题，所以有一些人对食品添加剂产生误解，认为含有添加剂的食品便是不健康或者不安全的食品，会对人体健康产生影响。但事实并非如此，在生产食品的过程当中添加食品添加剂，相关的评价以及检验会非常严格，并开展动物实验，对其急性毒性、致癌毒性、遗传毒性等进行综合考量和评价，确保对人体无任何危害和影响之后，才会对食品添加剂进行批准，允许其在食品当中进行添加。

2.2.2 危害性

我国对食品安全问题给子的关注度非常高，执法力度也有明显加强，但依然存在各种由于添加剂导致的食品安全问题。食品行业的发展空间非常广阔，利润可观，但彼此之间的竞争也十分激烈，面对这样的发展环境，有些生产经营者便开始走歪路，为了使成本得以降低，追求经济效益最大化，不按照相应的规定和标准严格添加食品添加剂甚至滥用添加剂，导致出现了食品安全危机。[2]

2.3卡拉胶作为食品添加剂的适用范围

卡拉胶在食品、医药、日用化工、生物化学，建筑涂料、纺织印染和食品等方面的用途十分广泛。在食品工业中作为胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂和澄清剂，可用在软糖、果冻、火腿肠、肉罐头、冰淇淋、饮料、调味品、牛奶、仿生食品、果酱、啤酒、面包以及宠物食品中。在生物化学上可用作微生物载体和固定化细胞载体等。卡拉胶可以多种胶复配，有些多糖对卡拉胶的凝固性也有影响。如添加黄原胶可使卡拉胶凝胶更柔软，更粘稠，更具有弹性；黄原胶与卡拉胶复配可降低食品脱水收缩，卡拉胶与魔芋胶相互作用形成一种具有弹性的热可凝胶；加入刺槐豆胶可显著提高卡拉胶的胶凝强度和弹性；玉米和小麦淀粉对它的凝胶强度也有所弹性；羧甲基纤维素降低其凝胶强度；土豆淀粉和木薯淀粉对它无作用。在冰淇琳淋中加入少量卡拉胶可与改善糕体，使之细腻，浸润，可口，放置时不易融化。添加量为0.01% 0.025%，如果选用卡拉胶与羧甲基纤维素复配使用效果更好。在可可乳糕。可可牛奶和可可糖中使用，可使可可粒均匀分散在牛奶和糖浆中起稳定作用。可可牛奶中添加量为0.025%，如果采用弄糖浆配制，在包袋前将糖浆掺于牛奶中，选用卡拉胶，用量在0.04%-0.05%之间。在面包中加卡拉胶能增加其保水能力，从而缓慢变硬，保持新鲜防止老化，添加量为0.03%—0.5%。在肉丸中添加量为肉制品总量的0.3-0.6%。卡拉胶与刺槐豆胶复配使用，复配比例是1：1，能达到最好的胶凝效果。使用方法：将卡拉胶与少量淀粉混合，慢慢撒入冷水中，边撒边搅匀，加热至微沸下保温10-20min ,使其完全溶解。不需要过滤，直接假如如配料，添加量为在肉丸中添加量为肉制品总量的0.3-0.6%。实际操作时按自己的需要添加，反复调试，找到适合自己的比列。

2.4 卡拉胶在国家标准里的使用限量

根据BG-2760-2014规定稀奶油，按生产需要适量使用；黄油和浓缩黄油，按生产需要适量使用；生湿面制品(如面条、饺子皮、馄饨皮、烧麦皮），按生产需要适量使用；生干面制品. 8.0 g/ kg；其他糖和糖浆[如红糖、赤砂糖、冰片糖、原糖、果糖(蔗糖来源)、糖蜜、部分转化糖、槭树糖浆等]，5.0 g/ kg；香辛料类，按生产需要适量使用；婴幼儿配方食品，0.3 g/L（以即食状态中的使用量计）；果蔬汁(浆)，按生产需要适量使用（固体饮料按稀释倍数增加使用量）。

