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刺槐豆胶的特性及其在食品中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-07-14  浏览次数:281
核心提示:华东理工大学生物工程学院食品科学与工程系胡国华刺槐豆胶(Locust bean gum或Carob bean gum)也称角豆胶、槐豆胶, 洋槐豆胶,
  华东理工大学生物工程学院食品科学与工程系  胡国华

     刺槐豆胶(Locust bean gum或Carob bean gum)也称角豆胶、槐豆胶, 洋槐豆胶, 长角豆胶,是角豆树(Ceretonia siliqua)种子胚乳的精制品,是一种无色、无味的植物胚乳精制多糖。槐豆胶是常见植物籽胶之一,常作为增稠剂、稳定剂、乳化剂和胶凝剂应用于食品及饮料中,最近几年,由于应用技术的日趋成熟及应用领域的不断增加,在亚洲尤其是在中国,市场对槐豆胶的需求也获得大幅度上升,槐豆胶已经成为在我国食品工业中应用得最为广泛的胶体之一。

(一)刺槐豆胶的结构组成

     刺槐豆胶来源于生长在地中海沿岸一带的一种抗干旱的洋槐树或角豆树,该树生长缓慢,约15年后才能大量产豆,50年的树龄才能达到最大产量。槐豆胶聚合物的构架与瓜尔豆胶相似,但槐豆胶只有一半数目的半乳糖取代基。此外,半乳糖单位的分布是非常不规则的,这使未取代的甘露糖基有较长的区段,类似于海藻胶,并能与其它多糖密切结合。槐豆胶的加工方式与瓜尔豆胶相似,其化学结构及成分也与瓜尔豆胶一样,是以甘露糖为主链的半乳甘露聚糖,但连接的半乳糖支链相对比瓜尔豆胶要少,一些片段带有较多的半乳糖支链,而另一些片段则没有支链。其半乳糖与甘露糖之比平均为1:4,区别于瓜尔豆胶的1:2,商品槐豆胶一般含有75%~81%的多糖,5%~8%的蛋白质,1%~4%的不溶性纤维及1%的灰分。槐豆胶的相对分子量约为30万道尔顿。由于瓜尔豆胶与槐豆胶在结构上的相似性,因此在物理性能方面也很相似,主要的差别是在于两者的溶解度和粘度。槐豆胶必须加热约85℃时方能使粘度达到最高,而这时的粘度比瓜尔豆胶更高。

(二)刺槐豆胶的物理化学特性

     刺槐豆胶为白色至黄色粉末颗粒,无臭或带微臭,精制刺槐豆胶溶液具有良好的透明度,能分散于热或冷水中形成溶胶,普通刺槐豆胶在冷水中只有部分溶解,需加热至约85℃方能水化,可以完全溶解,成粘稠液,冷却后达到最大的粘度(图2-6)。槐豆胶溶液具有良好的透明度,槐豆胶不溶于酒精等有机溶剂和油脂。PH 值 的变化在 3~11范围内对其胶溶液的性状影响均不大。槐豆胶本身的粘度与其协同效应能力无关。pH5.4~7.0添加少量四硼酸钠则转变成凝胶。槐豆胶也是中性多糖,1%溶液pH在5.4~6.5之间,粘度在1500~4000cp之间,取决于槐豆胶等级。槐豆胶粘度比瓜尔豆胶高,其溶液也具有假塑性流体特性。一般盐类的存在对其溶液性状稍有影响,高价电解质或醋酸铅等可使溶液发生沉淀。氯化钠、氯化镁、氧化钙等盐类溶液对其粘度几无影响,但酸尤其是无机酸、氧化剂会使其盐析,降低粘度。添加氯化钠前如预先添加明胶、卡拉胶、葡萄糖和蔗糖等混合,可在一定程度上防止盐析.热、压力和搅拌会使其降低表面张力。浓度、剪切力、温度、酸碱、冻融等变化与槐豆胶的粘度都有较大的关系.但如遇单宁酸、季铵盐、醋酸铅和其它一些多价电解质则会发生沉淀。

