食品胶体综述Word文档下载推荐.docx

1、 The structure and the function characteristic of xanthan gum were reviewed, and also analyze the research status and application prospect about xanthan gum in food to the special structure of xanthan gum,respectively expound the rheology, thickening and stability, resistance to acid and alkali salt

2、 stability, distribution and other performance such as suspension, emulsification and freeze-thaw stability features, as well as the application of these features in food Keywords: xanthan gum；structure；features；applicat ion1黄原胶黄原胶（Xanthan）是一种典型的亲水胶体，又称汉生胶，是由野油菜黄单 胞杆菌、菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌等分泌的一种大分子生

3、 物多糖。它是国外20世纪50年代开始研究，60年代末开始应用的一种功能性 水溶胶。Jeans等人首先发现了黄原胶独特的功能特性，随后1961年，CPKelco 成为第一个采用发酵法将黄原胶商业化生产的公司，1969年黄原胶正式被美国 FDA批为食品添加剂。从那时开始，黄原胶就因其优良的物化性质一分散液的高 黏度、触变性、稳定性等被关注和研究，并在食品工业、采油、涂料等诸多方 面得到了广泛的应用。2黄原胶的结构黄原胶是一种水溶性微生物多糖，由D葡萄糖、D甘露糖、D葡萄糖醛 酸，以及乙酸和丙酮酸组成的“五糖重复单元”的结构聚合体，具有类似纤维素 的一级结构，包括由B1, 4键连接的D葡萄糖基主链

4、以及含三个糖单位的 侧链，侧链由两个D甘露糖和一个D葡萄糖醛酸交替连接而成，如图1所示叫 黄原胶的相对分子质量非常大（3X106）,其水溶液粘度也非常高；分子侧链上 的轻基使其易形成钠、钾和钙等金属盐，分子间可形成双螺旋结构。黄原胶的二 级结构，是由侧链绕主链骨架反向五重缠绕，通过氢键静电力等作用所形成的五 重折叠的棒状螺旋结构，正是由于这些多螺旋体形成的网络结构，使黄原胶具有 良好的控水性质，因而具有良好的增稠性能，如图2所示黄原胶在水溶液中具有3种构象：天然黄原胶可能具有一个相对较规整的 双螺旋结构；而经过长时间的热处理，黄原胶螺族链会伸展为无序的卷曲链结构， 该段温度通常称为构象转变温度

5、；冷却后，螺.旋和卷曲锥在体系中均有相当程度 的存在。黄原胶的三级结构是棒状螺旋间靠非共价键结合形成的螺旋复合体。这 种结构一方面使主链免受外界环境如酸、碱、酶以及温度和其他离子的破坏，从 而保持黄原胶溶液的稳定性；另一方面，在较低分子量（MwlOS）和相对髙浓度 下（10%）,该结构状态又使其在一定浓度的水溶液中呈现溶致液晶的状态。黄原胶分子结构中，部分侧链末端的甘露糖4, 6位C上连有一个丙酮酸基 团，而部分连接主链的甘露糖在C-6被乙酰化，一般而言，黄原胶中丙酮酸取 代基的含量接近50%,流变学表明，丙酮酸基团脱去后，黄原胶分子间作用力明 显减小，丙酮酸基团可能在黄原胶分子相互之间形成氢

6、键，以此来稳定黄原胶的 分子结构。对黄原胶纤维的X衍射研究显示，黄原胶分子呈右手螺旋，三个糖侧 链与主链对齐，并通过非共价键作用（主要是氢键作用）保持整体结构稳定。在 熔融下，主链周围的侧链保护B1, 4键不受攻击，这也许就是黄原胶在变化 条件中保持稳定的原因。无规线团图2黄原胶二级结构示意图3黄原胶的功能特性正是由于黄原胶独特的分子结构，使其具有增粘性、协效性、假塑性、良好 的分散作用和乳化稳定性能等被广泛应用于食品、石油、化工、医药、纺织、化 妆品等20多种行业。黄原胶可添加到食品中，作为稳定剂、乳化剂、增稠剂分 散剂、品质改良剂和加工辅助剂。黄原胶在水中有良好的溶解度，在水溶液中呈 多聚

