β-葡聚糖的凝胶特性及在食品中的应用

２００７年１２月　广西轻工业　ＧＵＡＮＧＸＩ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＬＩＧＨＴ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　食品与生物　第１２期（总第１０９期）　ｐ一葡聚糖的凝胶特性及在食品中的应用　黄宇彤　，黄国宏　（１．广西轻工产品质量监督检验站，广西南宁５３００３１：２．广西职业技术学院，广西南宁５３０２２６）　【摘　要】概述了Ｂ一葡聚糖的凝胶机理、凝胶特性及其在食品加工中的应用。　【关键词】　Ｂ一葡聚糖；凝胶机理；凝胶特性　【中图分类号】￥８１６．６　【文献标识码】　Ａ　１前言　Ｂ一葡聚糖除具有抗肿瘤活性、抗放射作用、抗炎作用外，　还具有抗衰老、抗凝血、抗溃疡、降血脂、降血糖以及促进伤口　愈合等重要生理功能，是一种良好的生物效应调节剂［ＢＲＭｓ】，　因而成为近年来研究的热点【１．　。Ｂ一葡聚糖是一种线性非淀粉　多糖，广泛存在于众多的细菌、真菌、蘑菇、海藻和高等植物中。　ｐ一葡聚糖的构成单体为ｐ—Ｄ一吡喃葡萄糖，通过ｐ一（１—３）　和Ｂ一（１－４）糖苷键连接起来，形成一种高分子的聚合物。由于　它具有吸水溶胀能力，在水中有良好的持水性，溶于水后能形成　高粘度的溶液，因此已作为增稠剂、悬浮剂、胶凝剂和稳定剂在　食品工业中广泛应用。作为一种新的天然多糖类食品凝胶，　Ｂ一葡聚糖功能独特，经济价值大，正日益受到重视。　２　Ｂ一葡聚糖的凝胶机理及凝胶特性　凝胶现象是多糖的一个共有现象，它会影响部分食品的质　地，如果冻、布丁等。Ｂ一葡聚糖的悬浮液经加热可形成无颜色、　无气味、无味道的凝胶，它不同于一般的胶凝剂，除加热外还需　要其它条件（如加热后冷却，ｃａ　的存在，或特定的ｐＨ值和蔗　糖浓度）使之形成凝胶。Ｂ一葡聚糖具有的独特的凝胶特性，使　它在食品工业中具有特殊用途。　２．１　Ｂ一葡聚糖的凝胶机理　Ｆｕｎａｍｉ　Ｔ和Ｔａｄａ　Ｔ分别从不同角度对Ｂ一葡聚糖凝胶　机理进行了研究　。前者对Ｂ一葡聚糖凝胶的粘弹性研究发　现，热不可逆胶的过渡温度与Ｂ一葡聚糖浓度有关，而热可逆　胶的则与浓度无关。增加Ｂ一葡聚糖浓度，会降低热不可逆胶　的成胶温度（８０℃），减少终了胶体中热可逆成分的量，这说明温　度低于８０￣Ｃ时，Ｂ一葡聚糖浓度增加，会加快胶体粒子在连接区　中憎水基之间的相互作用。后者采用动力学粘弹性分析和小角　ｘ一衍射研究Ｂ一葡聚糖胶化机理和静态网络时发现，在ｐ一　葡聚糖的０．０１ＮＮａＯＨ溶液（逐步对半稀释）中，胶化是通过结　构不同到结构同一的转变来进行的，该转变和分子间连接的分　裂（分化度１．４）有关。这说明，Ｂ一葡聚糖凝胶是同等级网络结　构，相邻十字点之间的距离和糖链连接长度有关。　２－２　８一葡聚糖的凝胶特性　Ｂ一葡聚糖加热至不同温度时，可以形成性质完全不同的　凝胶。加热５５—６５＂（２冷却至４０＂（２以下所形成的凝胶是热可逆　【作者简介】黄字彤，女，工程师，从事轻工产品检验与分析工作。　【文章编号】　１００３—２６７３（２００７）１２—００１３—０２　的，其强度较低，性质介于琼脂的脆性与明胶的弹性之间，因此　被称为低固定胶（１ｏｗ　ｓｅｔ　ｇｅ１）；第二种凝胶与琼脂不同，它是热不　可逆的，在加热至８０￣Ｃ左右时。不会随加热温度的升高而回复　为液态，结构坚实并具有高弹性，被称为高固定胶（ｈｉｇｈｓｅｔ　ｇｅ１）。　强度低的热可逆胶和强度高的热不可逆胶，凝胶强度取决于成　胶的浓度、温度、加热时间、酸碱度等。浓度越高，温度　（８０—１３ｏｏｃ）升高，加热时间长，凝胶强度大。与其它食品凝胶相　比，其优点是：高热稳定性，凝胶的熔点高达１４０＂（２；优良的耐冷　冻解冻性，凝胶冷浆解冻后仍然保持凝胶（但发生脱水收缩，加　入１０％一３０％的蔗糖可有效抑制其脱水，不降低凝胶强度），且　强度加大，可用于食品冷藏；成胶条件单一，Ｂ一葡聚糖仅需加热　到８０。