多糖:为食品工业注入活力 (下)

2018-07-23 10:15:33来源: 中国食品报

  植物多糖
  植物多糖是植物在生命活动中形成的高分子聚合物或复合体,如细胞内储存的淀粉及果聚糖和甘露聚糖等非淀粉储存多糖,构成细胞的果胶类物质,纤维素和半纤维素,高等植物的根、皮、叶片、种子和花朵所含的树胶和黏胶也都是多糖蛋白复合物。
  植物多糖具有多种生物活性,如免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗辐射、抗菌抗病毒、保护肝脏等保健作用,是研究最多的一类多糖,目前人们已成功地从近百种植物中提取出了多糖并广泛地用于医药和保健食品的研究和开发中。由于植物多糖具有可再生、投入少、成本低、污染小、利用率高等优点,已成为食品工业研究的热点,被广泛应用于食品的加工生产中。
  纤维素  纤维素是植物细胞壁的主要成分,是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的葡聚糖。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖,常作为食品包装材料应用于食品工业中,具有可降解、可吸收、可食用、安全性、抗氧化,以及较好的二氧化碳和氧气的透过性等,可作为水果、蔬菜、豆类和肉类食品的活性包装材料,用来保湿、抗湿和抗氧化。以植物纤维素为材料开发的包装材料有水果纸和海藻纸等,日本酒井理化学研究所己成功从豆渣中提取食物纤维并加工成可食用纸。羟丙甲基纤维素(HPMC)是木浆中所含纤维素的衍生物,在食品工业,HPMC通常是用作冰淇淋、面包、色拉调汁等的增稠剂、乳化剂、稳定剂和保水剂。美国普遍应用微晶纤维素制造冷冻食品和冷饮甜食以及烹调用调味汁。
  淀粉  淀粉是植物体中贮存的养分,存在于各种植物的种子和块茎中。淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉,前者为无分支的螺旋结构;后者以24~30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成,在支链处为α-1,6-糖苷键。淀粉在食品包装材料中的应用有着悠久的历史,具有成膜性好、可再生、可降解、可食用、耐水、耐油和透气等优点。用淀粉生产的生物可降解塑料可以在周围环境中得到分解,化为肥料。我国开发的玉米淀粉包装膜,多用于油脂较重、浸透性强的食品,如快餐、油炸薯条、月饼等。在国外,淀粉基的食品包装材料也是食品包装业研究开发的热点之一,美国南卡罗来纳州克雷母逊大学以玉米、大豆、小麦为原料研制的谷类薄膜,用于香肠等食品的包装,并可供食用。
  膳食纤维  膳食纤维是一类不易被消化的食物营养素,主要来自于植物的细胞壁,由半纤维素、纤维素、木质素及果胶、树胶、黏质等组成,是食物中有一定生理功能的化学成分。已知蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水是人体必需的六大营养素,而膳食纤维被称为第七种营养素。适量食用膳食纤维,可改善空腔及牙齿功能、促进肠道有益菌群生长、防治便秘、利于减肥口”,还可以改善糖尿病症状口。根据溶解性不同,膳食纤维可分为可溶性纤维(SDF)和不溶性纤维(IDF)两大类。SDF主要有抗性寡糖、抗性糊精、改性纤维素、合成多糖以及植物胶体等。SDF可吸水膨胀,使原有的体积和质量增大,形成凝胶状物质,在食品中主要起胶凝、增稠和乳化的作用。IDF主要包括纤维素、半纤维素和木质素等,在食品中主要起填充作用。IDF能吸收水分、软化粪便、增加粪便体积、能刺激肠的蠕动、加速排便,以减少粪便中有害物质与肠道接触的时间,降低患肠癌的概率。
