瓜尔豆胶的特性及其在食品工业中的应用

瓜尔豆胶的特性及其在食品工业中的应用

摘 要:综述了瓜尔豆胶的组成、结构、性质、制备和在食品工业中的应用现状 ,并对其作为植物籽胶多糖类食品 添加剂在我国的发展前景进行了分析。

0 前 言

则由单个的αD 半乳糖以(1 →6) 键与主键相连接。

瓜尔豆胶是目前国际上较为廉价而又广泛应用 的亲水胶体之一 ,来源于南亚干旱和半干旱地区广 泛栽培的一年生草本抗旱农作物 Cyam opsis te

t ragonolobus 。自 1993 年瓜尔豆胶打入中国市场以

来 ,由于其优良的特性和较低廉的价格 ,使其近年来 正逐渐成为中国食品工业中用量最大的增稠剂之 一。本文依据国内外文献报道和作者自己的研究应 用情况 ,综述了瓜尔豆胶的组成、结构、性质、制备和

2

在主键上平均每两个甘露糖单位中有一个半乳糖单 位在 C 6 位与之相联 ,甘露糖对半乳糖之比为 1 . 8∶ 1 (约为 2∶1) ,与其说在每两个甘露糖单位中的第二 个上有规律地分布有一个半乳糖侧键基团 ,倒不如

说半乳糖的分布是随意无规则的 ,因为在其主键的 有一些区段上并没有半乳糖 ,而在另一些部分则是 高取代区 ,尤其在离子强度很低的情况下 ,这种均匀 无分支的区段被认为能与黄原胶形成聚合物 ,结果 产生弱的粘度增效作用。与大多数相对分子质量较 高的聚合物一样 ,瓜尔豆胶及其衍生物呈假塑性的 流变性。但是 ,它们的假塑度没有象黄原胶那样大 ,

2

在食品工业中的应用情况 ,并对其作为植物籽胶多 糖类食品添加剂在我国的发展前景进行了分析。

1 瓜尔豆胶的结构组成

() Guaran

而这两种聚合物结合起来 ,就会有助于乳制品之类

～3 ] 瓜尔豆胶中有功能作用的多糖是瓜 尔 糖 产品的稳定 [ 1。

) βD (

,其主键为 1 →4 2 2 2甘露糖单位 , 侧键

— 26 —

2 瓜尔豆胶的物理化学特性

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瓜尔豆这种豆科植物主要生长在印度和巴基斯

坦等地的干旱和半干旱地区 , 果实一般含 14 %～ 17 %的豆壳 ,35 %～42 %的胚乳和 43 %～47 %的胚

芽。瓜尔豆胶系由瓜尔豆的种子去皮去胚芽后的胚 乳部分经清理、干燥粉碎后加水、再进行加压水解后

[ 4 ]

用 20 %乙醇沉淀 , 离心分离后干燥、粉碎而得 。

商品胶一般为白色至浅黄褐色自由流动的粉末 ,接

近无臭 ,也无其它任何异味 ,一般含 75 %～85 %的

多糖 ,5 %～6 %的蛋白质 ,2 %～3 %的纤维及 1 %的

灰分。瓜尔豆胶是良好的增稠剂 ,根据其粒度和粘 度可分为不同的等级。

瓜尔豆胶是中性多糖 ,相对分子质量约 20～30

万 ,在冷水中就能充分水化(一般需 2 h) ,能分散在 热水或冷水中形成粘稠液 ,1 %水溶液的粘度在 4～ 5 Pa·s 之间 ,具体粘度取决于粒度、制备条件及温 度 ,

为天然胶中粘度最高者。分散于冷水中约 2 h

后呈现较强粘度 , 以后粘度继续逐渐增大 ,24 h 达

到最高点 ,粘稠力为淀粉糊的 5～8 倍。加热则迅速 达到最高粘度 ,胶溶液的粘度随胶粉粒度直径的减 小而增加;水化速率则随温度的上升而加快 ,如果经 85 ℃制备 ,10 min 即可充分水化达到最大粘度 ,但

长时间高温处理将导致瓜尔豆胶本身降解 ,使粘度 下降。瓜尔豆胶溶液 p H 在 8～9 时可达最快水化

速度 ,然而大于 10 或小于 4 则水化速度很慢 [ 5 ] 。因

此 ,在应用时应等瓜尔豆胶充分水化后再调节溶液 的p

H 值。同样 ,溶液中有蔗糖等其它强需水剂存 在时 ,也

会导致瓜尔豆胶的水化速率下降。实际应 用中 ,也应等瓜尔豆胶充分水化后再添加蔗糖。一 般而言 ,0 . 5 %以上的瓜尔豆胶溶液已呈非牛顿流体 的假塑性流体特性 ,具有搅稀作用。瓜尔豆胶的水 溶液为中性 ,p H 变化在