ｃ以上即可成胶；脂肪包容性好（以均质方式在Ｂ一葡聚　糖分散液中加入３０％的油脂，可加热成胶）；成膜性好，可制成食　品膜　。Ｚｈａｎｇ　Ｈ等用差示扫描量热法（Ｄｓｃ）研究Ｂ一葡聚糖的　胶化过程发现，只有ＤＳＣ曲线在１４０＂（２—１６０＂（２有吸热峰（胶体　熔化导致），反应Ｂ一葡聚糖在水悬浮液中的热性质【句。加热速率　和分散方法对Ｂ一葡聚糖水溶液扩散的胶体特征也有影响。　Ｆｕｎａｍｉ　Ｔ等用动力弹性测量法研究加热速率对胶体性质的影　响时发现＇由于Ｂ一葡聚糖粒子间热可逆成分在胶体系统中用　氢键连接完成，所以动态储存系数（Ｇ’）随着加热速率的增加而　增加。若在５５。ｃ下维持时间更长，则Ｇ’减少。分散介质为碱或　水时，前者的Ｇ’要大于后者　。Ｂ一葡聚糖相对分子质量对凝胶　的形成也有一定的影响，相对分子质量低易形成凝胶　。申瑞玲　等将相对分子质量为３．４０　Ｘ　１０５的Ｂ一葡聚糖配成质量分数　为５％的溶液，在８０￣Ｃ将其溶解，在４￣Ｃ的冰箱中放置１２　ｈ之　后，就形成凝胶，用差示扫描量热法（ＤＳＣ）观察了它的溶解情况，　质量分数５％的Ｂ一葡聚糖形成的凝胶在温度为　６９．４９１—８１．２７５ｏＣ之间有吸热峰，峰值为７５．０２４ｏＣ。在７０—８０℃　的范围内可以溶解，并且在冷却时能够再形成新的凝胶，这说　明这种胶是热可逆凝胶　。ｐＨ对凝胶强度也有一定的影响。Ｂ一　葡聚糖在３．０—９．５的很宽ｐＨ范围内加热都能形成高固定胶。　这一点与琼脂在ｐＨ＜４．５的酸性环境下不能形成凝胶的性质　有所不同。形成的凝胶在ｐＨ３处强度最大，随着ｐＨ继续增加，　凝胶强度几乎不变。当ｐＨ高于１　０时凝胶强度有所下降。ｐＨ　超过１２后其水悬浮液就不再形成凝胶。离子类型对凝胶强度　也有一定的影响，Ｂ一葡聚糖凝胶的强度随钙离子的添加量的　１３　维普资讯 http://www.cqvip.com

增加而增加。　鲜和保型效果。加工时外观不凹陷，加工后保湿性良好，即使进　行冷藏也不会产生老化发沙现象，使用量一般０．１—０４％。１３一　葡聚糖用于流动性馅心，由于胶凝作用可使其保持适当的形　状，便于操作。改变其添加量可对其硬度和保型性进行调节。如　蜂蜜、奶油、沙司类风味馅心，使用量一般为２－５％。　３．５在新型食品中的应用　３　Ｂ一葡聚糖在食品中的应用　Ｂ一葡聚糖由于其良好的加工适应性而被广泛地应用于　食品工业各个领域。各种适用于不同食品的特殊制剂已得到开　发应用滴品化）。Ｂ一葡聚糖在食品中的应用方法主要有两种。　一是作为食品的组分，利用其独特的胶凝特性可以改善原有食　的提高食品的品质，改善食品的口感。　Ｂ一葡聚糖可以用于生产新的食品，如制做面条形状的豆　品品质或开发新型食品；二是作为食品添加剂使用，可以极大　３．１在肉制品中的应用　腐（豆腐面），这种豆腐面可冷冻，冷藏保存，再经加热烹煮也不　会变形或熔化。还可用于制做绿茶风味的果冻，这种果冻可冷　冻保藏，食用前以微波加热。另外将蜂蜜等粘稠配料与Ｂ一葡　聚糖混合制成片或粒状，能方便地使用于三明治馅中嘲。　用Ｂ一葡聚糖替代部分淀粉后，克服了因淀粉持水性差造　成肉制品表面失水而形成的硬膜，并提高了制品的脆度、弹性、　胶粘性、咀嚼性等质构参数和口感评分，总的可接受性均比高　淀粉肉制品显著提高了。当Ｂ一葡聚糖在肉制品中的含量在４　％左右时，质构和口感的参数值都达到最高，可见，Ｂ一葡聚糖是　较理想的淀粉替代物。由于Ｂ一葡聚糖有较强的持水能力，又　可以提供脂肪样的口感，而且在人的消化系统中不会被吸收。是　一种非常理想的肉制品的填充剂，同时它具有膳食纤维的功能，　可广泛应用于低卡路里食品中。　３．２在面制品中的应用　开发多功能、营养性面条，提高面条的感官特性一直是食　品科技人员工作的焦点，Ｂ一葡聚糖的应用为新型面制品的开　发提供了方向。