多糖:为食品工业注入活力 (上)

2018-07-16 10:56:29来源: 食药信息论坛

  从上个世纪,国外科学家发现了真菌多糖强大的保健作用后,多糖,包括真菌多糖走进了越来越多人的视野。到底什么是多糖?对人体有什么样的“魔力”?多糖有哪些分类?在食品领域又有哪些应用?本文将对多糖在食品工业中的应用做具体阐述。
  多糖是一类天然高分子化合物,是由醛糖或酮糖通过苷键连接在一起的多聚物,在高等植物、藻类、菌类及动物体内均有存在,是自然界含量丰富的生物聚合物。按其来源,多糖可分为动物多糖、植物多糖、微生物多糖以及人工生物合成多糖等,具有多种生物功能,是构成动植物和微生物的细胞外结构物质(如纤维素和几丁质)、能量物质(如淀粉和糖原)。
  同时,作为生命过程中起核心作用的分子,如遗传物质、酶、抗体、激素、膜蛋白和脂类,多糖是其不可缺少的组成部分。多糖还可与蛋白质、脂类形成的糖蛋白、脂多糖,在细胞的识别、分泌以及在蛋白质的加工和转移等方面,起着不可忽视的作用;多糖还具有广泛的药理作用,如增强机体免疫力、保护胃肠功能等,是保健品和药品研发的热点领域之一。由于多糖具有特殊的理化性质,在食品工业也应用广泛。
  动物多糖
  动物多糖几乎存在于所有动物组织器官中,主要分布于细胞基质中,除了作为能量资源和构成材料,还参与生命现象中细胞的各种活动,如甲壳素主要分布于甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳中,是节肢动物外骨骼的主要组成部分;硫酸软骨素和硫酸角质素主要存在于软骨和骨架组织中,对角膜胶原纤维具有保护作用,能促进基质中纤维的增长、增强通透性、改善血液循环、加速新陈代谢、促进渗透液的吸收及炎症的消除;透明质酸在关节液、玻璃体、脐带中含量较高,是构成人体细胞间质、眼玻璃体、关节滑液等结缔组织的主要成分,在体内发挥保水、维持细胞外空间、调节渗透压、润滑、促进细胞修复的重要生理功能。
  甲壳素与壳聚糖  甲壳素是地球生物界仅次于纤维素的第二大类天然聚糖,主要提取自甲壳类动物、昆虫和其他无脊椎动物的外壳。甲壳素的基本单位是乙酰葡萄糖胺,它是由1000—3000个乙酰葡萄糖胺残基通过β-1,4-糖苷键相互连接而成的聚合物。壳聚糖是甲壳素经脱钙、脱蛋白质和脱乙酰基后的产品。壳聚糖有很强的抗菌作用,能作用于微生物的细胞表层而抑制其生长,可用作液体调味品、饮料、肉制品、水产品、新鲜果蔬等的保鲜剂。
  甲壳素与壳聚糖还具有很好的成膜性和生物降解性,由其开发的食用包装膜用于水果、蔬菜的包装,可调节包装内的空气、阻止果蔬水分蒸发、减少果蔬对环境中氧的吸收、延缓水果成熟和延长果蔬贮藏时间。美国农业研究所利用甲壳素与壳聚糖,结合月桂酸生成一种可食性薄膜,用于去皮水果的保鲜;国内有学者将变色期番茄果实浸入壳聚糖溶液中30秒,可推迟果实腐烂时间,降低腐烂率,从而较好地保持番茄果实的贮藏品质。
  硫酸软骨素  硫酸软骨素是由动物喉骨、鼻中骨、气管等软骨组织中提取制备的黏多糖类药物,在酸性条件下能水解产生葡萄糖醛酸和氨基己糖。根据化学结构的不同,硫酸软骨素可分为硫酸软骨素A、硫酸软骨素B、硫酸软骨素C、硫酸软骨素D和硫酸软骨素E等。不同动物体内,硫酸软骨素类型不同,猪、牛、羊的喉骨、鼻骨和关节骨中主要含有硫酸软骨素A,鲨鱼、乌贼等海洋动物的软骨中主要含有硫酸软骨素C。硫酸软骨素具有多种生物功能,在药品及保健品领域具有广泛的应用,主要用于关节炎和冠心病的治疗。在食品工业中,硫酸软骨素可作为食品添加剂,用于食品的乳化、保湿和祛除异味。