  果胶  果胶是植物中的一种酸性多糖物质,其主要成分是部分甲酯化的α-1,4-D-聚半乳糖醛酸,残留的羧基单元以游离酸的形式存在或形成铵、钾钠和钙等盐。果胶主要存在于植物的细胞壁和细胞内层,为内部细胞的支撑物质,通常为白色至淡黄色粉末,稍带酸味,具有水溶性。根据果胶分子中酯化的半乳糖醛酸单体占全部半乳糖醛酸单体的百分比,可将果胶分为高酯果胶(酯化度大于50%)和低酯果胶(酯化度低于50%),高酯果胶在pH2.5~4.5之间是稳定的,而低酯果胶在较高的pH值条件下要稳定些。按果胶的组成可有同质多糖和杂多糖两种类型:同质多糖型果胶如D-半乳聚糖、L-阿拉伯聚糖和D一半乳糖醛酸聚糖等;杂多糖果胶最常见,是由半乳糖醛酸聚糖、半乳聚糖和阿拉伯聚糖以不同比例组成,通常称为果胶酸。果胶在食品中常作为胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂、乳化剂和增香增效剂使用。利用果胶的胶凝作用,用于果酱、果子冻、果冻的生产中,得到的产品富有弹性和韧性,口感润滑爽口;在棒冰、冰淇淋中添加果胶可起到乳化稳定作用,成品口感细腻、爽滑;酸奶、乳酸菌、果汁生产过程添加果胶起稳定、增稠作用,同时延长制品的保存期。
  大豆多糖  大豆多糖主要是以大豆蛋白加工或豆腐、腐竹等豆制品加工副产物豆渣纤维为主要原料,经预处理、酶解、分离、脱色、灭菌、干燥等工艺精制而成。大豆多糖是由半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、岩藻糖、木糖和葡萄糖等组成。
  大豆多糖除具有一般膳食纤维的特性外,还具有乳化及乳化稳定性、酸性条件下对蛋白颗粒的稳定作用、抗黏结性、成膜性及泡沫稳定性等特性,在食品工业有较多的应用。
  大豆多糖是一种糖蛋白,其蛋白部分能快速吸附到油滴表面,糖链部分伸到水相在油滴周围形成一层厚厚的水化膜,通过空间位阻作用使油滴稳定,乳液的稳定性不受体系pH值、盐离子浓度的影响,且具有一定的热稳定性。大豆多糖作为乳化剂已经广泛地应用在了咖啡奶油、乳化型调味料、咖啡伴侣以及牛奶蛋黄奶油中,传统配方中常添加羧甲基纤维素钠、卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠、瓜尔豆胶等作为增稠稳定剂,形成的产品浓稠、口感黏糊,用大豆多糖作稳定剂的乳饮料类则口感更为清爽;在人造奶油、色拉调味油、奶油调味汁等食品中,大豆多糖可部分代替脂肪,保持水分,增加产品的稠感和黏附感。大豆多糖应用于米饭、油炸及非油炸方便面、挂面、湿面、米粉、通心粉、馒头、广式年糕、广式河粉、云南米线等中,可在米饭和粉面类表面形成水合层保持水分,防止米饭和粉面类相互黏着,使食物更为清爽可口,如日本寿司、非油炸方便面、日式米粉、日式方便米饭、保鲜湿面等使用大豆多糖作为防黏连剂。
  大豆多糖添加到饼干、面包、馒头等食品中可使食品变得更为柔软可口,应用于固体冲剂、果冻、碳酸饮料、运动饮料、植物蛋白饮料等功能性饮料中起到稳定微量营养成分、增加稠感、改善产品的口感的功效;在鱼圆加工中添加大豆多糖,可改善鱼圆的保水性,提高冷冻、解冻稳定性,降低表皮的冻裂率,防止混汤;应用于火腿肠、香肠、午餐肉、三明治、肉松等,可以抑制蛋白凝胶化,避免油水分离。大豆多糖还具有多种生理保健功能,常作为治疗便秘、糖尿病、肥胖等各种疾病的健康食品的原辅料和载体。另外,大豆多糖能在食品表面形成一层无色透明的可食性薄膜,可用于食品表面涂膜。
  魔芋葡甘聚糖  魔芋的主要成分是葡甘聚糖,其是优质水溶性膳食纤维,具有良好的增稠性、黏结性、悬浮性和乳化性,和大多数阳离子型和阴离子型食用胶都有互溶性和增效性。魔芋葡甘聚糖做成的薄膜是一种新型、无毒、无公害的食品包装材料。魔芋葡甘聚糖具有良好的增稠性,作为增稠添加剂己广泛应用于果汁、果珍、果茶、果酱、八宝粥、调味品和所有糊类食品中;魔芋胶和卡拉胶共溶时,有凝胶增效作用而被应用于果冻以及软糖的生产中。
  瓜尔豆胶  瓜尔豆胶来源于南亚干旱和半干旱地区广泛栽培的一种一年生草本抗旱农作物,是目前国际上较为廉价而又广泛应用的亲水胶体之一。
  瓜尔豆胶能分散在热水或冷水中形成黏稠液,此外瓜尔豆胶具有良好的无机盐类兼容性能,能耐受一价金属盐,但高价金属离子的存在可使溶解度下降;在控制溶液pH值的条件下,瓜尔豆胶能形成一定强度的水溶性薄膜,但在pH 3或以下的酸性溶液中会被水解,导致黏度急速丧失。在食品工业中,瓜尔豆胶主要用作增稠剂、持水剂使用,如在冰淇淋中添加少量瓜尔豆胶,能提高产品抗骤热的性能、延长融化时间,并赋予产品滑溜和糯性的口感;在罐头食品中添加瓜尔豆胶可稠化产品中的水分,并使肉菜固体部分表面包裹一层稠厚的肉汁;在软奶酪加工中,瓜尔豆胶能控制产品的稠度和扩散性质;在调味汁和色拉调味品中,瓜尔豆胶能起到增稠作用,使得这些产品的感官品质更好。