第3章卡拉胶作为食品添加剂运用在日常生活当中

3.1 卡拉胶的功能

BG-2760-2014指出卡拉胶的功能包括；乳化剂、稳定剂、增稠剂。

3.2 卡拉胶在肉制品中的应用

卡拉胶用于禽肉制品可提高并能给保持水分，风味、质构、切割性、冷冻融化及稳定性带来益处。如卡拉胶用于火腿及火腿肠就能起到凝胶、乳化、保水、增强弹性的作用，尤其是提供适当的保水性，即使是制造高出品率的产品时，它也能有良好的持水性，并且由于它能够与蛋白质络合，就能提供相当好的组织结构，使产品具有细腻、切片良好、口感好，弹性好、韧脆适中，嫩滑爽口等性能，从而提高了产品质量，降低了成本，是制作火腿必需的食品添加剂’.另外，因为卡拉胶在冷盐中分散且不会使盐水粘度上升，因此在禽肉给水处理中不会带来不便。k一型和(t一型卡拉胶或k一卡拉胶与槐豆胶复配使用会使肉汤凝胶，而且调味料也悬浮在肉汤中清晰可见，并能保持罐头中鱼的风味。K一卡拉胶、槐豆胶与KC1溶液在冷冻鱼表面形成被膜，它保护鱼肉不被破坏，在加工过程中保持完整不被机械损坏。在火腿生产中，k一卡拉胶和游离水结合并且与蛋白质作用，保证水分含量以及可溶蛋白含量.4.2卡拉胶在肉制品中的应用卡拉胶在火腿中的用量一般为0.75%，再经过注射、滚揉等工艺的控制，可以得到良好的效果。[3]

3.3 卡拉胶在冰淇淋中的应用

在冰淇淋和雪糕制作中，卡拉胶可使脂肪和其它固体成分分布均匀，防止乳成分分离和冰晶在制造与存放时增大；使冰淇淋和雪糕组织细腻，结构滑爽、可口；在冰淇淋生产中，卡拉胶因可与牛奶中的阳离子发生作用，产生独特的胶凝特性，可增加冰淇淋的成型性和抗融性，提高冰淇淋在温度波动时的稳定性，放置时也不易融化.在冰淇淋生产中卡拉胶虽然不适合作为主稳定剂，但它在很低浓度下能作为很好的防止乳清分离的辅稳定剂使用.因为卡拉胶虽然会增加体系的粘度，但不能包容足够的胶以稳定体系.刺槐豆胶，瓜尔豆胶以及羧甲基纤维素单独使用或组合使用是较好的主稳定剂，然而，它们具有相同的缺点：在冰淇淋混合物中会导致乳清分离，所以加入卡拉胶能抑制这种现象的发生。不同类型的冰淇淋需要不同的冰稳，比如雪贝特脂肪含量低，就可以不使用乳化剂；而高级冰淇淋含有大量的乳品，其中的大量乳蛋白，也能起到乳化剂的作用，这就需要具体根据生产工艺配方产品的不同来调整。[4]

3.4 卡拉胶在糖果，果冻布丁以及啤酒中的应用

卡拉胶在果冻、布丁中作为主要的凝胶剂，和刺槐豆胶或魔芋胶、氯化钾等添加剂复配具有协同增效作用，可形成富有弹性、爽口、风味优良的凝胶。通过添加果汁、果肉、食用香精或乳制品等可以生产各种各样的果冻或布丁，同时可通过调整卡拉胶与其它食品胶、无机盐的比例来调整这类凝胶食品的质构。用卡拉胶制作的果冻在常温下非常稳定，又有良好的持水性，可以保证产品的质量在保存期内保持一致(251.有些水果汁在放置时间稍长时，其中所含的细小果肉粒便会下沉而影响外观和质量。如果加入卡拉胶作为悬浮稳定剂，可使细小的果肉颗粒均匀地悬浮在果汁中，大大地延缓了下沉过程，并改进口感。用卡拉胶为原料的水果软糖在我国早有生产，它果味浓，甜度适宜，爽口不黏牙，而且透明度佳，价格较琼脂低，加到一般的硬糖和软糖中能使产品口感滑爽，更富弹性，黏性小，稳定性增高。卡拉胶在啤酒生产中可以作为麦汁澄清剂。啤酒中含有一些胶体状物质和一些可溶性蛋白质公使啤酒发生浑浊或沉淀。利用卡拉胶与蛋白质之间的相互作用，加入卡拉胶可以使这些物质迅速凝聚、沉淀。添加卡拉胶作为啤酒的澄清剂，操作简单、生产周期短、成本低，并且能很好地增加麦汁出品率、稳定啤酒的泡沫、改善啤酒的冷热稳定性，并且能降低酒损和硅藻土消耗。[5]

3.5 卡拉胶在医用行业的应用

将放线菌金色链丛菌固定在K-卡拉胶上，可增加四环素和金霉素的产量。K-卡拉胶由于支持6-APA生产而被用于检验大肠杆菌对青霉素一酰胺酶的活性(26)。用卡拉胶固定化假单胞菌细胞的方法，可同时生产D-天冬氨酸，D-氨基酸可作为药物生产中重要的药物中间体。卡拉胶和黄原胶(或海藻酸钠、刺槐豆胶)用蘸胶法制成硬胶囊具有尺寸稳定性，不含明胶，不必添加防腐剂，无微生物和BSE的风险。[6]