  透明质酸  透明质酸(HA)是一种酸性黏多糖,其基本结构是由两个双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成。HA具有多种重要的生理功能,如润滑关节、调节血管壁的通透性、调节蛋白质、水电解质扩散及运转、促进创伤愈合等。另外,HA具有特殊的保水作用,是目前发现的自然界中保湿性较好的物质,被称为天然保湿因子,广泛应用于保养品与化妆品中。HA在食品中的应用多见于美容类的保健食品,外用HA仅作用于涂抹部位的皮肤表层,起到润滑、保水作用,但该作用不持久,而口服HA通过消化、吸收,能够增加内源性HA的含量,对皮肤的滋润作用更持久。日本和美国等国家都推出了含透明质酸的保健食品和口服液。
  微生物多糖
  微生物在生长代谢过程中能产生一定量的各种多糖,通常可分为三大类:胞壁多糖、胞内多糖及胞外多糖。微生物多糖在食品工业中的应用比较广泛,可以用作食品添加剂、抗凝剂、保鲜剂等,目前已商业开发应用的主要有结冷胶、黄原胶、短梗霉多糖、热凝胶、乳酸菌胞外多糖、细菌纤维素等。微生物多糖生产周期短,不受季节、地域和病虫害等条件限制,可以大量工业化生产,具有良好的市场前景。
  结冷胶  结冷胶具有良好的假塑性和流变性、风味释放性、热稳定性、耐酸碱酶性等特点,并且在极低浓度条件下不需加热或稍加热即可形成凝胶,且凝胶的硬度、弹性和脆性易调节,在食品工业中,主要作为增稠剂、稳定剂、被膜剂、膨松剂使用。结冷胶主要用于饮料、面包、乳制品、肉制品、面条、糕点、饼干、起酥油、速溶咖啡、鱼制品、雪糕、冰淇淋等食品中,也可用做果酱及果冻的胶凝剂。
  黄原胶  又名汉生胶,在冷水、热水中分散性稳定,在低浓度条件下能产生很高的黏度,增稠性良好,水溶液具有较高的假塑性、良好的稳定性,也具有良好的分散和乳化作用。黄原胶用作稳定剂、乳化剂、悬浮剂、增稠剂、泡沫增强剂和加工辅助剂在食品工业中得到了广泛的应用。它能使果酱、豆酱等酱体统一、涂拌性好、不结块、易于灌装,且提高口感;作为乳化剂用于乳饮料中,可防止油水分层和提高蛋白质的稳定性;作为保鲜剂处理新鲜果蔬,可防止果蔬失水、褐变;将其用于各类点心、面包、饼干、糖果等食品的加工,可使食品具有优越的保型性,较长的保质期和良好的口感,黄原胶还广泛应用于各种肉制品的加工,可明显提高制品嫩度、色泽、风味和持水性。
  短梗霉多糖  短梗霉多糖是出芽短梗霉分泌的一种黏性多糖,又称普鲁兰多糖、普聚多糖或茁霉多糖,是无色、无臭的白色粉末状物质。短梗霉多糖具有良好耐热和耐酸碱性、稳定的黏度、优良的可塑性,作为多种食品品质改良剂和增塑剂应用广泛。短梗霉多糖与适当比例的面粉、直链淀粉混合,可制成风味不同的人造米、鸡蛋面、通心面或馅料,热量比一般产品低一半;在肉制品中添加0.1%的短梗霉多糖,可明显提高肉制品的黏弹性、口感和持水性;短梗霉多糖应用于糕点、面包及米面制品,可防止食品中的淀粉老化,延长保质期;在口香糖类加工中,添加短梗霉多糖,可改善产品的口感,延长咀嚼时间和香味;在冰激凌生产中,短梗霉多糖能够增强产品的滑润性,使产品具有更好的风味和口感;在巧克力加工中,使用短梗霉多糖,产品成型性好,表面光泽、平滑;在果汁饮料中,使用短梗霉多糖可适度增加浓郁感、滑润、分散性好、稳定性增强;由于短梗霉多糖在高盐环境条件下能保持良好的黏性,可作为高盐调味料的稳定剂口;短梗霉多糖还具有良好的成膜性,在食品工业中可用作包装材料和被膜剂等。
