食品品质改良剂：亲水胶体的性质及应用（九）——其它植物多糖

竺 ! 食品品质改良剂：亲水胶体的性质及应用(九) ， 7一p ‘ ——其它植物多糖 王卫平 ， 战 叠 (福州大学生物科学工程及食品系，水溶胶应用技术中心，福州，350002) 在自然界的许多植物体内都存在着粘质 多糖，除了本系列已探讨过的树胶、植物籽胶 及海藻胶外，许多植物的根块(如魔芋)、茎干 (如橙胶)及叶子中(如芦荟等)也都可能含有 不同种类及特性的多糖，它们有些以粘稠为 主，有些则以滑腻为主。尽管各种植物多糖的 研究报道很多，可是根据其资源、商业价值及 生产成本，实际得到商业化开发的其有很少 一 部分。 1 魔芋(konjac) 魔芋广泛生长在中国西南部、日本及印 度、巴基斯坦等地，是一种多年生植物，属于 南天星科(Araceae)。魔芋品种很多．商品化 种植的主要是 Amorphophallus konjac品种。 魔芋多糖主要存在于根块中，将魔芋根块经 清洗、切条 漂白、干燥后再碾磨戚粉并经风 选分级鄙得到普通魔芋粉(Konjac flour)，有 生腥气，以形似蚕茧的甘露葡聚糖细胞粒 (100~5ooom)为主，但央带有许多淀粉、蛋 白质、脂肪及灰分等杂质[1】，经过甩溶剂进一 步提纯后可得到精 魔芋多糖 ，是一种部分 乙酰化的p一(1—4)一D一甘露糖与葡萄糖 聚合线性大分子多糖，其中甘露糖与葡萄糖 之比约1．6 t 1．o，但是通过分析酶解和部分 酸水解后获得的寡糖片段投有发现有规律的 重复片段存在口】，平均分子量在 20～200万 道尔顿，糖单元链上乙酰化程度约占 5 ～ 1O ，平均每9—19个糖单元上连有一乙酰 基，具体的连接位置仍有待于研究，但乙酰基 的多少直接影响其水中溶解性质。精制魔芋 · 收蔷时间：l997一l2一l7 粉能溶于水，将冷水分散=}葭加热后冷却，可得 到具有假塑性流体特性的很高粘度溶液。溶 液 pH值在 5．0～7．0。加热及搅拌都能增加 溶解性，在碱性条件下，由于部分乙酰基被除 去，溶液可以形成坚实的热稳定弹性凝胶。 魔芋多糖与黄原膜有良好的协同功能， 复配后的溶液在中性条件下即可形成热可逆 性凝胶 ，取决于胶比率及浓度，凝胶加热的熔 点在 60'C左右，凝胶强度在两者 1 t 1时最 大。万分之二的总浓度水平即能形成微弱凝 胶，胶强度髓浓度增加而加大，也随时间延长 而加大(在冷溶条件下)，但随金属离子浓度 的增加而减弱。一般认为，这是黄原胶双螺旋 结构的构象情况提供了魔芋线性分子与其产 生结台的可能性口】。魔芋多糖与 一卡拉胶 协同能有效提高凝胶强度及增加胶弹性 ，与 玉米淀粉反应则能增加粘度。 魔芋在许多亚洲国家长期用做食品，然 而欧共体的食品立法机构尚未准许用作食品 添加剂，自1996年起，美国已正式将魔芋列 入许可的食品添加剂[4]，用做凝胶剂、稳定剂 等，魔芋粉已开始用在健康食品中充当食品 成分，以l及在宠物食品中用做复台胶凝剂。 2 芦荟(aloe) 芦荟属于百合科 Lililaceae Family植 物，生长需要有充足的阳光，已知的品种约有 170余种，大部分生长在非洲。目前已商业化 大规模种植的只有 3～4种，主要是 Aloe barhadensis miller，Aloe plicatilis等，商业化 产地主要在美国南部、中美洲及加勒比海国； 维普资讯 http://www.cqvip.com 78 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vo1．24 NO．3 我国也有一定的芦荟资源，并 已有商业化生 产 。 芦荟的叶子中含有约 50 的粘液多糖， 通过割开口子，无色带丝状的粘液郎能流出。 一 株 3～5年 的芦荟年产芦荟粘液 10一 l5kg。．从新鲜芦荟叶子中流出的芦荟浆，固 形钫含量只有约 0．5 ，为了运输方便，目前 多采用真空浓缩处理的芦荟浓缩液，或用喷 雾干燥制成粉末芦荟，不同品种的芦鍪，其粘 液多糖的含量及成分差异较大。