7、阴离子且构象多变，不同条件下表现出不同的特性，具有独特的理化性质。 黄原胶有显著地增加水体粘度和形成弱凝胶结构的特点，其水溶液在受到剪切作 用时呈现假塑性，有较好的耐热、耐淀粉酶和耐酸碱盐稳定性，以及对颗粒的悬 浮性和乳化性。黄原胶可控制产品的流变性、结构、风味及外观形态，其假塑 性又可保证良好的口感，因此被广泛用于色拉调料、面包、奶制品、冷冻食品、 饮料、调味品、酿造、糖果、髙点、汤料和罐头食品中。流变性黄原胶溶液是典型的假塑性流体。在剪切力作用下，粘度急剧下降，剪切速 度越髙，粘度下降越大；当剪切作用消失时，粘度瞬间恢复到最大。其原因可能 是当受到剪切作用时，连接主、侧链的氢键被破坏，分子

8、形成了不规则的线团状, 粘度下降，在剪切作用消失时，分子又恢复了原来的结构。黄原胶无毒、安全、低浓度、有高粘性，可控制最终产物的流变性，可以控 制产品的外观、结构和风味，对淀粉糊流变性具有很大的影响。Shittu T Al3J 等人通过分析黄原胶对复合木萬小麦面粉（90%小麦，10%木薯）的储藏性能、面 团粘弹性以及面糊的气体保持能力的影响，来研究黄原胶对复合木暮小麦面粉特 性的功能作用。实验结果得到，黄原胶对新鲜复合面粉所制作的面团的韧性、延 伸性和口感接受度，都具有十分重要的促进作用。当黄原胶含量为1%时，面包 条的体积和面包屑的柔软度都有很大的提髙，另外黄原胶的加入使符合面包更加 膨松，

9、切感官接受度更好。当在面包配方中加入1%的黄原胶后，在面包储藏过 程中水分的流失和结构老化现象明显减少。盐的加入直接或间接地与黄原胶发生相互作用，进而影响了后者在容易让中 的行为，此影响也会反映在黄原胶分子之间及与水分子的相互作用上，从而影响 了黄原胶在溶液中的流变学特性。盐的种类及浓度亦对黄原胶的粘度、粘弹性、 凝胶点温度、松弛时间及构象转变温度等特性有着不同的影响与作用。另外在考 虑盐的作用时，需结合考虑黄原胶本身所含有的钾、钙、镁等离子的含量。另外，可利用黄原胶溶液的流变学性质作为检测指标筛选菌株和优化发酵条 件 I7,o增稠性和稳定性及与其他添加的协效性黄原胶是一种低浓度高粘度的亲水胶

10、体，1%水溶液粘度相当于明胶的100 倍。黄原胶具有特殊的假塑性、髙粘度和溶解度，在较宽的PH和温度范围内稳 定，能与其他盐类、食品添加剂和多糖复配作为增稠剂。由于黄原胶的三级结构 为网状结构，使其具有良好的控制水流动性质，从而可作为良好的增稠剂和稳定 剂，特别是在低质量浓度具有高粘度。王娜研究不同亲水胶体对豆浆稳定性的 效果，用黄原胶作为增稠剂，增加豆浆的粘度，使豆浆在较长时间不会出现脂肪 上浮和蛋白质沉淀的出现。并且黄原胶具有优良的热稳定性，即使在高温条件下， 随着冷却，粘度基本是可以完全恢复。结果发现黄原胶对增加豆浆稳定性具有较 好的效果，当黄原胶浓度为L时，其稳定系数最髙为。魔芋胶、卡

11、拉胶和黄原胶均属于水溶性的天然食品添加剂，魔芋胶和卡拉胶 均能形成凝胶，而黄原胶自身没有形成凝胶的特性，但在增稠、耐高温和凝胶增 效方面有较好的配伍性切。魔芋胶与卡拉胶有非常好的协同作用，能显著增强卡 拉胶的凝胶强度和弹性，还能减少卡拉胶的泌水性；魔芋胶与黄原胶互配即能明 显的增加胶体的粘稠度，还能减少胶的使用量，因此，两者的复配胶。既可作为 增稠剂，又可作为凝胶剂。由于蔗糖的存在在一定程度上增强了大分子交联或其他式的缔合，逐渐提髙 了体系结构化的程度，所以少量的蔗糖可以提高黄原胶体系的粘度，且黄原胶溶 解后再加入蔗糖更有利于粘度的增加；而氯化钠的引入则明显降低了体系的粘 度，且这种影响对黄原

