加爾加姆，也叫瓜膠，是目前國(guó)際上廣泛使用的一種服用膠體溶液。瓜豆膠是從瓜爾樹籽中提取的可食用的化學(xué)物質(zhì)，具有核甘酸。耐旱糧食作物在印度尼西亞和塔吉克斯坦等地廣泛種植，這種黍是通過(guò)胚乳從瓜爾豆中提取的，在當(dāng)?shù)馗珊档貐^(qū)大量種植。瓜豆膠是以半乳糖和甘露糖為主要原料合成的一種天然高分子親水性膠體，是純天然的半乳糖甘露聚糖，具有光潔、價(jià)廉、高粘度、用途廣泛等特點(diǎn)，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于其高品質(zhì)、價(jià)廉物美的特點(diǎn)，從1993年瓜爾豆膠進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)到現(xiàn)在，華東理工大學(xué)食用添加劑調(diào)料研究組認(rèn)為瓜爾豆膠已逐漸成為我國(guó)食品工業(yè)中常用的食品膠之一。近年來(lái)，隨著有機(jī)化學(xué)改性材料的不斷發(fā)展，瓜爾豆膠的分散、粘度、水化速度和溶液清晰度等性能進(jìn)一步提高，瓜爾豆膠的應(yīng)用價(jià)值得到了進(jìn)一步提高。
　?、骞蠣柖鼓z的構(gòu)造組成。
　　加蘭是一種糖，作用于瓜爾豆膠，它的主鍵是-β-D-甘露糖(1→4)，而它的側(cè)鍵則與另外兩個(gè)α-D-半乳糖和(1→6)主鍵相連。在主鍵上與C-6位連接的甘露糖主鍵上每2個(gè)甘露糖企業(yè)有一個(gè)半乳糖企業(yè)，與之相比，甘露糖與半乳糖企業(yè)1.8:1(約為2:1)，而不是每2個(gè)甘露糖企業(yè)中的第二個(gè)甘露糖企業(yè)中有規(guī)則地布滿一個(gè)半乳糖側(cè)鍵官能團(tuán)，更不是無(wú)規(guī)則地布滿半乳糖，因?yàn)樵谄渲麈I上，有些部分不存在半乳糖，而在其他部分則是高替代區(qū)，特別是在電離度很低的情況下，這類勻稱無(wú)支系的部分被認(rèn)為可以與黃原膠形成高聚物，結(jié)果導(dǎo)致粘度較低的提質(zhì)增效作用。
　?、婀蠣柖鼓z的物理性質(zhì)。
　　桫欏是一種廣泛種植的黍?qū)僦参?，主要生長(zhǎng)在干旱地區(qū)，如印度尼西亞和塔吉克斯坦。瓜爾豆一般含豆皮14-17%，胚乳35-42%，胚芽43-47%。瓜爾豆膠是將瓜爾豆種子剝?nèi)ヌパ亢蟮呐呷椴糠?，?jīng)脫水、干燥、粉碎后再進(jìn)行水解充壓反應(yīng)，再用20%乙醇沉淀，離心分離，經(jīng)干燥、粉碎后得到的。本品膠粉一般為白色至淺棕色，隨意流動(dòng)性較大，貼近無(wú)味，無(wú)其它任何氣味，一般含有75~85%的糖分，5~6%的蛋白質(zhì)，2~3%的不可溶化學(xué)纖維和1%的灰分。根據(jù)顆粒大小和粘度分布，瓜爾豆膠可以分為不同的等級(jí)。
　　瓜爾豆膠含糖中性化，含量在20~30萬(wàn)左右，在涼水中可以充分水化(一般需要兩小時(shí))，可以分散在冷水或熱水中生成濃密液，1%水溶液粘度在4~5Pa.s之間，實(shí)際粘度取決于粒度分布、制備標(biāo)準(zhǔn)和溫度，一般天然橡膠中粘度最高者為瓜爾豆膠。涼水中分散的瓜爾豆膠粘劑在2小時(shí)左右表現(xiàn)出很強(qiáng)的粘度，之后粘度慢慢增大，24小時(shí)左右達(dá)到最高，粘度高達(dá)木薯淀粉糊的5~8倍，若再次加熱，粘度可迅速達(dá)到最高。隨著膠粉粒徑的減小，瓜爾豆膠水溶液的粘度增大，水化速率也隨之增大；假如用85℃的水處理瓜爾豆膠，10分鐘內(nèi)可使水充分分解至較大的?粘度，但長(zhǎng)時(shí)間的高溫處理會(huì)使?瓜爾豆膠自身溶解，使粘度下降。像大多數(shù)高含量的高聚物一樣，瓜爾豆膠及其化合物在一般情況下具有假塑性的流變性特征，然而，它的假塑性不如黃原膠那樣大，但這兩種復(fù)合高聚物的應(yīng)用具有顯著的協(xié)同增稠性，將有利于乳品這類產(chǎn)品的穩(wěn)定。一般情況下，高于0.5%的瓜爾豆膠溶液是一種假塑性液體，具有攪拌稀化作用。下圖是1%瓜爾豆膠粘度隨溫度變化的情況。
