硫酸钙在食品中应用的原理探讨及新用途的可能方向

荆门市磊鑫石膏制品有限公司  官波  李敏

    硫酸钙作为食品添加剂在食品行业中的应用比较广泛，但用量都不是很多。其主要应用是作为稳定剂、凝固剂、增稠剂应用于豆制品、面包、饼干、肉类、水果等食品制作中。虽然应用的领域比较多但其应用的原理相同，上述所说的“稳定剂”，“凝固剂”，“增稠剂”三定义是根据其在不同产品中应用的效果来定义的。

1. 硫酸钙在食品行业中应用的几个实例：
    ①硫酸钙（石膏）用于豆腐制作已有很长的历史。在豆腐制作过程中煮浆后用硫酸钙溶液进行点浆，使浆液凝固，在经过蹲脑、上箱、压制等工序制成豆腐。
    ②硫酸钙多种水果蔬菜罐头作为组织强化剂，减少罐头中水果和蔬菜应存储时间长和震荡等外力而造成的组织破损和散裂。
    ③在啤酒酿造中使用硫酸钙来调节水的硬度，增加啤酒的澄清度，为啤酒酵母提供食料等作用。
    ④在面制品中，主要的作用是调节水的硬度，为酵母提供食料增加酵母活性，有酶制剂的课作为相应酶的辅基，此外还作为填充剂用。
    ⑤在果冻、冰激凌等应用到卡拉胶、海藻胶等凝胶的食品行业中，硫酸钙可作为他们的交联剂，使其凝固而达到相应的用处。硫酸钙在豆腐和果蔬罐头中的应用可以被认为应用了“凝固剂”，在果蔬罐头中还可以被认为是应用了“稳定剂”。在果冻和冰激凌中可以被认为是应用了“增稠剂”，同样可以被认为是利用的“凝固剂”。

2. 应用实例的分析
2.1 硫酸钙的化学本质
    硫酸钙根据含结晶水的多少分可以分为三种：（1）二水硫酸钙（CaSO4•2H2O）；（2）半水硫酸钙（CaSO4•1/2H2O）；（3）无水硫酸钙（CaSO4）。在食品中应用的主要是二水硫酸钙和无水硫酸钙两种。二水硫酸钙加热到一定温度时脱水形成无水硫酸钙，无水硫酸钙吸水变成二水硫酸钙。两者在水中溶解都会形成钙离子和硫酸根离子。
2.2 应用实例分析
    硫酸钙在豆腐凝固过程中的原理有多种解释：一是离子桥学说，认为豆浆凝固时，盐类凝固剂中的二价阳离子(如Ca2+、Mg2+)与蛋白分子的羧基和咪唑基结合，起到了桥联作用,同时盐离子还破坏了蛋白质的水化膜和双电层，蛋白质分子之间通过．Ca-桥相互连接起来，形成立体网状结构，将水分子包容在网络中，因此能形成具有一定形状、弹性、硬度和持水性的凝胶；二是盐析学说，认为豆浆凝固其实就是一种盐析现象；三是盐使大豆蛋白胶凝是由于盐使得大豆蛋白溶液的pH接近大豆蛋白的等电点，引起蛋白荷电量降低而凝固。其在啤酒酿造过程中使蛋白质沉淀从而提高啤酒的澄清度、增加色度的原理也是如此，两者都是促进和加快蛋白质的凝固。
    硫酸钙在果冻、冰激凌等应用到卡拉胶、海藻胶等凝胶的食品行业中原理：在一般浓度下海藻胶中的G单元与钙离子反应，两个均聚的锯齿G嵌段经过协同作用相结合，中间形成了钻石形的亲水空间，当这些空间被Ca2+占据时，Ca2+与G单元上的多个氧原子发生螯合作用，使得海藻酸链间结合得更加紧密，协同作用更强，链链间的相互作用最终将会导致三维网络结构即水凝胶的形成；钙离子与卡拉胶上的半酯式硫酸盐基产生架桥作用，并降低卡拉胶大分子间的斥力，这有助于卡拉胶彼此间扭结、缠绕，形成具有网络结构的凝胶。在果蔬罐头中的含有的类似凝胶类物质和蛋白质，硫酸钙在这些果蔬组织中与其发生凝聚沉淀的反应，而加强组织结构的密实度和强度。
    在面制品制品中硫酸钙添加作为酵母的食料，增加酵母的活性。因为钙离子是酵母生物系统中信号传导、活性酶、骨架等重要组成成分，同时硫也是蛋白质和多糖的组成成分。不论是面团发酵还是啤酒酿造中的酒精发酵，酵母都需要大量的繁殖，和高活性的代谢才能满足发酵的要求。在面制品中应用较多的是无水硫酸钙，啤酒中应用较多的是二水硫酸钙，主要是因为面粉改良剂中应用的无水硫酸钙可以吸收含多种易吸水成分的改良剂中的水分，而提高改良剂的保质期和功效。

3. 应用总结
    在硫酸钙在食品中应用都有以下共同点：
    ①都要溶于水形成离子形式后才发生作用；
    ②发生作用形式有：1.蛋白质作用引起溶解性蛋白质的沉淀；2.与高分子多聚糖作用改变多聚糖的结构使其溶解度减小而凝聚或沉淀；3.被生物吸收利用，提高生物活性，或直接作为酶制剂的辅基。
    ③单位质量内所需的硫酸钙质量少；
    ④硫酸钙中被利用的多部分是钙离子；
    ⑤应用的多数与生物大分子物质有关；
   ⑥单独作为营养强化剂提高钙离子含量。
    硫酸钙的各用途都是围绕上述原理进行组合产生的效果。

4. 新用途的可能方向

    硫酸钙的新用途也将会在上述应用总结而展开。

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