果膠的秘密—教你如何輕鬆成膠

不知道大家有沒有一樣的經驗,發現自己手中滿滿的愛玉過一段時間會越變越少,甚至消失了。

大家想想為什麼媽媽買的愛玉不見了呢?難道是阿飄喝掉了嗎?

別緊張!今天小編 Agi 要來告訴你藏在其中的秘密,幫你解開對愛玉的懷疑。

愛玉成膠的關鍵—什麼是果膠?


在告訴你愛玉消失的原因前,我先來問問大家,為什麼看似普通的種子卻可以搓揉成愛玉?

果膠是一種由半乳糖醛酸所組成的高分子化合物,當部分的半乳糖醛酸變成甲酯化α—1,4一D一聚半乳糖醛酸時,會影響果膠的凝膠狀態

其實,愛玉種子富含「果膠」,在之前的貼文「關於果膠的5️⃣個必備小知識」中有提到,果膠是一種由半乳糖醛酸組成的高分子化合物。

在特定的環境下部分半乳糖醛酸的羧基(-COOH)會和甲醇作用產生甲氧基化(或稱甲基酯化),使部分的半乳糖醛酸變成甲酯化的α—1,4一D一聚半乳糖醛酸。

簡單來說,果膠形成凝膠的狀態與甲酯化的比率(甲氧基化的程度)有關。

一般根據甲酯化的比率又可以將果膠分成「高甲氧基果膠(HMP)」和「低甲氧基果膠(LMP)」兩種。

高低甲氧基,成膠的契機—果膠有哪些?


現在你已經知道果膠分成高甲氧基果膠(HMP)和低甲氧基果膠(LMP)了,他們到底差別在哪裡呢?該怎麼區分?

小編 Agi 做了大家最愛的高低果膠PK圖,讓大家輕鬆搞定。

高甲氧基果膠,甲氧基含量>7%,不易凝膠,膠體不易解離
低甲氧基果膠,甲氧基含量<7%,易凝膠,但膠體較易解離

了解不同果膠的差異後,你知道果膠是怎麼成膠的嗎?

我用大家常見的果醬和愛玉當作例子來解釋吧!

果膠的成膠契機與方式

低甲氧基果膠的成膠

首先,先來說說以低甲氧基果膠成膠的愛玉是怎麼變成愛玉凍的吧!

  1. 在搓洗愛玉時,果膠會先從愛玉子溶出來
  2. 愛玉子本身含有的果膠酯酶(pectinesterase)會與高甲氧基果膠作用,將甲氧基脫去後變成了低甲氧基果膠
  3. 低甲氧基果膠會與水中的二價金屬離子(如:鈣離子及鎂離子)交互作用形成架橋而成膠,幫助凝膠的堅實性,我們稱為「交聯反應

這就變成我們愛吃的愛玉凍了。

鈣離子和果膠透過離子交互作用形成架橋(cross bridge),進而形成凝膠。

高甲氧基果膠的成膠

再來,我們來關心以高甲氧基果膠製作的果醬是怎麼成膠的吧~

高甲氧基果膠是利用果膠之間形成的氫鍵來產生凝膠結構,凝膠過程中必須添加適量的「酸」和「糖」來協助凝膠的穩定性。

  • 一般 pH 值落在 2.8~3.5 是最好的酸度範圍,酸可以抑制果膠上的羧基(-COOH)解離,使果膠分子間形成一定數量的氫鍵。
  • 糖則會與果膠相互競爭環境中的水分子,減少了水分子與果膠形成氫鍵的機會,更有利於果膠分子間的交互作用,讓果膠本身能形成足夠的氫鍵來維持凝膠的結構

這就是為什麼我們DIY果醬要加酸加糖到一定的酸度和甜度的原因啦!

加入酸防止果膠上的COOH解離、並加入糖在環境中搶水,讓果膠自行形成內部氫鍵而形成凝膠。

大家看完是不是眼花撩亂了呢?

