瓜爾豆膠也稱瓜爾膠、胍膠，是目前國(guó)際上最為廉價(jià)而又 廣泛使用的親水膠體之一，來(lái)源于印度、巴基斯坦等地廣泛栽 培的一年生的草本抗旱農(nóng)作物Cyamopistetragonolobus。其豆 莢長(zhǎng)約5?7cm，每一莢內(nèi)有5?9粒。瓜爾豆直徑為 0.254?0.635cm，一般含14?17%的豆殼，43?47%的胚芽及 35?42%的胚乳。瓜爾豆膠即是種子中的胚乳多糖，其主要化 學(xué)成分是半乳糖甘露聚糖，在結(jié)構(gòu)上，以a —1，鍵相互連接 的D—甘露糖為主鏈的不均勻地在主鏈的某些C6位上再連接 D—半乳糖為支鏈，其平均半乳糖與甘露糖之比為1: 2。

 

此結(jié)構(gòu)決定了瓜爾豆膠具有很強(qiáng)的吸水特性，在冷水和熱 水中有較好的溶解性，粘度穩(wěn)定適應(yīng)范圍廣，并且具有較好的 水溶性和交聯(lián)性，可廣泛應(yīng)用于食品、石油、日化、造紙、紡織、 建筑、醫(yī)藥、陶瓷等工業(yè)。

1瓜爾豆膠的生產(chǎn)[1,2]

瓜爾豆膠是經(jīng)過(guò)精細(xì)的專門技術(shù)處理而制得的，包括選 種、種植布局、種子收集和處理，都具有一套科學(xué)方法。瓜爾豆 膠的生產(chǎn)工藝，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是經(jīng)一系列的碾碎、過(guò)篩、磨細(xì)等 操作把豆粒分離出來(lái)并磨成粉，然后再把有價(jià)值的瓜爾豆膠從 豆粉中分離出來(lái)。加工工藝對(duì)于瓜膠使用性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影 響常被許多瓜膠生產(chǎn)者持為有價(jià)值的專利資料。

1.1種子的破碎

瓜爾豆膠貯存在種子(瓜爾豆）的胚乳中，胚乳在種子發(fā)芽 時(shí)為發(fā)育的胚芽提供養(yǎng)分。瓜爾豆是雙子葉的種子，所以每一 個(gè)種子的胚芽被兩半胚乳所圍繞，胚乳之外被一層一般為淺褐 色的表皮所包裹。根據(jù)種子的各個(gè)組成部分硬度不同的有利條 件可將種子以機(jī)械作用粉碎，可使用多級(jí)的研磨操作并配合其 它物理的處理方法使種子破碎。研磨機(jī)的類型有很多，例如碾 磨機(jī)、特殊型號(hào)的離心破碎機(jī)(錘式粉碎機(jī))和滾壓機(jī)等。使用 研磨機(jī)時(shí)可配合種子的水浸濕、酸浸濕和熱處理脆化。

1.2胚乳的分離凈化

利用多級(jí)篩選可將破碎種子后得到的胚乳部分與種皮和 胚芽部分分離。水分、蛋白質(zhì)、酸不溶解殘?jiān)臏y(cè)定通常被認(rèn)為 是最低限度的必需分析項(xiàng)目以檢查凈化工序的效率。幼芽的存 在使高蛋白質(zhì)含量提高。表皮碎屑的存在則出現(xiàn)酸不溶解殘?jiān)?含量的提高。水分含量高于15%或低于8%，達(dá)不到正常的平 衡含量，則暗示種子或粉末的處理不正常。有時(shí)以種子中原生 纖維的測(cè)定代替酸不溶解殘?jiān)臏y(cè)定。原生纖維屬于酸或堿不 溶殘?jiān)?，但其測(cè)定值大約相當(dāng)于酸不溶解殘?jiān)囊话搿Ｔ谑称?級(jí)的瓜膠中公認(rèn)含有其它某些天然雜質(zhì)。種子中無(wú)機(jī)物的含量 導(dǎo)致灰分含量的提高?？扇苄缘头肿犹请m然存在，但通常不作 檢測(cè)。少量的乙醚，可萃取組分將反映天然油脂的存在。

1.3膠粉的制作

表1瓜爾豆膠的質(zhì)量指標(biāo)

項(xiàng)目GB2246-96FAO/WHOFCC (IV)