已发现的多 糖种类有：甘露葡聚糖、甘露聚糖、果膀酸及 乙酰化甘露葡聚糖等 ]。A．"oera芦荟浆中含 有约0．7 的多糖．主要是部分乙酰化的(1 —4)一甘露葡聚糖线性大分子，但其中含有 四种组分，每一组分的甘露糖及葡萄糖的比 例及乙酰含量均不同[‘]，其精制品为白色粉 末，能溶于热水形成高粘度溶液。而 ．^ catilis芦荟，含多糖0．3％，主要是一分子量 约 120万的乙酰化线性 B(1—4)一D一甘露 葡聚糖，其中葡萄糖与甘露糖比约1 t 2．8Ⅲ。 A．barbadensis芦荟则是带支链的甘露葡聚 糖，以甘露糖为支链连接点，其中葡萄糖甘露 糖之比约 1 t 22，但宋乙酰化嘲。另一些芦荟 如 A．saponaria，^．vanbalenii，A at- borescem等所古有的粘质多糖是甘露聚糖， 也以p(1—4)键相连，乙酰化程度较高 )。由 于芦荟的滑腻性及治疗灼伤效果，主要用于 化妆品及耕药工业。在部分面露、新后薅中添 加芦荽增加其l滑腻性。芦荟与甘油混合可做 保湿剂，芦荟也在制药和诧妆品的水包油型 产品中做乳化稳定剂。 3 松胶 松胶是存在于树干内的一种多糖 商业 化松胶主要来源于落叶松树种(Larlx)，如 上^occidemalis(西方落叶松)tLlaricina(东 方落叶松)，L decidua，L siberica等 特别 是西方落叶l松，其主干中含有高达 35 的松 胶。早期的商业生产是将松胶经水抽取后，用 硝酸处理使落叶松多糖水解并氧化成半乳糖 二酸，用做面团发酵粉的配料。此后美国一家 公司从中直接提取松胶，产品为 Stractan”， 希望用此来替代阿拉伯胶，但由于在性质方 面的差异，松胶没存找到应有的市场，因此西 方对此产品的商业化生产曾停止过相当长的 时间。近年来，瞳着人们对健康食品的兴趣上 升，松胶作为不产生热量，充当食品添加剂等 用途正在开拓新的市场。世界上甘前只有一 家公司商 品化生 产松胶，年生 产能力约 3000t，售价为每公斤10~20美元，开拓的新 市场包括用作护肤保湿剂、发胶亮光剂及印 刷、墨水、医药研究等方面[1 。 松胶的主要成分是阿拉怕半乳聚糖。取 决于树木的不同部位，胶含量、胶的组成及分 子量均有差异。’结构上主要是由(1—3)相连 的B—D一半乳糖为主链，每一半乳糖苷的C。 位上又带有支链(部分支链是 (1—6)一B—D 半乳二糖．另一些是 L一呋哺阿拉伯糖或 3 -- O--(B—L一毗晡阿拉伯糖)一n—L一唛晡 阿拉伯糖)}大部分橙胶的阿拉伯糖及半乳糖 之比为 1 t 6，井 占有分子量约 18，000及 78~000的．二 个组分 ，含量 分 别 约 8O 和 2Q ”。松胶经济可行的提取方法是与生产 造纸用术浆相结台 梅落叶松碎术片在一定 的温度下甩逆向水流浸取方式处理，使橙胶 谘出。经攫取的碎木片再返回木浆生产系统， (由此生产的木浆成本降低)。浸取水经过浓 缩干燥后，即得到松胶粗品，含有约3 的单 宁，再经氧化镁和硅燥土过摅处理得到白色、 无睐、易溶于球的纯松胶制品。 性 质上松胶与阿拉倍胶有许多相似之 处。落叶松胶能溶于冷水，制备的胶浓度可高 达 6O ，水中旋光度约+1 ，胶溶液rg-I值 约4．O～4．5，粘度低于阿拉怕胶，25 的溶 液粘度只有 t0 Pa·s，是另一典型的高浓 (度)低粘<度)类多糖。胶溶液抗酒精浓度可 高达7O 而不发生沉淀，松胶溶液呈牛顿流 体特性，粘度不受剪切力影响。许多电解质的 存在及 pH在 1．5～1O．5之间的变化对粘度 的影响也较小。松胶也具有一定的表面活性 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 24卷 第3期 王卫平：食品品质改良剂：亲水肢体的性质及应用(九) 功能及油水乳化敏果“ ，可用于食品、制药 及化妆品工业中作为乳化剂、稳定剂及粘台 剂等，用途与阿拉伯胶相似。 4 罗望子胶(t~marind gum) 罗望子胶是豆科罗望子树(tamarindus indica L．)