瓜爾豆膠的特性及其在食品工業(yè)中的應用：

瓜爾豆膠的特性及其在食品工業(yè)中的應用，瓜爾豆膠是目前國際上較為廉價而又廣泛應用 的親水膠體之一，來源于南亞干旱和半干旱地區(qū)廣 泛栽培的一年生草本抗旱農(nóng)作物Cyamopsis te- tragonofcbus。自1993年瓜爾豆膠打入中國市場以 來，由于其優(yōu)良的特性和較低廉的價格，使其近年來 正逐漸成為中國食品工業(yè)中用量最大的増稠劑之 一。本文依據(jù)國內(nèi)外文獻報道和作者自己的研究應 用情況，綜述了瓜爾豆膠的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和 在食品工業(yè)中的應用情況，并對其作為植物籽膠多 糖類食品添加劑在我國的發(fā)展前景進行了分析。

1瓜爾豆膠的結(jié)構(gòu)組成

瓜爾豆膠中有功能作用的多糖是瓜爾糖 (Guaran)，其主鍵為（1 —4)-P-)-甘露糖單位，側(cè)鍵則由單個的〇0-半乳糖以（1—6)鍵與主鍵相連接。 在主鍵上平均每兩個甘露糖單位中有一個半乳糖單 位在C-6位與之相聯(lián)，甘露糖對半乳糖之比為1. 8 : 1 (約為2 :1)，與其說在每兩個甘露糖單位中的第二 個上有規(guī)律地分布有一個半乳糖側(cè)鍵基團，倒不如 說半乳糖的分布是隨意無規(guī)則的，瓜爾豆膠的特性及其在食品工業(yè)中的應用，因為在其主鍵的 有一些區(qū)段上并沒有半乳糖，而在另一些部分則是 高取代區(qū)，尤其在離子強度很低的情況下，這種均勻 無分支的區(qū)段被認為能與黃原膠形成聚合物，結(jié)果 產(chǎn)生弱的粘度増效作用。與大多數(shù)相對分子質(zhì)量較 高的聚合物一樣，瓜爾豆膠及其衍生物呈假塑性的 流變性。但是，它們的假塑度沒有象黃原膠那樣大， 而這兩種聚合物結(jié)合起來，就會有助于乳制品之類 產(chǎn)品的穩(wěn)定[1~3]。

2瓜爾豆膠的物理化學特性

瓜爾豆這種豆科植物主要生長在印度和巴基斯 坦等地的干旱和半干旱地區(qū)，果實一般含14% ~ 17%的豆殼，35%~42%的胚乳和43%~47%的胚 芽。瓜爾豆膠系由瓜爾豆的種子去皮去胚芽后的胚 乳部分經(jīng)清理、干燥粉碎后加水、再進行加壓水解后 用20%乙醇沉淀，離心分離后干燥、粉碎而得[4]。 商品膠一般為白色至淺黃褐色自由流動的粉末，接 近無臭，也無其它任何異味，一般含75% ~ 85%的 多糖，5% ~ 6%的蛋白質(zhì)，2% ~ 3%的纖維及1 %的 灰分。瓜爾豆膠是良好的増稠劑，根據(jù)其粒度和粘 度可分為不同的等級。