3 . 5～10 范围内对胶溶液的 性状影响不很明显 ,一般

在 p H 3 . 5～6 . 0 范围内随 p H 降低粘度也有所降低 ,p H 3 . 5 以下粘度又增大 ,

在 p H 为 6～8 范围内其溶液粘度可达到最大值 ,p H 在 10 以上则粘度迅速降低。 瓜尔豆胶是一种溶胀

高聚物 ,对它来说水是唯

一的通用溶剂 ,不过也能以有限的溶解度溶解于与

水混溶的溶剂中 ,如乙醇液中。此外瓜尔豆胶具有

良好的无机盐类兼容性能 ,耐受一价金属盐 ,如食盐

等的浓度可高达 60 % ;但高价金属离子的存在可使

溶解度下降。在控制溶液 p H 的条件下 ,瓜尔豆胶

能与交联剂 ,如硼酸盐、金属离子等反应 ,可生成稍

带弹性的粘质 ,瓜尔豆胶还能形成一定强度的水溶 性薄膜。与其他多糖类物质一样 ,瓜尔豆胶及其衍

生物在

p H 3 或以下的酸性溶液中会降解 ,被水解的 是糖苷键

, 结果粘度急速丧失。在轻度偏碱的 p H 值下

,链段还原末端β2位的切断反应 ,使链缓慢缩 短

,这一过程比酸水解要慢。瓜尔豆胶加热至很高 温度时可导致热降解

,瓜尔豆胶溶液加热至 80～95 ℃并持续一定时间 ,就可丧失粘度。

瓜尔豆胶是直链大分子 ,链上的羟基可与某些 亲水胶体及淀粉形成氢健

,瓜尔豆胶与小麦淀粉共 煮可达更高的粘度

,瓜尔豆胶能与某些线型多糖 ,如 黄原胶、琼脂糖和

κ2型卡拉胶相互作用而形成复合 体

,瓜尔豆胶与黄原胶有一定程度的协同作用 ,但与 卡拉胶则无协同效应。这种相互作用比之槐豆胶则

相对较弱。在低离子强度下

,与阴离子聚合物和阴 离子表面活性剂配合后有增强粘度的协同作用。这

些阴离子化合物被吸附在中性聚合物上

,并因此而 扩大了瓜尔豆胶的分子。这是在所吸附的带阴离子

的功能基团之间发生相互排斥的结果。如加入电解

质

,导入相反的离子则中和了阴离子电荷 ,并因而破 坏了协同作用。

3 瓜尔豆胶在食品工业中的应用

瓜尔豆胶与大量水的结合能力 ,使它在食品工

业中有着广泛的应用。在食品工业 ,瓜尔豆胶主要

用作增稠剂、持水剂

,通常单独或与其它食用胶复配 使用。用于色拉酱、肉汁中起增稠作用

,用于冰淇淋 中使产品融化缓慢

,面制品中增进口感 ,方便面里防 止吸油过多

,烘焙制品中延长老化时间 ,肉制品内作 粘合剂

,也用于奶酪中增加涂布性等。在几种常见 食品中的具体应用如下。

冰淇淋:少量瓜尔豆胶不能明显地影响这种混 合物在制造时的粘度

,但能赋予产品滑溜和糯性的 口感。另外一个好处是使产品缓慢融化

,并提高产 品抗骤热的性能。用瓜尔豆胶稳定的冰淇淋可以避

免由于大冰晶生成而引起颗粒的存在。

罐头食品:这类产品的特征是尽可能不含流动 态的水

,瓜尔豆胶则可用于稠化产品中的水分 ,并使 肉菜固体部分表面包裹一层稠厚的肉汁。特殊的、

缓慢溶胀的瓜尔豆胶有时还可以用于限制装罐时的

粘度。

奶 酪: 在软奶酪加工中 ,瓜尔豆胶能控制产品 的稠度和扩散性质。由于胶能结合水的特性

,使产 品能更均匀地涂敷奶酪

,有可能带更多的水。

调味汁和色拉调味品: 在调味汁和色拉调味品 中 ,利用了瓜尔豆胶在低浓度下产生高粘度这一基 本性质 ,使得这些产品的质构和流变等感官品质更

优。

化学改性可使瓜尔豆胶改变在溶剂中的分散状

况 ,粘度、水化速率、溶液透明度等特性。产品有离

子型的羧甲基瓜尔胶钠( CM G) 和非离子型的羟丙

基瓜尔胶( HP G) 等。

瓜尔豆胶在食品生产加工领域被广泛使用 ,其

市场广阔。表 1 为美国食品药物管理条例规定的瓜

尔豆胶在食品生产中的应用实例及其最大添加量。

表 1 瓜尔豆胶在食品生产中的应用及添加量 食品种类 瓜尔豆胶的最大添加量(g/ kg) 牛奶制品 6 果酱和果子冻 10