  热凝胶  又称凝胶多糖、凝结多糖,是由葡萄糖组合而成的高分子聚合物。热凝胶可作为食品添加剂用于多种食品,如果冻、面条、香肠、汉堡包、冰淇淋等食品,可以改善产品的持水性、黏弹性、稳定性,并有增稠作用。热凝胶应用于肉制品中可提高其含水率,使产品更加柔嫩、口感更好;由于热凝胶在高温下仍可保持极好的形状和性质,将其加入面条中,可使面条具有更好的柔韧性:热凝胶可作为增稠剂、稳定剂应用于无脂食品,增加食品黏度;用于奶酪制品中可防止其脱水;用于冰淇淋中提高其保型性;在汉堡包中加入热凝胶,烹调后形成松软、多汁和高产量的汉堡包。
  乳酸菌胞外多糖  乳酸菌胞外多糖是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外,常渗于培养基的一类多糖,有的依附于微生物细胞壁形成荚膜,称为荚膜多糖,有的则进入培养基形成黏液,称为黏液多糖。乳酸菌胞外多糖在低浓度条件下能增大黏滞性而不形成凝胶,微小的切变力即可增大其流动性,切变力消除,黏度又很快恢复,在酸性条件下稳定性好。乳酸菌胞外多糖在食品工业中可作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、起泡剂和凝胶剂使用。含有胞外多糖的发酵剂可以使乳制品具有更好的口感、质地和风味。
  细菌纤维素  少数微生物也能合成纤维素,如醋酸杆菌属、土壤杆菌属、假单孢杆菌属、产碱杆菌属、固氮菌属、根瘤菌属等属中的某些种。它们合成的纤维素统称为细菌纤维素,细菌纤维素可作为食品成型剂、增稠剂、分散剂、抗溶化剂应用于食品工业中,如利用细菌纤维素良好的成胶性和高持水性,可用于人造肉、人造鱼的生产。
  环状糊精  环状糊精是一种具有新功能的细菌多糖,可防止挥发性物质的挥发,并可保护香料、脂溶性维生素等不为酸和光所分解,还可以改变香料、色素等物质的物化性质,如溶解度、色、味等,由聚合环状糊精制成的树脂还可用做萃取剂,用于去除果汁中的苦味。
  食用菌多糖  食用菌多糖具有良好的保健功效,在保健品、功能性食品等方面应用广泛:在面粉中添加1%—3%金耳粗多糖,可改善面团的胶体性能,增加面团的吸水性,减缓淀粉的老化,增加面包体积和持水性,使面包口感柔软,内部组织细腻均匀。
  多糖由于其独特的物理化学性质及其广泛的生物活性,在食品工业己获得了广泛的应用。利用其抗菌性用于食品保鲜、利用其良好的成膜性及生物降解性作为食品包装材料、利用其乳化性和流动性用作食品乳化剂增稠剂、利用其特殊的生物学功能添加于食品中增加食品的保健功能、利用非淀粉多糖在胃肠道难以降解的特性开发出具有改善肠道微环境排毒通便的膳食纤维食品等,多糖已成为食品工业中的重要原料和添加剂。(来源:食药信息论坛)

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