瓜爾豆膠是中性多糖，相對分子質(zhì)量約20 ~30 萬，在冷水中就能充分水化(一般需2 h )，能分散在 熱水或冷水中形成粘稠液，1 %水溶液的粘度在4 ~ 5 Pa、之間，具體粘度取決于粒度、制備條件及溫 度，為天然膠中粘度最高者。分散于冷水中約2 h 后呈現(xiàn)較強粘度，以后粘度繼續(xù)逐漸増大，24 h達 到最高點，粘稠力為淀粉糊的5 ~ 8倍。加熱則迅速 達到最高粘度，膠溶液的粘度隨膠粉粒度直徑的減 小而増加;水化速率則隨溫度的上升而加快，如果經(jīng) 85 °C制備，10 min即可充分水化達到最大粘度，但 長時間高溫處理將導致瓜爾豆膠本身降解使粘度 下降。瓜爾豆膠溶液pH在8~ 9時可達最快水化 速度，然而大于10或小于4則水化速度很5。因 此，在應用時應等瓜爾豆膠充分水化后再調(diào)節(jié)溶液 的pH值。同樣，溶液中有蔗糖等其它強需水劑存 在時，也會導致瓜爾豆膠的水化速率下降。實際應 用中，也應等瓜爾豆膠充分水化后再添加蔗糖。一 般而言，0.5 %以上的瓜爾豆膠溶液己呈非牛頓流體 的假塑性流體特性，具有攪稀作用。瓜爾豆膠的水 溶液為中性，瓜爾豆膠的特性及其在食品工業(yè)中的應用，pH變化在3.5 ~10范圍內(nèi)對膠溶液的 性狀影響不很明顯，一般在pH 3. 5 ~ 6. 0范圍內(nèi)隨 pH降低粘度也有所降低，pH 3.5以下粘度又増大， 在pH為6 ~8范圍內(nèi)其溶液粘度可達到最大值，pH 在10以上則粘度迅速降低。

瓜爾豆膠是一種溶脹高聚物，對它來說水是唯 一的通用溶劑，不過也能以有限的溶解度溶解于與 水混溶的溶劑中，如乙醇液中。此外瓜爾豆膠具有 良好的無機鹽類兼容性能，耐受一價金屬鹽，如食鹽 等的濃度可高達60%;但高價金屬離子的存在可使 溶解度下降。在控制溶液pH的條件下，瓜爾豆膠 能與交聯(lián)劑，如硼酸鹽、金屬離子等反應，可生成稍 帶彈性的粘質(zhì)，瓜爾豆膠還能形成一定強度的水溶 性薄膜。與其他多糖類物質(zhì)一樣，瓜爾豆膠及其衍 生物在pH 3或以下的酸性溶液中會降解被水解的 是糖苷鍵，結(jié)果粘度急速喪失。在輕度偏堿的pH 值下，鏈段還原末端卩-位的切斷反應，使鏈緩慢縮 短，這一過程比酸水解要慢。瓜爾豆膠加熱至很高 溫度時可導致熱降解瓜爾豆膠溶液加熱至80 ~95

持續(xù)一定時間，就可喪失粘度。

瓜爾豆膠是直鏈大分子，鏈上的羥基可與某些 親水膠體及淀粉形成氫健，瓜爾豆膠與小麥淀粉共 煮可達更高的粘度，瓜爾豆膠能與某些線型多糖，如 黃原膠、瓊脂糖和K型卡拉膠相互作用而形成復合 體瓜爾豆膠與黃原膠有一定程度的協(xié)同作用，但與 卡拉膠則無協(xié)同效應。這種相互作用比之槐豆膠則 相對較弱。在低離子強度下，與陰離子聚合物和陰 離子表面活性劑配合后有増強粘度的協(xié)同作用。這 些陰離子化合物被吸附在中性聚合物上，并因此而 擴大了瓜爾豆膠的分子。這是在所吸附的帶陰離子 的功能基團之間發(fā)生相互排斥的結(jié)果。如加入電解 質(zhì)，導入相反的離子則中和了陰離子電荷，并因而破 壞了協(xié)同作用。

3瓜爾豆膠在食品工業(yè)中的應用

瓜爾豆膠與大量水的結(jié)合能力，使它在食品工 業(yè)中有著廣泛的應用。在食品工業(yè)，瓜爾豆膠主要 用作増稠劑、持水劑，通常單獨或與其它食用膠復配 使用。用于色拉醬、肉汁中起増稠作用，用于冰淇淋 中使產(chǎn)品融化緩慢，面制品中増進口感，方便面里防 止吸油過多，烘焙制品中延長老化時間，肉制品內(nèi)作 粘合劑，也用于奶酪中増加涂布性等。在幾種常見 食品中的具體應用如下。

冰淇淋:少量瓜爾豆膠不能明顯地影響這種混 合物在制造時的粘度，但能賦予產(chǎn)品滑溜和糯性的 口感。另外一個好處是使產(chǎn)品緩慢融化，并提高產(chǎn) 品抗驟熱的性能。用瓜爾豆膠穩(wěn)定的冰淇淋可以避 免由于大冰晶生成而引起顆粒的存在。