　　水溶性瓜爾膠溶液是一種中性溶液。在3.5~10范圍內(nèi)，酸堿度的變化對(duì)膠液的流變性能危害不大。一般隨著pH值在6.0~3.5范圍內(nèi)的降低，粘度降低，在6~8范圍內(nèi)達(dá)到最高粘度，在pH10以上迅速降低(圖2-3)。所以在PH2~7等PH范圍內(nèi)，?瓜爾豆膠水粘度相對(duì)穩(wěn)定。在8~9點(diǎn)瓜爾豆膠溶液pH值達(dá)到較快水化率，但高于10或低于4則水化率較低。因此，應(yīng)用瓜爾豆膠時(shí)要等充水后再調(diào)整溶液的pH值。與此類似，有綿白糖等其它強(qiáng)需粉劑存在溶液中時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致?瓜爾豆膠的水化速度降低，在具體應(yīng)用中，還應(yīng)等瓜爾豆膠充分水化后再加綿白糖。
　　瓜爾豆膠是一種增溶聚合物，對(duì)它來(lái)說(shuō)，水是唯一通用的有機(jī)溶劑，但也可以在酒精液等與水相混合的有機(jī)溶劑中，以相對(duì)有限的溶解度溶解，除此之外，瓜爾豆膠還具有良好的碳酸鹽相容性，能夠承受一價(jià)金屬鹽的存有，濃度值可達(dá)60%，如食用鹽等；而價(jià)格較高的金屬離子的存有，則使溶解度降低。以操作溶液pH為標(biāo)準(zhǔn)，瓜爾豆膠可與偶聯(lián)劑，如硼酸鹽、金屬離子等反應(yīng)，形成輕微可塑性的粘質(zhì)，同時(shí)也可生成具有一定抗壓強(qiáng)度的水溶性塑料薄膜。像其他的核甘酸化學(xué)物質(zhì)一樣，瓜爾豆膠和各種化合物在pH3或以下的酸堿溶液中會(huì)引起?溶解，被水解成糖苷鍵，導(dǎo)致極快失去粘度。對(duì)開鏈后端β-位的恢復(fù)，在pH值偏弱的情況下，斷開反應(yīng)會(huì)使鏈的延遲減小，整個(gè)過(guò)程比酸水解反應(yīng)慢。在加溫至極溫度的過(guò)程中，瓜爾豆膠會(huì)引起熱溶，在加溫至80~95℃的過(guò)程中，一定的時(shí)間內(nèi)，瓜爾豆膠的粘度會(huì)下降。
　　由于瓜爾豆膠來(lái)源穩(wěn)定，物美價(jià)廉，商業(yè)瓜爾豆膠化合物也早已面世。通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行有機(jī)改性，可以改變瓜爾豆膠在有機(jī)溶劑中的分散程度，使其粘度、凝固速度、水溶性等性能進(jìn)一步提高，科學(xué)研究開發(fā)了瓜爾豆膠化合物，使瓜爾豆膠成為一種重要原料，其生產(chǎn)的產(chǎn)品包括無(wú)機(jī)化合物羧甲基瓜爾膠鈉(CMG)和非無(wú)機(jī)化合物羥基丙基瓜爾膠(HPG)等。
　　(三)瓜爾豆膠在食品行業(yè)的應(yīng)用。
　　華東科技大學(xué)食用添加劑與調(diào)料研究組認(rèn)為，瓜爾豆膠與許多水的融為一體，使其具有了在食品行業(yè)廣泛應(yīng)用的能力。食品業(yè)上瓜爾豆膠主要用作增粘劑、持粉劑，也可以用作粒劑、增稠劑、粘接劑等，還可以避免?脫干收攏，改善材料和味道，一般獨(dú)立使用或與其它食用明膠混合使用。用于沙拉醬、果汁水中起增稠作用，在面包和點(diǎn)心中可起持水作用，用于冰淇淋使商品溶化遲緩，在食品中提高口味，避免在泡面中加入?油，在糕點(diǎn)烘焙產(chǎn)品中增加脆化時(shí)間，在肉制品中加入粘合劑，也用于奶酪中增強(qiáng)施膠性，等等。以下是一些常見的食品類別的實(shí)際應(yīng)用。