烘焙食物 3 . 5

干 酪 8

脂肪和油 20

肉汁和调味汁 12

加工的蔬菜和蔬菜汁 20

汤和汤的调制品 8

早餐面食 12

其它食品 5 目前 ,我国年需增稠剂 4 万多吨 ,而国内实际产 量只有 1 万多吨 ,天然植物胶的产量更少 ,这使得多

年来我国只能每年从国外进口大量的瓜尔豆胶等天

然植物胶来满足国内市场的需求。因此 ,我国每年

都花费大量的外汇。由于瓜尔豆主要种植在印度和

巴基斯坦的干旱和半干旱地区 ,“靠天吃饭”, 自

1993 年瓜尔豆胶进入我国市场以来 ,其供应量不很

稳定 ,导致市场价格的较大波动。另外瓜尔豆胶作

为一种增稠剂 ,性能稍逊于黄原胶和结冷胶等微生

物胶体 ,如耐热性、耐酸性等性能不是十分理想 ,不

溶性杂质含量高 ,粘度和质量不很稳定等。这些问

题使得瓜尔豆胶在食品生产应用时有一定的局限

性 ,但是瑕不掩瑜 ,目前瓜尔豆胶的价格只有结冷胶

等胶体价格的约 1/ 10 ,显然在一般情况下 ,性价比

要明显高于它们 ,这也是瓜尔豆胶目前已成为中国

食品工业中用量最大的增稠剂之一的主要原因。此

外我国有关部门从 20 世纪 90 年代起 ,就从国外引

进瓜尔豆种子在我国部分地区试种 ,但因为气候差

异 ,管理不当等原因 ,大多没有获得成功。前不久海

南省传来好消息: 瓜尔豆在琼山市灵山镇试种喜获

成功 ,该省有关农业专家乐观地认为 ,瓜尔豆今后可

以在海南全年大面积种植 ,成本低、效益好 ,有很好

的开发前景。无疑 ,这预示着瓜尔豆胶将在我国有

着更为广阔的发展前景。

参考文献:

[ 1 ] 林少雯. 国际食品添加剂工业中多糖胶质的发展趋势[ A ] . 第二 届中国国际食品添加剂学术交流会[ C] . 上海 ,1998 .

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[ 2 ] TA KO M ,NA KAMULA S. Synergistic Interaction between Xan 《中外食品加工技术》(原《食品文摘》) 2003 年征订启事 为了适应新的形势《,食品文摘》从 2003 年 起更名为《中外食品加工技术》,并实施全新改 版。在保留《食品文摘》风格的基础上, 融入原 商业部“全国食品情报中心站”内部刊物《中外 食品信息》的内容。 ? 包括四大板块 , 即导向性综合信息板 块、新技术和加工工艺板块、译文和专利汇编板 块 ,以及读者服务专栏板块。增加了发展导向、 网络世界、企业天地、供求信息、高新技术、生物 技术、功能食品、新兴食品、特种加工等栏目,突 出了农副产品深加 工和食品安全等热门领域。 ? 办刊方向全面贴近农产品加工和食品 工业的发展战略, 增加海内外农副产品深加工 和食品加工技术方面的信息量; 以发表现代食 品工业领域的最新成果、加工技术信息和应用 成果为重点,是政府部门进行区域经济规划的 决策参考,是食品企业开拓商机、进行产业结构 调整的实用指南,也是科研机构、大专院校研发 新产品、新技术 的重要参考。 ? 2003 年《中外食品加工技术》, 以中国 食品杂志社直接发行为主, 杂志为月刊, 每月 8 号出版,大 16 开,2003 年增加彩页数量。改版 后每期定价仍然 10 元, 全年订价 120 元; 每次 另加收挂号邮寄费 2 . 5 元, 总费用 150 元。请 新老订户直接向中国食品杂志社订阅, 漏订者 可与编辑部随时联系补订。 文章出自：丰和食品添加剂（瓜尔豆胶、刺槐豆胶、海藻酸钠http://www.fhsp88.com） 魏华压滤机（压滤机、板框式压滤机、箱式压滤机http://www.hnwhylj.com）

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