貼心的小編 Agi 幫大家做一個整理,讓大家輕鬆吸取果膠成膠的精華。

高甲氧基果膠需要糖、酸協助成膠變成吃吐司必搭的果醬,低甲氧基果膠需要二價金屬離子協助成膠變成大家最愛的愛玉

化腐朽為神奇—你所不知的果膠酵素


咦?!為什麼愛玉放一段時間會變成一灘水?

因為愛玉子本身的聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase)和果膠酯酶(pectin eaterase)會影響低甲氧基果膠與二價金屬離子形成的網狀結構,使愛玉凍的水份逐漸析出,沒辦法維持凝膠狀態,我們稱為「離水現象」,這就是媽媽買的檸檬愛玉沒有愛玉的原因。

等等,你說什麼蔓越莓會分解什麼?不是不是!我說的是聚半乳糖醛酸酶

這邊小編要來告訴大家神秘的果膠酵素們。

沒錯!果膠酵素主要分成三種,分別是果膠酯酶(pectin eaterase)聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase)、果膠裂解酶(pectin lyases),接下來,讓我用生活中常遇到的經驗來跟大家解釋果膠酵素對我們生活的影響吧!

愛刷存在感的果膠酵素—生活中果膠酵素會做些什麼?


不知道大家有沒有自己在家釀造水果酒的經驗呢?

你有聽說製作水果酒果容易產生甲醇嗎?真的嗎?

水果酒中有甲醇?

其實,製造水果酒時水果本身的果膠酯酶(pectin eaterase)會水解果膠上的甲氧基(-OCH3),使果膠變成低甲氧基果膠或果膠酸,而這個過程會導致甲醇的產生,這就是製造水果酒容易產生甲醇污染的主要原因。

製作水果酒時,果膠酯酶(pectin eaterase)會水解果膠上的甲氧基(-OCH3), 變成低甲氧基果膠或果膠酸,而這個過程會導致甲醇的產生

沒有釀過水果酒沒關係!

那你知道為什麼水果變成熟,果肉會越來越軟嗎?

原因是聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase)會水解果膠、果膠酸上的α-1,4糖苷鍵,產生半乳糖醛酸

水果是透過果膠維持水果硬度,當果膠被聚半乳糖醛酸酶水解時,會使水果的果肉發生軟化現象,這就是水果變成熟果肉越來越軟的原因。

但其實在果汁製作上,聚半乳糖醛酸酶是很好的果汁澄清劑,因為它可以把造成果汁混濁的物質(也就是果膠)去除,讓果汁變得更澄清,除此之外,聚半乳糖醛酸酶也可以同時降低果汁濃稠度,大大提高果汁的回收率

讓果汁更多的方法

最後要跟大家說說不常見但是在商業上很實用的果膠裂解酶(pectin lyases)

果膠裂解酶在食品工業上,主要是用來提高果蔬汁、果酒的澄清及果汁提取量,它可以高甲氧基果膠上甲酯基旁的醣苷鍵分解而不會產生甲醇,這種酵素只能從黑麴菌或是絲狀的真菌得到果膠裂解酶。

聚半乳糖醛酸酶會讓成熟的水果變軟爛,果膠裂解酶只能從黑麴菌或是絲狀的真菌獲得,不過他們都能讓果汁變得更澄清還有增加果汁提取量喔!

你可能聽過水果酒中有甲醇殘留,那平常喝的檸檬愛玉又是怎麼從愛玉子變成愛玉凍的呢?

透過今天小編 Agi 的解釋,你知道果膠的小知識了嗎?

喜歡的話分享給身邊愛喝檸檬愛玉的朋友吧!

延伸貼文 #說點食話046 關於果膠的5️⃣個必備小知識

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那我們下週見啦~

參考資料:

食品化學(新文京)

Chemistry and Function of Pectins.

Synergistic Gelation of Alginates and Pectins.

Characterization of Pectins.

Ionic Effects on the Conformation, Equilibrium, Properties, and Rheology of Pectate in Aqueous Solutions and Gels.