果实中的果核胚乳部分 罗望子 是 一种生长迅速，寿命达百年的常绿乔木， 主要生长在南亚及北非一带。树干高达 20～ 25m，树龄在 13～14年开始结果实，成年罗 望子树每株产果达 200多公斤。罗望子果含 有约55 的果肉(主要用于制作酸果酱)， 35 果核及 1o 果皮；在果核成分中，胚乳 约占70％。罗望子胶是 由罗望子果核去壳 后，在将旺 加工戏糨末商成，未精籼的罗望 子胶粉(也称 TKP)呈灰白色，带有箩望子果 的气味，约含有蛋白质 1 5 ～22 ，粗纤维 0．7 ～8 ，油脂 4 ～7 ，灰分 2 ～3 ， 及65 ～72 的多糖。其多糖成分由D一木 糖、D一半乳糖、D一葡萄糖，及L一阿拉伯糖 构 成。此外 尚有部分游离单糖及单 宁物 坷 。 取决于精加工程度，商品罗望子胶粉 主要有三种：(1)罗望_于胶粗制品，多糖古量 在 5O蛎以上；12)脱脂罗望子胶，除去脂肪后 已基本无异味；(3)制药用纯罗望子胶，100 罗望子多糖。 罗望子胶易分散于冷水，但只有通过加 热(约需20～30rain)后才能达到最大粘度， 其水溶l渣的粘稠性强，具有较好的耐盐、耐 酸、耐热性能，加糖后能形廊凝腔，凝胶的形 成能力约为高酯粜胶盼 2-倍，而且不象果胶 那样依靠其酸度形成凝胶}在中性及酸性中 形成的凝胶比较坚实。罗望子胶粗制品主要 用于纺织上浆及造纸工业，特别是与瓜儿胶 及海藻酸钠盐复配使用，可以非常有效地取 代淀粉浆 。 5 菊糖(inulin)／低聚果糖(FOs) 许多食品胶本身就是可溶性膳食纤维， 在人体内基本不产生热量 近年来，随着人们 对功能食品及健康食品的兴趣不断提高，对 多糖化台物所表现出来的功能性更加重视 在用做品质改良剂时，亲水胶的使用都低于 1 ；然而在充当功能食品时，使用量则将远 远高于1 ，这就需要使用低粘瘦多糖。 在健康／功能食品中充当脂肪替代品及 增加膳食纤维含量的目前主要有菊糖(低聚 果糖)，经预水解的低粘度瓜儿胶等可溶性低 聚糖，以及一些不溶性粗纤维。但菊糖的特殊 性质是除用做功能食品中的低热量填充剂 外，还具有降低血压，降低胆固醇吸收，改善 肠道内的微生物种群，特别是能刺激双岐菌 (Bifidobacteria)生长而减少腐败物质的产 生等功能 ． - 菊糖是果糖的聚合形式，存在于菊苣根 (约含有 )、洋葱 芦笋根等许多植物中， 但以向日葵属的旋覆花(1-1ellanthus tubero— Slats)块茎中含量最为丰富，旋覆花菊糖的分 子量一般在 5000以上，但在一定的植物生长 时期，其分子量会低于 00，成为典型的低 聚果糖 (FOS)，新鲜的旋覆花块茎约含有 18 ～20 的固形物，其中 70 ～8O 是可 溶性低聚果糖，另含有9 的蛋白质及 6 左 右的矿物质和少量的果糖及葡萄糖，其中钾 含量高达2．2 由于凡体内投有菊糖酶，菊 糖不会被人体消化吸收。菊糖的商业化生产 中，也有用酶法降解菊穗得蓟分子量更低的 低聚果糖以改进其溶解性糕(目前也采用酶 法用蔗糖为底物来合成低聚果糖的方法)。 菊糖溶液在剪切力作用下具有凝胶状组 织感，这与脂肪的口感非常相似，加之也有良 好的涂抒陛使得菊糖用于许多健康食品中替 代大部分奶油和糖，如健康冰敲淋、巧克力 等 菊糖逮具有稳定泡涑功能用于奶稀类产 品能造成更丰富的奶油El感。在功能食品方 面，由于菊糖能刺激双歧菌生长，欧洲 8O 以上的功能酸奶中都是乳酸菌与菊糖并存。 近期报道还指出低聚果糖能增加人体对钙的 吸收程度，与甜味剂(阿斯巴甜等)混合使用 有协同效果，在减肥酸奶中能改进双方的口 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vo1．24 NO．3 感Ll ，在面粉中加入菊糖可降低面团粘度及 吸水率，也能避免馅心中水分向面团中迁移； 在健康饮料及膨化食品中，用菊糖来增加膳 食纤维含量。由于此种原因，西方市场上含有 菊糖的健康食品、功能食品及减肥食品等日 趋流行。 6 仙草 仙草是一种越年生唇形科草本植物 。