羧甲基纤维素钠（CMC简介）
羧甲基纤维素钠（简称CMC）是天然纤维素通过化学改性而制得的一种高聚合纤维醚，其结构主要是D－葡萄糖单元通过β（1→4）糖苷键相连接组成。其主要反应为：天然纤维素首先与NaOH发生碱化反应，随着氯乙酸的加入，其葡萄糖单元上羟基上的氢与氯乙酸中的羧甲基基团发生取代反应。
从结构式中可以看出每个葡萄糖单元上共有3个羟基，即C2、C3、C6羟基，葡萄糖单元羟基上的氢被羧甲基取代的多少用取代度来表示，若每个单元上的3个羟基上的氢均被羧甲基取代，定义为取代度是3，CMC取代度的大小直接影响到CMC的溶解性、乳化性、增稠性、稳定性、耐酸性和耐盐性等性能。一般认为取代度在0．6～0．7左右时乳化性能较好，而随着取代度的提高，其他性能相应得到改善，当取代度大于0．8时，其耐酸、耐盐性能明显增强。另外，上面也提到每个单元上共有3个羟基，即C2、C3的仲羟基和C6伯羟基，理论上伯羟基的活性大于仲羟基，但根据C的同位效应，C2上的－OH基更显酸性，特别是在强碱的环境下其活力比C3、C6更强，所以更易发生取代反应，C6次之，C3最弱。其实CMC的性能不仅同取代度的大小有关，也同羧甲基基团在整个纤维素分子中分布的均匀性和每个分子中羟甲基在每个单元中与C2、C3、C6取代的均匀性有关。由于CMC是高聚合线性化合物，且其羧甲基在分子中存在取代的不均匀性，故当溶液静置时分子存在不同的取向，当溶液中有剪切力存在时，其线性分子的长轴有转向流动方向的趋势，且随着剪切速率的增大这种趋势越强，直到最终完全定向排列为止，CMC的这种特性称为假塑性。CMC的假塑性有利于降低液态奶生产的能耗、利于均质和管道化输送，在液态奶中不至于口感过腻，利于奶液香气的释放。
CMC能与其他各种稳定剂（黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠、明胶、卡拉胶、淀粉、麦芽糊精等）进行复配使用并有协同增效作用。另外柠檬酸钠等螯合盐也可增强其黏度。CMC与其他稳定剂的协同增效效果见表一。
随着CMC技术的提高，CMC的取代度最高可达1．0以上，且取代的均匀性得到改观，CMC的耐酸、耐盐性能也得到较大的提高，CMC再也不是只有单一地应用于中性食品中，耐酸CMC现已广泛应用于酸性、高糖和含盐食品中，特别是酸性乳饮料中。
□CMC在酸性乳饮料中的应用
1．理论基础从结构式中可以看出，CMC上羧甲基羟基上的氢（Na＋）在水溶液中极易离出（一般以钠盐的形式存在），故CMC在水溶液中以阴离子的形式存在，即显负电荷，而具有两性性质的蛋白质在pH小于等电点时，其结合质子的－COO－基团的能力远大于－NH3＋基团给出质子的能力而显正电荷，在牛乳中80％的蛋白质为酪蛋白，而酪蛋白的等电点在4．6左右，一般的酸性乳饮料pH在3．8～4．2，故在酸性条件下CMC与乳蛋白能以电荷相吸的方式络合，形成较为稳定的结构，且能在蛋白质周围形成保护膜，CMC的这一性能我们称之为微胶囊包埋结合特性。
2．酸性乳饮料建议配方 （1）调配型酸性乳饮料基本配方（按1000Kg计）：
鲜牛奶（全脂奶粉）350（33）Kg
白糖50Kg
复配甜味剂（50倍）0．9Kg
CMC3．5～6Kg
单甘酯0．35Kg
柠檬酸钠0．8Kg
柠檬酸3Kg
乳酸（80％）1．5Kg
注：1）奶粉可用部分水解蛋白代替，控制蛋白质≥1％。
2）产品最终酸度控制在50～60°T左右。
3）可溶性固形物7．5％～12％。
（2）乳酸菌饮料配方（按1000Kg计）：
发酵乳350～600Kg
白糖60Kg
复配甜味剂（50倍）1Kg
CMC3．2～8Kg
单甘酯0．35Kg
柠檬酸钠1Kg
柠檬酸适量
注：用柠檬酸液调节奶液的酸度，产品最终酸度控制在60～70°T左右。
3．CMC的选择要点调配型酸奶饮料一般选择FH9和FH9特高（FVH9），FH9口感厚实，添加量0．35％～0．5％，而FH9特高较为爽口，且增调效果好，添加量为0．33％～0．45％。