高黏型低黏型

半乳甘露聚糖/% ^---70

1%水溶液粘度/mPas 彡60005000--

細(xì)度（GB6003) (R20/30)系列 彡 0200mm X 5 0mm/0.125mm%9998

干燥失重/% 矣12.012.01515

灰分/% (1.01.51.51.5

酸不溶物含量/% 矣7777.0

硼酸鹽 矣不得檢出不得檢出不得檢出-

蛋白質(zhì)含量/. 矣10101010

淀粉 矣不得檢出不得檢出不得檢出不得檢出

砷（以As計(jì)）含量/. 矣0.00030.00030.00030.0003

重金屬（以Pb計(jì)） 矣0.0020.0020.0020.002

鉛含量/% 矣0.0010.0010.0050.005

1.4瓜爾豆膠的分級(jí)

【作者簡(jiǎn)介】顧振東（1976-),男，廣東肇慶人，工程師，研究方向：生物技術(shù)、食品科技。

11

胚乳用機(jī)械方法粉碎后，得灰白色瓜爾豆膠粉，略帶瓜爾 豆味；用熱水溶解，有機(jī)溶劑(20%乙醇）沉淀，離心分離后干 燥、粉碎可獲得精制瓜爾豆膠，膠粉為白色，無(wú)任何異味。表1 所示的是瓜爾豆膠的質(zhì)量指標(biāo)。

食品級(jí):用一般的工業(yè)凈化技術(shù)可獲得不十分純但基本上 符合要求的胚乳。由于凈化技術(shù)本身的不完善，其中可能有少 量的表皮和幼芽存在。這種雜質(zhì)稍微減弱膠的有效使用價(jià)值， 但并不損害瓜膠作為食品添加劑的適用性，因?yàn)檎麄€(gè)種子都是 可食的。

工業(yè)級(jí):大多數(shù)銷售于工業(yè)應(yīng)用的瓜膠和食品級(jí)瓜膠的純 度一樣。然而，工業(yè)級(jí)瓜膠針對(duì)特殊用途廣泛地利用化學(xué)添加 劑，以改善和控制諸如溶脹速度、粘度和溶液的穩(wěn)定性等，這些 添加劑能控制膠凝作用和控制粘度。加工工藝技術(shù)也可控制分 散、水化速度和粘度。當(dāng)這些工藝技術(shù)配合使用化學(xué)添加劑時(shí) 可產(chǎn)生具有歷史意義的典型特制品。

表2瓜膠粉末的典型分析結(jié)果

食品級(jí)細(xì)篩食品級(jí)中級(jí)篩食品級(jí)粗篩工業(yè)級(jí)細(xì)篩

水分，610-1210-1210-1210-12

蛋白質(zhì)％4—64-64-64一 6

酸不艦渣％15-5.52.5-5.52.5-5.515-5.5

賊

柏斯卡•秒3-52.5-4.52-3.53-5

厘泊3000-50002500-45002000-35003000-3500

2瓜爾豆膠在食品中的應(yīng)用

瓜爾豆膠在食品工業(yè)中主要用作增稠劑、持水劑，通常單 獨(dú)或與其它食用膠復(fù)配使用。瓜爾豆膠在冷水中快速水化后形 成一種高度粘性和觸變性的溶液，它的1 %分散體系的粘度約 為6000cPs[3]，是已知的膠類中增粘效果最好的膠體，同時(shí)吸水 性也最好，這種能與大量水結(jié)合的能力，使其在食品工業(yè)得到 了廣泛的應(yīng)用。瓜爾豆膠在食品中主要有以下功能：

U)穩(wěn)定作用：能穩(wěn)定多相系統(tǒng)（油、水、固體物），亦能使 粘度穩(wěn)定，也可穩(wěn)定膠體及降低表面張力，因而能使乳油液及 懸池液保持穩(wěn)定，并能穩(wěn)定泡沫液。