在 我国台湾、福建一带，常用来制做食用仙草 冻，是一种传统但广为流行的果冻。仙草叶中 含有的这种多糖主要是由半乳糖 阿拉伯糖、 木糖、半乳糖醛酸及戊糖等所组成。它能与直 链淀粉形成特殊口感及质地的凝胶 。传统 的制造方法是将仙草在碱性条件下(用 1 小苏打溶液)沸水萃取 1h，加入木薯淀粉，冷 却后形成透亮，并带有仙草气及色泽的凝胶。 由于仙草只是我国闽台一带的传统食品凝 胶，加之仙草多糖在仙草中的含量并不高，因 此并没有商业化仙草胶生产提取。而国际上 对仙草多糖的研究更为罕见。 一 般来说，许多植物的根、茎、块、叶等组 织体内都含有一定量的各种多糖物质，也有 许多是与蛋白质接合形成蛋白多糖，在体内 多具有生理活性 ，从商业角度看，这类多糖用 做品质改良荆的经济价值已有限，但是有些 特殊的性质在功能食品、健康食品、药用或化 妆品、护肤用品方面也许会有特殊的应用价 值。 ●．， 文 青} 1 Takigami S·PhillipsG O-Gum and sta— bilisers for Food Indu．stry 8、(Phillips ． 0 et a1． Ed)．IRL Press，0xford University：1996．385～ 391 2 Shimahara H et a1． Agr． Bio1．Chem．， 1975．39：293～ 299 3 Foster T J，M orris E R．Gum and Stah-lis ers for Food Industry 7．(Phillips G O et a1．Ed)， IRL Press，Oxford University：1994．281～ 289 4 Food Chemicals Codex(4th Ed)． 1996．210 ～ 211 5 Chen C C，Whistler R L．Industrla1 Gums． 3rd Ed．(Whistler R L et a1．Ed)Ne-／~r York：Aca— demic Ptess-l993．228～230 6一Gowde D C et a1．CarhotIydrate Research， 1979，72：201 7 Paulsen B S et a1．Carhohydrate Research， 1978，60：345 8 MandaI G，Das A．Carbohydrate Research I 1980-87：249 9 Yagl A et a1．J．Pharm．Sci．，1984，73：62 10 Lerner M ．ChemicaI Market Report，1996 (11)z14～15 ll whistlet R L．Industrial GuⅡ-s．3rt Ed． (矾 istler R L et a1．Ed)I New York：Academie Pt*zss。1993．3O2～ 305 12 C1ickflmaD．M ．Gum Technology in the Food Industry(Cli smart M ．Ed)．New York：Aca— demic Press-1969．19l～ 198 13 G1ick3m n M ．Food Hyd~ocolloids(CIicks 枷 n M．Ed)．U．S．A．：CRC Press，1986．3：193～ 202 14 Yin RI，I．,~rlS JG．Novel Blend ofAlgin， TKP＆Gu丑r GU m。U．S．Patent4，257-816，1981 ein L，I~phn M -Gough M ．Vet． Hunk T0xlcot．，l98B，3O(2)：104"~107 16 Anonymous．Food In ∞ ts and AnMy- sis Internationa J．199 ，30 J8~ 10 17 陈怡宋等．台湾农业化学盒志,：1996，34 (4)t489～ 496 维普资讯 http://www.cqvip.com