植物胶的食品应用及特点

二、植物胶

1.果胶

果胶（pectim）一词，早在1825年代表植物特有的一族细胞壁多糖，后来把多聚糖醛酸化合物称为果胶。果胶在未成熟的果实、蔬菜中具高度甲酯化的不溶于水的果胶物质，随着果实组织成熟，呼吸代谢改变，果胶酯酸在果胶甲酯酶的作用下，甲酯基可全部脱去形成果胶酸。果胶是一条由α-1.4糖苷键连接起来的半乳糖醛酸链构成的。半乳糖醛酸链被部分酯化成甲酯。果胶分子质量可高达2×10⁵Da，相对聚合度超过1000单位（图7-9）。果胶液是黏稠的，但不是有效的增稠剂。含钙量高的水会降低果胶溶解性能，在pH2.5～4.5时，高酯果是稳定的。当pH＞4.5，就会发生半乳糖醛酸主链解聚，但低脂果胶在高pH时更为稳定。果胶热稳定，但在高温下会发生解聚，当体系的水分活度由于加糖而降低，热稳定得到改善。

图7-9　果胶甲酯化的半乳糖醛酸长

商品生产果胶始于20世纪40～50年代，主要原料来自苹果渣和柑橘皮。果胶的生产经过抽提、分离、纯化、离析与干燥、碾磨等过程。2％被认为是果胶的极限浓度。果胶是食用的，果酱、果冻和蜜饯制品代表了果胶的传统应用。果胶在焙烤夹心料中起着热稳定和松软作用；果胶用于糖果制品中，作为一种质量构建调节剂，改变风味。糖衣覆盖小甜点和蛋糕，既好看又妨止脱水且能延长货架保质期。此外，果胶作为一种增调剂更广泛地被用于饮料和软饮料中。

2.豆胶

（1）瓜尔胶

瓜尔胶（guar gum），主要来源于印度和巴基斯坦半干旱地区的一种草本作物瓜尔豆（Cyamopis tetragnoloba），70年代引入我国云南栽种。瓜尔豆的豆粒含有35％～42％胚乳（即瓜尔胶）和43％～47％子叶与胚芽（即胚体）。吸胀的瓜尔豆用机械方法将豆壳、胚乳、胚体分离，再将胚乳部分干燥、分碎，即得灰白色的瓜尔胶粉。

瓜尔胶是线状半乳甘露聚糖，它是β-1，4-D吡喃甘露糖单位构成，主链上每隔一个糖单位连接一个α-1，6-D吡喃半乳糖，分子量约22万Da。实际上，半乳糖在甘露糖主链上的分布是不匀的，理想的结构如图7-10所示。

图7-10　瓜尔胶化学结构(www.xing528.com)

瓜尔胶能溶于冷热水，呈半透明的黏稠溶液。瓜尔胶是黏度最高的天然胶体之一，黏度可达10Pa·s以上，但胶液黏度随温度增加而增加，且具有很好的剪切稳定性。由于瓜尔胶的高黏度特性，在食品工业上主要用作增稠剂，稳定性持水剂；并作为油田开采油井水基压裂液之用。

（2）槐豆胶

一种乔木豆角槐（Ceratonia Siliqua）或槐树（Sorphora japonca）广布世界各地，其豆粒年产量在3万t，也是食用豆胶主要来源。我国在70年代分析了许多豆科植物种子，包括槐树豆，田菁（Sesbania Cannbina）、腊肠豆（Cassia f istusa）、决明（C.tora）等的胚乳，含胶量占种子的总量23％～55％，其成分为半乳甘露聚糖。

槐豆胶的化学结构也是以β-1，4键相连的D-甘露聚糖为主链的半乳甘露聚糖，支链是单个的D-半乳糖通过α-1，6键与甘露聚糖为主链相连，但连接的半乳糖支链数量相比瓜尔胶少约一半。商品刺槐豆胶，一般有70％～85％的多糖，2％～8％的蛋白质，1％～4％的纤维素及1％的灰分。天然刺槐豆胶的相对分子量为30～36万Da。槐豆胶的半乳糖支链数量少，但与琼脂、卡拉胶、黄原胶等亲水胶有良好的凝胶协同效应。槐豆胶主要用于食品之中。

3.树胶

（1）阿拉伯胶

阿拉伯胶（gum arabic）是最广泛应用的树胶，也是最古老的商品。阿拉伯树胶来源于豆科金合欢树（Acacia spp）的树干渗出物，所及树种很多，如A.Senegal树每年可分泌采割1～2kg。阿拉伯胶是以阿拉伯半乳聚糖为主的多支链的大分子多糖，相对分子量为50～100万Da，其基本单元是由D-半乳糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖和D-葡萄糖醛酸组成。阿拉伯胶也是食品工业中用量很大的水溶性胶之一，目前，世界每年用量仍保持在4～5万t。

（1）黄蓍胶

黄蓍胶（gum tragacanth），来源于豆科灌木黄蓍属（Astragalus）树种，如A.gumm ifer和A.m icrcephalus，它们生长在伊朗、土耳其和叙利亚干燥山区，在夏季割树干或根部，在切口分泌出胶状物，变硬后采收。黄蓍胶是一种对伤的反应的代谢分泌物，为复杂的多支链的弱酸性多糖，相对分子质量约84万Da。基本组成分为L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-木糖，L-岩藻糖、L-鼠李糖和D-半乳糖醛酸，以α1，4键相连的D-半乳糖残基重复片段为主链并以1，6键连接D-半乳糖残基或以D-木糖1，3键连到主链上的短侧链。黄蓍胶有很高的溶液黏度，对酸、热及乳化都稳定，主要用于制药及食品工业。

4.魔芋胶

魔芋胶（elephant-footyan）来源于魔芋属（Amorphophallus）植物的块茎，全世界有163种，我国有21种，分布于两广、川滇。魔芋胶的葡甘聚糖由分子比1：1.5～1.6 I（花魔芋）或1：1.69I（白魔宇）的葡萄糖和甘露糖残基通过β（1→4）糖苷键聚合而成，主链每32～80个糖残基有一个支链，每支链有几个至几十个糖残基，由β（1→3）糖苷键组成。

魔芋胶易分散于水，呈假塑性液体，即有剪切变稀的性质，对热有相对稳定性与可逆性，而且有很强的凝胶性。魔芋胶主要用于食品原料和食品添加剂。在医药保健上，它是一种优良的水溶性膳食纤维，具有防治便秘、降血脂、降血糖、减肥、排毒等功效。