(2)增稠作用：使食品的稠度增加，并能使某些果汁及啤 酒的持氣性增強(qiáng)。

(3)軟化作用：與黃原膠，角豆膠等一起用作食用膠的改 良劑。

(4)持水作用：防止面包、蛋糕等焙烤制品老化失水，延長(zhǎng) 保險(xiǎn)期，亦可用于冷凍食品、布丁及酸乳酪中。

(5)薄膜賦性作用：如應(yīng)用于快速湯料，即食飲料、微膠囊 香料等。

(6)粘性增強(qiáng)作用：加大食品的粘彈性，提高面團(tuán)的機(jī)械 耐力和氣體保持能力，常用于面包、面條及其它焙烤食品。

(7)阻止大結(jié)晶作用:如防止冰淇淋中產(chǎn)生粗大的砂糖晶體。

表3瓜爾豆膠在一些常見(jiàn)食品中的最大允許量

食品百分比

冰淇淋0.2 ?0.4

面類食品0.1 ?0.3

焙烤食品0.1 ?0.5

飲料、乳制品0.05 ?0.5

湯和湯的調(diào)制品0.8

肉汁和調(diào)味汁1.2

千酪0.8

2.1冰淇淋

蔡云升[4]等研宄發(fā)現(xiàn)瓜爾豆膠對(duì)冰淇淋膨脹率的提高有顯 著效果，瓜爾豆膠的生產(chǎn)及其應(yīng)用研究進(jìn)展，這可能與其水溶性和吸水性好等理化性質(zhì)有關(guān)，通過(guò) 比較其均質(zhì)后與凝聚前的粘度，發(fā)現(xiàn)瓜爾豆膠在操作過(guò)程中穩(wěn) 定型好，但其漿料在有明顯的空氣泡，保藏一段時(shí)間容易出現(xiàn) 收縮現(xiàn)象。所以可考慮將其與其它膠體復(fù)配，從而使冰淇淋成 品具有優(yōu)良的膨脹率、抗融性、抗熱波動(dòng)性以及保形性。復(fù)配穩(wěn) 定劑可采用瓜爾豆膠+魔芋精粉[5]，瓜爾豆膠+明膠+黃原膠[6]， 瓜爾豆膠+黃原膠+卡拉膠+CMC[7]等等。

穩(wěn)定劑對(duì)于非冷凍部分的水起到增稠與持水的作用，因而 控制產(chǎn)品的水分移動(dòng)，這使得冰淇淋具有咀嚼的質(zhì)構(gòu)。不添加 穩(wěn)定劑的冰淇淋質(zhì)構(gòu)非常粗糙，水分的移動(dòng)使冰晶易長(zhǎng)大產(chǎn)生 冰屑。特別是在冰淇淋銷售過(guò)程中，從貯存?zhèn)}庫(kù)到銷售商店，最 終到達(dá)消費(fèi)者手中，溫度升高使冰融化成水，當(dāng)溫度再一次下 降時(shí)，水再一次結(jié)冰，即“熱波動(dòng)”。每發(fā)生一次波動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生 較多的冰屑，而穩(wěn)定劑有助于阻止冰晶長(zhǎng)大。冰淇淋中冰晶越 小，舌頭就越感覺(jué)不到。穩(wěn)定劑可以增加漿料粘度，但幾乎不會(huì) 降低冰點(diǎn)，主要是限制未冷凍相中的水分移動(dòng)。當(dāng)溫度波動(dòng)時(shí)， 水分子難以在原有的冰晶上再冷凍，而是重新形成新的晶核， 形成其它的小冰晶，因此不會(huì)使原有的冰晶長(zhǎng)大。此外，穩(wěn)定劑 有助于懸浮風(fēng)味顆粒，并具有穩(wěn)定泡沫的作用，防止冷凍產(chǎn)品 的收縮，阻滯冷凍產(chǎn)品中的水分析出。

2.2面制品

在面條生產(chǎn)中，利用瓜爾豆膠強(qiáng)吸水性能增加面團(tuán)和濕面 條的總含水量，一般生產(chǎn)中加水量為面粉的33%左右，添加后 可增至36%左右。由于總含水量得到提高，同時(shí)膠體與面筋相 互作用形成網(wǎng)絡(luò)狀組織，使面帶表面光滑、不易斷，制成的面條 耐煮，不斷條、口感好。