第4章卡拉胶的工业发展与市场

4.1 行业发展

4.1.1概况

英国是最早生产卡拉胶的国家，但后来产量最大的是美国，而现在我国己成为卡拉胶产量最大的国家。就以福建省为例，福建省卡拉胶年产量约为1×101t，产值约5亿多元，产品出口和内销各占50%。生产卡拉胶的企业有十几家，其中年产量达1000t以上的有56家，大部分企业的主要产品是琼胶和卡拉胶。过去卡拉胶企业主要集中在泉州，尤其是石狮一带，近些年来由于污染、土地价格高等问题，多家企业已迁至土地便宜的漳州，厂区进行了扩大，生产设备得以更新，并自建污水处理厂，使企业有了更大的发展空间。对于经年来食品发展对于卡拉胶的需求预测也有如图的预测；

4.1.2生产原料

福建省卡拉胶生产的原料来源带卡拉胶原料主要是麒麟菜、卡帕藻、杉藻、角叉菜和沙菜等。菲律宾、印尼、马来西亚等东南亚国家除拥有大量麒麟菜、卡帕藻的野生资源外，还有大规模人工养殖。我国受地理位置和气候条件的限制，卡拉胶原料十分有限，只在南方靠近热带的省份有一些资源。例如，海南省的西沙、南沙海域有麒麟菜的野生资源，海南、广西有沙菜、琼枝和人工养殖的麒麟菜。大部分生产原料必须从菲律宾、印尼等国家进口，我国每年进口麒麟菜干品)约16×10't福建省约古50%。卡拉胶产品的品质及产率与原料的品质密切相关，而原料品质受种类、产地、生长条件、成熟程度、季节气候，以及收获、加工、保存等因素的影响。例如，菲律宾产的多数原料藻体较大，收率和强度较高，价格也较贵；印尼产的原料藻体较小，收率和强度差一些，但黏度较高，价格也较低。国内从西沙和南沙海域采来的原料品质波动较大。一是品种杂，可能混进一些非K-卡拉胶的原料：二是干湿程度不一致，在采集晒干时若遇到连续的阴雨天，加上从那里运到海南岛需要15~30d的时间，很容易造成原料的霉烂变质。因此，在采购时要多加注意。目前，虽然原料的供应不成问题，但由于原料米源不稳定，使得企业生产出来的产品品质不能保持稳定，不同批次生产的产品品质不一致：另外，卡拉胶生产成本中原料成本占很大比例，可达到75%，而原料价格受汇率、季节、宗教行为(如裔月等)多因素的影响，波动幅度较大，常达30%，在某些特殊情况下可达100%，甚至更高。由于福建省不产麒麟菜等生产卡拉胶的原料，因此建议海南、广西等地大力研究发展海藻的养殖，给国内企业提供相对稳定的原料米源。[7]

4.2产业瓶颈与制约因素

4.2.1生产设备老化、技术落后

国卡拉胶产业从上世纪90年代崛起至今已近20年，卡拉胶企业生产设备老化、生产技术落后已经成为制约卡拉胶产业发展的主要因素之一。

4.2.2 生产工艺流程

原料(麒麟菜)→高温稀碱浸泡(肥碱液回收)→水洗至中性→酸化漂白→水洗至中性→煮胶→过滤→冷却→氯化钾发泡凝胶→压榨脱水→干燥一粉碎→包装行卡拉胶生产的关键控制点在碱处理、提胶精制和脱水干燥这3部分，其中碱处理、提胶精制工艺的研究味已有大量的报道，这里不再重复。通过调研发现大部共分小规模的卡拉胶生产厂家在干燥工艺环节依然沿用日晒的方法，即将胶片压榨脱水除去非结合水分后平铺或悬挂在晒场上日晒。生产受到干燥工序的限制，无法扩大再生产，达不到规模效益且日晒干燥过程容易造成成品二次污染。

4.2.3生产设备

由于旧式生产设备及环保处理设施不够完善，能耗大、费水费电，为满足生产需要，卡拉胶生产企业纷纷开始技改以旧换新，提高产能。以生产11卡拉胶为例：采用旧式过滤机，用珍珠岩助滤剂约0.751：改用高效新式过滤机，可节省约30%用电量，节省约辅助材料珍珠岩助滤剂20%。采用旧式发泡机凝胶成形，耗用氯化钾约0.75t：改用高效发泡机组，可节省约70%用水量，节省约60%辅助原料氯化钾。采用旧式脱水机，脱水效果差，能耗大、需要人工多：改用新增高效脱水机，节省约20%用电量，提高产品萃取率1%，减少80%的人工。采用旧式煤燃锅炉，耗用约3.5t的煤；改用生物燃料锅炉，耗用约5t的生物燃料，可减少废气排放。