Ｂ一葡聚糖具有增稠、稳定、热凝胶特性等一系　列独特的食品加工性能，不仅增加了面制品的保健功能，还可　以有效防止挂面、中式汤面的糊汤、软烂现象，并提高面条的弹　性。０．１％一０．３％Ｂ一葡聚糖用于中华面、养麦面、切面时，可以　抑制热水溶胀，减少断条等。　３．３在冷冻食品中的应用　Ｂ一葡聚糖形成的凝胶具有良好的耐冷冻性，可以用来制作　需要冷冻处理的可凝胶类食品。Ｂ一葡聚糖作为稳定剂应用于　冰淇淋可提高其保型性。如将凝胶多糖与其它稳定剂合用效果　最好，使用量一般为０．２—０．３％。将混合的含Ｂ一葡聚糖０．５％一５　％的水状悬浮液加热至５５—８０℃，然后停止搅拌，冷却，或者将两　体积的沸水与—体积的含Ｂ一葡聚糖的水混合，冷却制得凝胶，　将混合物冷却后０＇１２以下得到冷冻的产品，这种产品可以在室温　下经融化食用。将不同成分的含Ｂ一葡聚糖的混合物放在容器　中加热便可以制作出多层的具有美观外形的凝胶制品。　３．４在软性糕点、面包和馅饼中的应用　Ｂ一葡聚糖在糕点如蛋糕、奶酪饼等中添加，具有保湿保　１４　４展望　Ｂ一葡聚糖作为一种新的多糖已广泛应用于食品工业中。　但作为一种良好的生物效应调节剂［ＢＲＭｓ】，由于其是不溶于　水的颗粒，在医学上的应用受到了很大的限制。因此如何提高　Ｂ一葡聚糖的溶解度，进一步发掘其新用途还有待科学工作者　们继续的研究和开发。　参考文献　【１］Ｗｏｏｄ　ＰＪ，ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆｄｏｓｅ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆｖｉｓｃｏｕｓ　ｐｒｏｐｅｒ—　ｔｉｅｓ　ｏｆ　ｏａｔ　ｇｕｍ　ｏｎ　ｐｌａｓｍａ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ａｎｄ　ｉｎｓｕｌｉｎ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ａｎ　ｏｒａｌ　ｇｌｕ—　ｃｏｓｅ　ｌｏａｄ［Ｊ］．ＢｒＪ　Ｎｕｔｒ．。１９９４，７２（５）：７３１—７４３．　【２］王森等．葡聚糖生物活性与结构关系Ⅱ】．无锡轻工大学学报，１９９７，１６　（２）：９０—９４．　【３］谷利伟．凝胶多糖在食品中的应用　食品工业，１９９９，３：１２－１４．　【４］ＤｏｕｂｌｉｅｒＪ　Ｌ，Ｗｏｏｄ　Ｐ　Ｊ．Ｒｈｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕ—　ｔｉｏｎｓ　ｏｆ（１—３）０—４）一ｐ—Ｄ—Ｇｌｕｃａｎ　ｆｒｏｍ　ｏａｔｓ（Ａ　ｖｅｎａ　ｓａｔｉｖａ　Ｌ．）Ⅱ】．Ｃｅ—　ｒｅａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９５，７２（４）：３３５—３４０．　【５］詹晓北，等．热凝胶的性质及其在食品中的应用明．食品工业科技，　２００１，２２（２）：８５—８８．　【６］袁霖，等．生物活性多糖及其在食品中的应用前景卟食品工业科技，　２００４，２５（７）：１３６—１３８．　【７］艾志录，等．凝结多糖及其在食品工业中的应用Ⅱ】．食品科技，１９９８，２４　（４）：２５—２７．　【８］Ｆｕｎａｍｉ　Ｔ，Ｆｕｎａｍｉ　Ｈ，Ｙａｄａ　Ｙ　Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｇｅｌｌｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｕｒｄｌａｎ．　Ｆｏｏｄ　Ｈｙｄｒｏｃｏｌｌｏｉｄ，１９９９，１３（４）：　３１７—３２４．　［９１申瑞玲，等．燕麦水漆｝生ｐ一葡聚糖的凝胶性研究卟食品工业科技，　２００５，２６（１）：１　４０－１　４２．