  半乳葡聚糖  半乳葡聚糖是一类由葡萄糖、半乳糖组成的杂多糖,主要存在于植物种子的胚乳中。半乳葡聚糖具有很多独特的性能,如耐酸碱、耐高盐,低浓度时具有高黏度,并在较高的温度范围内稳定等,可以作为增稠剂、凝胶剂、成膜剂、保水剂等应用于食品工业。半乳葡聚糖用于在色拉、肉汁调味料的生产中可作为乳化剂使用,在布丁、糕点、糖果、口香糖等食品中作为胶凝剂应用;另外,大多数半乳葡聚糖具有成膜性,可用于水果、蔬菜的涂膜保鲜。
  阿拉伯胶  阿拉伯胶取自一种名为Acacia的树,由树的汁液凝结而成,其主要成分是高分子多糖类及其钙、镁和钾盐。阿拉伯胶曾经是食品工业中用途最广及用量最大的水溶胶,广泛用于食品工业中。阿拉伯胶能够强烈地吸附到油水界面上,产生特殊的乳化稳定效果,作为乳化稳定剂广泛用于乳化香精中;在软饮料浓缩汁的生产中添加阿拉伯胶可以稳定风味和精油;在可乐等碳酸饮料中阿拉伯胶用于乳化、分散香精油和油溶性色素,避免其在贮存期间精油及色素上浮而出现瓶颈处的色素圈:阿拉伯胶能阻碍糖晶体的形成,用于糖果中作为抗结晶剂,防止晶体析出,也能有效地乳化奶糖中的奶脂,避免溢出;阿拉伯胶还与植物油及树脂等一起用作饮料的雾浊剂以增加饮料外观的多样性。
  其他  麦芽糊精是以各类淀粉经酶法工艺低程度控制水解转化、提纯、干燥而成的以D-葡萄糖为结构单位,以α-(1,4)糖苷键键相聚合而成的多糖物质,具有良好的流动性、溶解性、黏性、耐热、耐酸耐盐性和成膜性等特点,在食品工业作为填充料和增调剂广泛应用在糖果、奶粉、冰淇淋、饮料、罐头及其他食品中,如麦芽糊精在麦乳精、咖啡饮料、奶粉、奶茶等产品中能突出产品天然风味,提高溶解性、增强稠度、改善口感。亚麻籽胶系采用亚麻籽为原料,经科学加工精制而成的一种植物胶,其主要成分为60%的多糖物质和26%的蛋白质,其中多糖主要由D一木糖和L-鼠李糖等组成,亚麻籽胶可作为增稠剂、黏合剂、稳定剂、乳化剂和发泡剂应用于肉制品、乳制品、饮料、果冻、面制品、各类糕点的生产;胡芦巴胶的主要成分为半乳甘露聚糖,为白色或稍带黄褐色的无定形粉状物,在食品工业用作增稠剂可以部分替代进口的瓜尔胶,用于冷食、饮料、馅类、糕点等食品中;沙嵩籽胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、L一阿拉伯糖及木糖组成的一种具有交联结构的多糖物质,具有较高的吸水性,可在水溶液中极限溶胀近千倍,形成强韧的结缔状凝体,在食品工业中可以作为面团调节剂、保水剂、增稠剂、稳定剂、成膜剂和胶凝剂等添加剂使用,如作为应用于挂面和方便面生产中,可提高面条弹性和韧性,口感滑腻,有咬劲,不断条;田菁胶是由D-半乳糖和D-甘露糖两种单糖构成的多糖,可以替代瓜尔胶在食品工业中应用;黄蜀葵胶以阿拉伯多聚糖、半乳多聚糖为主要成分,在食品工业中可用做增稠剂、稳定剂和乳化剂,可用于冰淇淋、雪糕、冰棍和面包、饼干、糕点、果酱等食品中;桃树胶的成分是多糖和少量的蛋白质等,其中多糖是由半乳糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸等组成,在食品工业中的应用类似于阿拉伯胶。
  卡拉胶是从红藻中提取的天然植物胶,其化学本质为硫酸酯多糖。硒酸酯多糖又称硒化卡拉胶,是人工制备的卡拉胶的硒化产物。卡拉胶结构中的硫部分地被硒取代,即形成硒酸酯多糖,用作食品添加剂,已广泛应用于生物医药、保健食品、医学美容化妆品、食品、饲料添加剂、生态农业等领域。硒酸酯多糖可作为硒源营养补充剂,用于贫硒地区食品企业生产富硒饮料,满足该地区消费者健康补硒的需要;硒与金属有很强的亲和力,它在人体内同金属结合形成金属-硒-蛋白质复合物,通过这种方式使有毒金属元素如铅、镉、铝、砷、汞、银等排出体外,可作为生产排铅保健食品的原料。在冰淇淋生产中,硒酸酯多糖可与牛奶中的阳离子发生反应,产生独特的胶凝作用,增加冰淇淋的成形性和抗融性;在肉制品中添加硒酸酯多糖除了可以作为硒源营养补充剂外,还可以起到凝胶、保水、乳化、增强弹性等作用,改善制品弹性及切片性能;另外硒酸酯多糖在巧克力、牛奶布丁、天然和人造稀奶油、酸牛奶、软糖生产中也有广泛使用。

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