4.2.4 原材料过度依赖进口

我国目前卡拉胶生产厂家主要分布在福建、海南和广东等沿海省份，基本以麒麟菜为生产原料。然而我国麒麟菜养殖业起步晚、发展慢，少量的麒麟菜资源难以满足日益发展的卡拉胶产业。以我国主要的卡拉胶生产基地-福建石狮为例，按照改良后的生产工艺计算，提取出11的卡拉胶需要7、8t晒干的麒麟菜，而石狮卡拉胶厂日产量均能达到21即每天需要海藻干品16t，仅一家卡拉胶厂每年对藻类干品的需求量可达5000t。按照石狮市目前600亩的海藻养殖面积计算，每年藻类干品供应量仅约1001左右，远远不能满足生产需要。卡拉胶生产的原材料主要依靠从菲律宾和印尼进口。菲律宾的海藻约占世界供应量的80%。最常用的是麒麟菜的两个品种耳突麒麟菜(Euc he umacotton iD和异枝麒麟菜(Eucheumaspinosum) ，这两个品种提供世界总生产量的四分之三。

4.2.5 存在的环保问题

卡拉胶企业在生产过程中产生生产废水、锅炉废气和硅藻土固废物等主要污染物，对环境有一定影响。虽经过治理还是不能达到排放标准。

4.2.5.1耗氧量问题

以生产k(Kappa) 型卡拉胶产品为主，生产原料以耳突卡帕藻(K.cot loni) 为主要资源，平均每天生产卡拉胶1t，消耗原料菜约5.5t，每天生产废水排放量约600m。废水呈淡黄色，呈碱性，其中含有较多的盐分、小分子凝胶物质及可溶性蛋白。静置一定时间后，有少量的絮状物沉淀，经测试废水中CODer含量约900mg/L。

4.2.5.2 废水性质及水处理设施现状

废水主要来自洗碱工段和凝胶压榨脱水工段，洗碱工段废水每天排放量为500m/d，pH=8~11。凝胶压榨脱水工段废水每天排放量为80m/d~100m/d，pH=6。废水为间歇生排放，两种废水通过管道收集后排入地下调节池混合，调节池有效容积约30m。[8]

4.3 对策

4.3.1 原材料替代品

近年来，国内卡拉胶生产商和专业人士致力于原料资源的开拓，发现产于我国海南的沙菜和琼脂菜都是提取卡拉胶的良好资源。角叉菜在我国也有一定的资源，主要分布在北方沿海的大连和青岛地等地，仅大连地区沿海，每年约可收购干品100吨以上。因此建议当地政府部门加大支持帮扶力度，充分发挥得天独厚的气候条件和适宜海藻养殖的广大浅海面积等优势条件，积极开发利用，鼓励和引导大力发展海藻养殖业，形成配套的产业链。

4.3.2 加快产业转型升级

卡拉胶企业大多是从原来的家庭作坊式企业发展而来，相对落后的卡拉胶生产工艺及初加工方式限制了卡拉胶产业的可持续发展。卡拉胶生产企业可通过利用高等院校人才、研发设施等资源优势，加大科研投入，发展高附加值产品，逐步提高卡拉胶工业自主创新能力和产业竞争力；其次是要加快技术改造步伐，淘汰高能耗、陈旧的生产设备，改进落后生产工艺，从而促进卡拉胶产业的技术含量和产品附加值提升。

4.3.3 规划建设

卡拉胶产业集中工业园区卡拉胶因其生产工艺需求要用到强碱及过滤用硅藻土，单个企业进行排污处理的成本较高。建议在卡拉胶生产基地建立卡拉胶产业集中工业园区，以集中控制和治理污染，并能有效降低企业成本，达成产业市场效应，促进产业发展壮大。[9]

参考文献

[1] 刘瑾,王雪.浅谈食品添加剂与食品安全[J].现代食品,2020(23):159-161.

[2] 王宪东.食品添加剂和食品安全[J].中国食品,2021(02):130-131.

[3] 浮吟梅,王林山,苏海燕.卡拉胶在食品工业中的应用[J].中国食品添加剂,2009(05):159-164.

[4] 浮吟梅,王林山,苏海燕.卡拉胶在食品工业中的应用[J].中国食品添加剂,2009(05):159-164.

[5] 袁超,付腾腾,朱新亮,秦广雍.卡拉胶的性质及在食品中的应用[J].粮食与油脂,2016,29(06):5-8.

[6] 袁超,付腾腾,朱新亮,秦广雍.卡拉胶的性质及在食品中的应用[J].粮食与油脂,2016,29(06):5-8.

[7] 陈申如,倪辉,郝更新,庄鹏飞,王学良.福建省卡拉胶工业的发展现状[J].农产品加工,2016(01):53-55+59.

[8] 郭善慧,关键.我国卡拉胶生产发展制约因素及其对策的探讨[J].食品研究与开发,2014,35(14):135-136.

[9] 郭善慧.浅议卡拉胶产业发展瓶颈及其对策[J].化学工程与装备,2013(09):180-181.