生產(chǎn)方便面時(shí)，按面粉量的0.3%?0.5%添加瓜爾豆膠可 起到雙重作用：瓜爾豆膠的生產(chǎn)及其應(yīng)用研究進(jìn)展，一方面，使面團(tuán)柔軔，切割成面條時(shí)不易斷裂， 出絲成型時(shí)也不易起毛邊;另一方面，當(dāng)面塊放入熱油鍋油炸 時(shí)，膠體可使面條與油接觸面的表面張力系數(shù)變大，面條中的 水分在揮發(fā)過(guò)程中所形成的小孔迅速被膠體封閉，從而阻止了 油的侵入。由于瓜爾豆膠具有較高的粘度和吸水疏油性，使面 條結(jié)構(gòu)緊密光滑，在油炸過(guò)程中能相對(duì)減少滲入面條的油脂數(shù) 量，降低含油率并達(dá)到節(jié)油的目的。同時(shí)膠體與面筋形成網(wǎng)狀 組織，防止了淀粉分子游離到炸面的油中，延緩油的酸敗[8]。此 外，添加瓜爾豆膠可蒸面工序中提高面的a度。a度是衡量 方便面質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，由蒸煮時(shí)間、蒸煮壓力、蒸煮溫度所決 定，與面粉吸水率密切相關(guān)，吸水越充分，a度越高，面條復(fù)水 性越好。添加后可使面粉吸水率增至35%，而a度則提高到 93%，復(fù)水時(shí)間縮短至2分鐘，復(fù)水后的面條富有彈性，不糟有 嚼勁9]。

2.3焙烤食品

12

直鏈淀粉的結(jié)晶導(dǎo)致的老化是影響面包質(zhì)量的主要問(wèn)題。 瓜爾豆膠可與直鏈淀粉形成復(fù)合物從而延遲面包的老化[10]。在 親水膠體與淀粉糊的混合體系中，不同類型的大分子一般出現(xiàn) 相互間的排斥，及由此產(chǎn)生的微區(qū)相分離，在相分離區(qū)內(nèi)大分 子濃度大幅提高，并由此產(chǎn)生顯著的增粘效應(yīng)。同時(shí)，由親水膠 體形成的微相區(qū)分布在淀粉糊體系中，成為淀粉分子三維網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)中的缺陷點(diǎn)，并以此降低體系內(nèi)有效交聯(lián)點(diǎn)的密度，在宏 觀力學(xué)性能中顯示最終G'(存儲(chǔ)模量）的降低。而G'開(kāi)始 時(shí)升高速度較快則是由于微區(qū)相分離所造成的局部增濃，使淀 粉分子以較高的密度（即較快的速度)交聯(lián)。膠體分子集聚在淀

粉顆粒間的基質(zhì)中，并有可能滲入顆粒一定深度，從而形成復(fù) 合物[11]。制作面包時(shí)添加瓜爾豆膠可使面包彈性增加，膨脹起 發(fā)性好，蜂窩狀組織均勻細(xì)密，斷面不掉渣，保鮮性和口感提 高。此外，添加瓜爾豆膠可使餅干光滑，防止油滲出，破碎率降 低，口感細(xì)膩[12]。

2.4肉制品

瓜爾豆膠屬于半乳糖甘露聚糖，即線性甘露聚糖鏈帶有半 乳聚糖支鏈，因其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定功能而應(yīng)用于高出品率蒸煮 火腿中。使用時(shí)需要注意添加量，因?yàn)樗鼈儧](méi)有膠凝特性，濃度 過(guò)時(shí)可阻止肌原纖維蛋白質(zhì)成膠，導(dǎo)致蒸煮損失增大甚至造成 火腿內(nèi)肌肉不結(jié)著[13]。以碎肉、機(jī)械去骨禽肉、豬肝等低價(jià)位原 料肉，以不同比例混合生產(chǎn)肉泥，同時(shí)添加膠類及淀粉類等食 品穩(wěn)定劑、增稠劑以改善肉泥產(chǎn)品的品質(zhì)。以混合料生產(chǎn)肉泥 產(chǎn)品時(shí)，穩(wěn)定劑以瓜爾豆膠為好，添加量為0.5%^。瓜爾豆膠 也可以用于香腸加工中，它能改善灌腸。

2.4飲料

瓜爾豆膠是通過(guò)糖苷鍵結(jié)合的膠體多糖，并且無(wú)臭無(wú)味， 能分散在熱水或冷水中形成粘稠液，用于飲料中有增稠和穩(wěn)定 作用，可防止制品分層、沉淀，并使產(chǎn)品富有良好的滑膩口感， 添加量為0.05?0.5%。但從劉國(guó)琴等[15]的實(shí)驗(yàn)結(jié)論來(lái)看，瓜爾 豆膠雖然可通過(guò)增大濃度來(lái)使固形物懸浮于溶液中，但其口感 差，瓜爾豆膠的生產(chǎn)及其應(yīng)用研究進(jìn)展，不爽口，可考慮使用復(fù)配型飲料穩(wěn)定劑。孫青春等[16]研宄表 明在控制用量的條件下瓜爾豆膠與瓊脂復(fù)配穩(wěn)定劑具有較好 的懸浮效果和口感。