　　瓜爾豆膠是制作面條最理想的粘合劑，在面條中加入0.2~0.6%的瓜爾豆膠，可使面條表面光潔，不易折斷，延展性好，不粘結(jié)，縮短干燥時(shí)間，口感好，制作而成的面條耐煮、耐磨。
　　2.在制作既食泡面時(shí)，加入0.3%~0.6%的瓜爾豆膠可以有兩方面的效果：一方面使面糊具有柔韌性，切成面條時(shí)不易開裂，成型時(shí)不易起毛刺；另一方面在煎炸時(shí)，膠體溶液改變了面條與油接觸的表面支撐力，快速封閉，因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的微孔板，還可以說(shuō)瓜爾豆膠在面條表面形成一層塑料膜，阻隔食用油滲入，不僅能節(jié)省食用油，生產(chǎn)加工后的既食面條不但光滑不油膩，而且能增強(qiáng)面條的延展性，清煮不混湯。此外，面條與粘液形成網(wǎng)狀組織，避免?木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)分散在油面上，減緩油面的劣化。但是，使用CMC(羧甲基纖維素鈉)不能阻止食用油滲入面條。
　　3.一般新鮮面包和點(diǎn)心放置一、二天后會(huì)干結(jié)，再加上瓜爾豆膠，可使面包和點(diǎn)心保持出氣孔大，體積大，保藏水分，在二、四天后仍能保持水分，可大大提高蛋糕面包的品質(zhì)。
　　4.在生產(chǎn)加工果汁保健飲品時(shí)，先將多個(gè)瓜爾膠快速拌和，溶解于少量果汁中，然后將該水溶液加入大量的果汁中，使最終的瓜爾膠濃度值不超過(guò)0.5%.對(duì)即溶果汁粉，則可將瓜爾膠與果汁粉混合，濃度不超過(guò)0.05%.將瓜爾膠加入到果汁飲料中，可避免?氣環(huán)。瓜爾豆膠雖然不能阻止果汁健康飲品中因瓜皮囊和其固態(tài)沉定而呈現(xiàn)出的混濁，但卻能緩解整個(gè)沉定過(guò)程，顆粒越小，沉定越慢，更重要的是，如果輕輕搖晃玻璃瓶，瓜爾豆膠可使已沉定的物體很容易再次均勻散開，不容易再出現(xiàn)一小塊。
　　5.冰淇淋：小量瓜爾豆膠可以賦予產(chǎn)品以粘度，雖然在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)粘度造成重大危害，但卻不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的口感造成影響。另外，還可以延緩商品的熔化，提高?商品抗驟熱的性能。使用瓜爾豆膠水的冰凌可以防止由于冰晶的形成而導(dǎo)致的顆粒積聚。
　　在制作過(guò)程中，將瓜爾豆膠和其他顆粒料與冰淇淋混合，再加入果汁、水、牛乳等，瓜爾豆膠濃度值最終不超過(guò)0.5%~1.0%.6罐裝產(chǎn)品：本品盡量保持不流動(dòng)，瓜爾豆膠可加入高粘度液體，并將一層稠厚的汁液包裹在菜肉的固體部分表面。特有的慢溶瓜爾膠有時(shí)也可以用來(lái)控制罐裝時(shí)的粘度。
　　7.乳酪：軟質(zhì)乳酪生產(chǎn)過(guò)程中，瓜爾豆膠可控制商品砂漿的稠度和外散性。由于膠合劑可以融合水的特性，所以涂覆乳酪可以更滑潤(rùn)，更均勻。
　　8.調(diào)味醬和沙拉醬：在調(diào)味醬和沙拉醬中，使用了瓜爾豆膠，它的基本特性是粘度低，濃度低，從而使產(chǎn)品具有更高的品質(zhì)，如口感和流變性。
　　目前，瓜爾豆膠已廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)加工行業(yè)，其市場(chǎng)前景廣闊。表格2.1列出了英國(guó)食品類藥品管理?xiàng)l例中允許使用瓜爾豆膠和更大?加量的食品生產(chǎn)案例。