乳酸菌饮料一般选择FL100、FM9和FH9特高（特殊工艺生产），FL100一般做口感厚实且保质期又长的产品，添加量0．6％～0．8％，FM9为使用最为广泛的产品，其口感厚实且产品稠度适中，产品又能达到较长的保质期，添加量0．45％～0．6％，FH9特高做乳酸菌饮料产品厚而不腻，且添加量可少、成本较低，适合做浓稠型的乳酸菌饮料，添加量0．45％～0．6％。
4．CMC的使用方法CMC的溶解：浓度一般按0．5％～2％的水溶液溶解，，溶解前最好与5倍以上的白砂糖干法混合均匀，然后再缓缓加入到65～70℃搅拌的热水中，最好用高速混料器溶解，待CMC溶解约15～20分钟后，通过胶体磨一遍，降温至20～40℃备用。
5．酸性乳饮料的工艺注意要点原料乳（包括复原乳）的质量：做酸性乳饮料不宜选用抗生素奶、乳房炎奶、初奶、末奶四种奶，这四种奶的蛋白组分发生了很大的变化，其抗温性、耐酸、耐盐性能也较差，且影响奶液的口感。另外，这四种奶含有大量的四种酶（脂肪酶、蛋白酶、磷酸酶、过氧化氢酶），这些酶即使140℃超高温也有10％以上的残留，在奶液贮存期间这些酶会复活。使奶液在贮存期间出现发臭、发苦、胀气等现象，直接影响产品的货架期，一般可以用75％的酒精等量实验、煮沸实验、测定奶液的pH和滴定酸度等到来选择检测原料奶，正常牛乳75％酒精实验、煮沸实验为阴性，pH在6．4～6．8之间，酸度≤18°T，当酸度≥22°T时煮沸发生蛋白凝结，pH＜6．4时多为初乳或酸败乳，pH＞6．8时多为乳房炎乳或低酸度乳。
1）调配型酸性乳饮料的工艺注意要点酸奶的制备：复原乳的制备：将奶粉缓缓加入到搅拌的50～60℃的热水中（控制用水量为奶粉量的10倍以上）充分溶解15～20分钟（最好用胶体磨过一遍）后，降温至40℃备用。
按CMC的使用方法准备好CMC溶液后加入到准备好的奶液中，充分搅拌均匀，然后用水粗定量（扣除酸液所占用的水量）。
将酸液缓缓的、连续的、均匀的加入到奶液中，注意控制加酸时间在1．5～2分钟之间，加酸时间过长，蛋白质在等电点停留太久，造成蛋白变性严重影响稳定性；过短，造成酸液分散时间太短，奶液局部酸度过大，蛋白变性严重，另外注意加酸时奶液和酸液的温度不宜过高，最好控制在20～25℃之间。
均质一般采用奶液自然温度即可，控制压力18～25Mpa。
杀菌温度：后杀菌产品一般用85～90℃、25～30分钟，其他产品一般用137～140℃、3～5秒的超高温灭菌方式。
2）乳酸菌饮料的工艺注意要点测定牛乳的蛋白质含量，添加奶粉使其牛奶的蛋白质在2．9％～4．5％之间，升温至70～75℃，调节均质机压力为18～20Mpa均质，然后用90～95℃、15～30分钟的巴氏杀菌，冷却至42～43℃后将制备好的菌种按2％～3％的量接种，搅拌10～15分钟关闭搅拌，保持恒温41～43℃发酵。当奶液酸度达到85～100°T时停止发酵，迅速通过冷板冷却至15～20℃倒缸备用。
如果奶中蛋白质含量较低则发酵奶的乳清太多，易出现蛋白絮状物，采用90～95℃的巴氏杀菌有利于蛋白质的适度变性，提高发酵乳的质量，若发酵温度太低或接种量偏少，将造成发酵时间太长，杂菌生长过多，影响产品的口味和货架期。温度太高或接种子量太大，造成发酵过快，乳清析出多或产生蛋白硬块，影响产品的稳定性。另外，在选择菌种时也可选择一次性菌种，但应尽可能选择后酸弱的菌种。
将CMC液降温至15～25℃与奶液混合均匀并用水粗定容（扣除酸液所占用的水量），然后将酸液缓缓的、连续的、均匀的加入到奶液中（最好用喷淋法加酸）。搅拌均匀备用。
均质一般采用奶液自然温度即可，控制压力15～20Mpa。
杀菌温度：后杀菌产品一般用85～90℃、25～30分钟，其他产品一般用110～121℃、4～5秒或95～105℃、30秒的超高温灭菌方式。
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