罐頭食品：這類產(chǎn)品的特征是盡可能不含流動 態(tài)的水，瓜爾豆膠則可用于稠化產(chǎn)品中的水分，并使 肉菜固體部分表面包裹一層稠厚的肉汁。特殊的、 緩慢溶脹的瓜爾豆膠有時還可以用于限制裝罐時的 粘度。

奶酪:在軟奶酪加工中，瓜爾豆膠能控制產(chǎn)品 的稠度和擴散性質(zhì)。由于膠能結(jié)合水的特性，使產(chǎn) 品能更均勻地涂敷奶酪，有可能帶更多的水。

調(diào)味汁和色拉調(diào)味品：在調(diào)味汁和色拉調(diào)味品 中，瓜爾豆膠的特性及其在食品工業(yè)中的應用，利用了瓜爾豆膠在低濃度下產(chǎn)生高粘度這一基 本性質(zhì)，使得這些產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和流變等感官品質(zhì)更

優(yōu)。

化學改性可使瓜爾豆膠改變在溶劑中的分散狀 況，粘度、水化速率、溶液透明度等特性。產(chǎn)品有離 子型的羧甲基瓜爾膠鈉(CMG)和非離子型的羥丙 基瓜爾膠(HPG)等。

瓜爾豆膠在食品生產(chǎn)加工領(lǐng)域被廣泛使用，其 市場廣闊。表1為美國食品藥物管理條例規(guī)定的瓜 爾豆膠在食品生產(chǎn)中的應用實例及其最大添加量。

表1瓜爾豆膠在食品生產(chǎn)中的應用及添加量

食品種類瓜爾豆膠的最大添加量（g/ kg)

牛奶制品6

果醬和果子凍10

烘焙食物3.5

干 酪8

脂肪和油20

肉汁和調(diào)味汁12

加工的蔬菜和蔬菜汁20

湯和湯的調(diào)制品8

早餐面食12

其它食品5

目前，我國年需増稠劑4萬多噸，而國內(nèi)實際產(chǎn) 量只有1萬多噸，天然植物膠的產(chǎn)量更少，這使得多 年來我國只能每年從國外進口大量的瓜爾豆膠等天 然植物膠來滿足國內(nèi)市場的需求。因此，瓜爾豆膠的特性及其在食品工業(yè)中的應用，我國每年 都花費大量的外匯。由于瓜爾豆主要種植在印度和 巴基斯坦的干旱和半干旱地區(qū)，“靠天吃飯”，自 1993年瓜爾豆膠進入我國市場以來，其供應量不很 穩(wěn)定，導致市場價格的較大波動。另外瓜爾豆膠作 為一種増稠劑，性能稍遜于黃原膠和結(jié)冷膠等微生 物膠體，如耐熱性、耐酸性等性能不是十分理想，不 溶性雜質(zhì)含量高，粘度和質(zhì)量不很穩(wěn)定等。這些問 題使得瓜爾豆膠在食品生產(chǎn)應用時有一定的局限 性，但是瑕不掩瑜，目前瓜爾豆膠的價格只有結(jié)冷膠 等膠體價格的約^10,顯然在一般情況下，性價比 要明顯高于它們，這也是瓜爾豆膠目前己成為中國 食品工業(yè)中用量最大的増稠劑之一的主要原因。此 外我國有關(guān)部門從20世紀90年代起，就從國外引 進瓜爾豆種子在我國部分地區(qū)試種，但因為氣候差 異，管理不當?shù)仍颍蠖鄾]有獲得成功。前不久海 南省傳來好消息:瓜爾豆在瓊山市靈山鎮(zhèn)試種喜獲 成功，該省有關(guān)農(nóng)業(yè)專家樂觀地認為，瓜爾豆今后可 以在海南全年大面積種植，成本低、效益好，有很好 的開發(fā)前景。無疑，這預示著瓜爾豆膠將在我國有 著更為廣闊的發(fā)展前景。

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