12、胶质量分数较高的体系更明显。耐酸、碱、盐稳定性在黄原胶的二级结构中，侧链反向缠绕主链使主链得到保护而不易降解，从 而使其具有耐髙温、耐酸碱和抗酶解等特性。黄原胶溶液对酸碱十分稳定，在酸 性条件下都可使用，在PH212黏度几乎保持不变。虽然当PH值等于或大于9 时，黄原胶会逐渐脱去乙酰基，在PH小于3时丙酮酸基也会脱去。但无论是去 乙酰基或是丙酮酸基对黄原胶溶液的黏度影响都很小。即黄原胶溶液在PH212 黏度较稳定，所以对于含高浓度酸或碱的混合物，黄原胶是一种很好的选择。 黄原胶在产品应用中的耐盐对象以NaCl为准，且最高添加量在20%左右（酱类 食品）。在多盐存在时，黄原胶具有良好的相容性和稳

13、定性。它可以在质量分数 为10% KC1、10% CaC12、5% Na2CO3溶液中长期存放（25e、90 d）,黏度几乎保 持不变，在其高浓度溶液中加入一定量盐反而可以增加粘度。复配性黄原胶具有广泛的相容性、复配性和协效性，能与瓜尔豆胶、刺槐豆胶混合 物可产生有益的协同作用，使黏度倍增，也可形成不同韧度的凝胶等。刺槐豆胶与黄原胶的复配溶液能够进行剧烈反应，在两组分的浓度很低的情 况下有强烈的协效增稠性，可获得浓稠溶液或形成有弹性的凝胶。刺槐胶与黄原 胶的复配效应可能是因为槐豆胶上不带侧链的片段可与常温下螺旋结构的亲水 胶体形成稳定的结合。S e verine Desplanques 等人研

14、究了黄原胶一剌槐胶复 配混合物对水包油（0/W）型乳化剂稳定性的影响，发现复配混合物的黏度比单 种胶体明显增加了，这说明黄原胶与刺槐胶分之间能发生相互作用，这就是所谓 的增效机理。并且黏度的变化受黄原胶与刺槐胶的结构和化学性质引导。CMC是一种纤维素衍生物，也是最主要的离子型纤维素胶，因具有独特的增 稠、悬浮、黏合及持水等特性，广泛应用在冷饮、酸奶及酸性饮料等食品中。通 过研究总浓度为1%的CMC与黄原胶的复配溶液的流变学特性发现黄原胶与CMC 之间无协同作用，反而会降低体系的粘度、粘性模量与弹性模量；同时，两者复 配比例改变溶液的粘弹性质，黄原胶的比例低于时，体系表现为类液体性质， 只有达到

15、后才表现为类固体性质；同样，黄原胶和CMC的复配改变了单一黄原 胶溶液的动态粘弹性特性与动态粘度特性，使凝胶点温度及构象转变温度发生变 化，同时，改变了粘度及粘弹性随温度变化的曲线形状。玉米淀粉与黄原胶可通过分子间的相互作用而达到协同增效的作用，复配后 的体系具有更髙的稠度系数及动态模量。在外力剪切作用下，体系的流体指数降 低，假塑性增强。在冷却阶段，黄原胶与直链淀粉分子间发生相互作用，从而使 分子链段间的缠结点增多，胶体与淀粉分子段间的作用延缓及阻止了部分直链淀 粉分子之间凝胶化作用，抑制了淀粉由于自身分子链的重排而引起的回生W 与玉米原淀粉相比，复配体系的微观结构发生显著变化，形成了更为均匀致密的 类蜂窝状结构，可改善玉米淀粉本身性能的不足，从而减少或替代变性淀粉在食 品中的应用。魔芋葡甘聚糖和黄原胶均为天然多糖类高分子，两者具有相似的分子结构， 溶解在同一水介质中并加热至8（TC时，黄原胶的双螺旋分子与含B1, 4键魔 芋葡甘聚糖分子发生嵌合作用，形成三维网状结构，并在温度降至常温时形成热 可逆凝胶。两者的复合凝胶的粘度和凝胶强度均大大高于相同浓度下的单一凝 胶。且复合凝胶具