2.5保健食品

瓜爾豆膠在人體中具有水溶性膳食纖維的各種功能，能降 低肝臟和血液中的膽固醇，糖負(fù)荷試驗(yàn)中能抑止血糖值上升， 還具有調(diào)節(jié)胰島素并使血液中胰島素下降的作用[17]。A.C.D. FRIAS與V.C.SGARBIERI[18]研宄發(fā)現(xiàn)，食物中含有濃度10% 到20%的瓜爾豆膠時(shí)，可以有效地降低攝食量并減少體重，使 小腸長(zhǎng)度增加，食物在腸道中的迀移延遲，并且減少血液中膽 固醇和甘油脂的總量，提高HDL —膽固醇的含量并減少 LDL —膽固醇的含量，降低肝臟中膽固醇的濃度。值得注意的 是，添加瓜爾豆膠會(huì)不同程度地影響鈣、鋅和鐵的吸收[19]。

2.6其它

甜點(diǎn)心糖屑中，能減少蔗糖對(duì)分的吸收;0.2%?0.8 %的含 量使用于調(diào)味料和調(diào)味汁時(shí)，它能增加粘度，提供良好的口感； 罐頭食品中，使肉菜固體部分表面包一層稠厚的肉汁；用于干 酪加工時(shí)可消除脫水收縮，并可增加涂布性；作為香精香料或 其它活性物質(zhì)微膠囊化的壁材[20];用于炸薯?xiàng)l、蝦條等膨化食 品等等。

3水解瓜爾豆膠在食品中的應(yīng)用

瓜爾豆膠很容易解聚，化學(xué)法或酶法都可使瓜爾豆膠水 解。例如在低pH值和高溫的條件下，可以制得一系列分子量 不同的瓜爾豆膠。雖然解聚的瓜爾豆膠的增稠效果在某種程度 上不如天然瓜爾豆膠，但是它可以使兩相界面的膠體濃度增加 從而減少了相分離的趨勢(shì)。研宄表明低分子量的瓜爾豆膠比天 然的瓜爾豆膠更適合用作食品增稠劑[21]。何唯平等[22]介紹了一 種由半乳甘露聚糖酶水解瓜爾豆得到的天然水溶性膳食纖維， 溶解度高，粘度低且不受pH值和NaCl的影響，同時(shí)在高溫 (100°C)和pH5時(shí)具有良好的穩(wěn)定性?？娠@著改善便秘的便通 效果，增加雙岐桿菌的數(shù)量，提高對(duì)鐵質(zhì)的吸收，降低血清膽固 醇和甘油脂。

4展望

由于瓜爾豆膠來(lái)源穩(wěn)定、價(jià)格低廉，在食品工業(yè)中得到了 廣泛的應(yīng)用。此外，瓜爾豆膠的生產(chǎn)及其應(yīng)用研究進(jìn)展，商品化的瓜爾豆膠衍生物也早已問(wèn)世，化學(xué) 改性可使瓜爾豆膠改變?cè)谌軇┰诘姆稚顟B(tài)、粘度、溶液透明 度等特性。除了本文介紹的水解瓜爾豆膠外，產(chǎn)品有離子型的 羧甲基瓜爾豆膠鈉(CMG)、羧甲基羥丙基瓜爾豆膠鈉(CMH- PG)和非離子型的羥丙基瓜爾豆膠(HPG)及磷酸瓜爾豆膠等。 這是因?yàn)楣蠣柖鼓z的結(jié)構(gòu)中含有許多羥基(每個(gè)糖單體平均含 有三個(gè)羥基），通過(guò)羥基官能團(tuán)容易進(jìn)行醚化和酯化反應(yīng)。近年 來(lái)，通過(guò)化學(xué)改性使瓜爾豆膠的分散性、粘度、水化速度、溶液 透明度大大提高。目前這些衍生物雖沒(méi)有被批準(zhǔn)用于食品中， 其中一部分將來(lái)也許會(huì)被批準(zhǔn)用于食品。瓜爾豆膠的衍生物的 研宄與開(kāi)發(fā)，使瓜爾豆膠衍生物已成為瓜爾豆膠生產(chǎn)中舉足輕 重的重要組成成分。國(guó)內(nèi)外瓜爾豆膠生產(chǎn)企業(yè)正在加強(qiáng)開(kāi)發(fā)瓜 爾豆膠產(chǎn)品，表明這種增稠劑有著廣泛的發(fā)展前景。