     充分水化的1%浓度刺槐豆胶其粘度可达到3000 厘泊,并且呈非牛顿流体的假塑性流体特性,具有搅稀作用。另外,刺槐豆胶的切变特性也很有特点。它的塑变值为零,因此,只要一施加最轻微的切变力,溶液就开始流动。溶液的表观粘度随切变速度的增加而急剧下降,然后趋于稳定并接近最低极限值,此值依赖于溶液的浓度(图2-7)。在任意给定的切变速度下,槐豆胶溶液的表观粘度不受试验的时间和先前切变试验的影响。只要所施加的切变速度不致引起分子结构的裂解,最后切变速度不论是由高到低或低到高,均不影响试验的结果。       刺槐豆胶本身无法形成凝胶。由于在槐豆胶的构架上有相对较多的未被取代的甘露糖基,因此与黄原胶等其它胶的相互作用比瓜尔豆胶更为明显。槐豆胶与这些聚合物在溶液中形成复合体而得以形成或加强凝胶作用。槐豆胶与黄原胶、琼脂都和k-卡拉胶有相互增效作用,而这些增效作用在商品中具有重要的价值。槐豆胶与其它天然胶产生协同效果,可大大增加其粘度、凝胶能力及强度,根据不同配比,可制成各种弹性和脆性规格的胶冻,如刺槐豆胶与黄原胶等可形成有弹性的凝胶,胶冻强度取决于二者比例。它们之间的具体增效作用将在后面章节中详细介绍。    

(三)刺槐豆胶加工工艺流程

  经试验确定槐豆胶提取的一般工艺流程如下图所示:

 

槐角→晒干→粗粉碎→过筛→溶剂处理→冲洗→烘干→粉碎过筛脱皮→

 

微粉碎→过筛(100目)→商品槐豆胶。

 

                  图  刺槐豆胶制取的工艺流程

 

1.晒干:由于槐角果皮含有大量果胶,粘性较大,粉碎前需晒干。

2.粗粉碎:根据果实各部分硬度不同,进行粗粉碎,果皮、子叶、胚的硬度较小,成粉状,胚乳极其坚硬,连同种皮先粉碎。

3.过筛:筛去果皮、于叶、胚,得带皮胚乳。

4.溶剂处理:由于种皮与胚乳连结紧密,且种皮含有大量色素,易使胚乳着色变黑,选用次氯酸钠作为处理溶剂,一方面使种皮与胚乳易于分离,一方面可以起到漂白作用,从而改善胶的颜色。

5.冲洗烘干:用水冲洗数次,在60℃下烘干。

6.粉碎过筛:粉碎种皮,过筛得胚乳。

7.微粉碎:粉碎内胚乳,过100目筛,得商品槐豆胶。

(四)刺槐豆胶在食品工业中的应用

     刺槐豆胶的特性之一是它具有结合大量水的能力。食品行业正是利用了槐豆胶的这一特性,广泛地用以制备各色各样的食品。在食品工业中,槐豆胶主要用作增稠剂、乳化剂和稳定剂。槐豆胶通常与其他胶配合使用,如瓜尔豆胶、黄原胶和卡拉胶等。用槐豆胶与卡拉胶复配可形成弹性果冻,而单独使用卡拉胶则只能获得脆性果冻。槐豆胶、海藻胶与氯化钾复配广泛用作宠物罐头中的复合胶凝剂。槐豆胶80~85%的产量用于乳制品和冷冻甜食,槐豆胶/卡拉胶/CMC的复合是良好的冰淇淋稳定剂,用量为0.1~0.2%。槐豆胶还用在奶制品及冷冻奶制品甜食中充当持水剂,增进口感以及防止冰晶形成;用于干酪生产可加快奶酪的絮凝作用,增加产量并增进涂布效果(用量为0.2~0.6%);用于肉制品、西式香肠等加工中改善持水性能以及改进肉食的组织结构和冷冻/融化稳定性;用于膨化食品,在挤压加工时赋予润滑作用,并且能增加产量和延长货架期;用于面制品以控制面团的吸水效果,改进面团特性及品质,延长老化时间(一般用量为面粉的0.5%)等。   

  目前,刺槐豆胶在食品生产加工领域被广泛使用,其市场相当广阔。表为FAO/WHO(联合国粮农组织和世界卫生组织)规定的所允许的槐豆胶在食品生产中的应用实例及其最大添加量。

 

表  刺槐豆胶在食品生产中的应用及添加量

食品种类                                     

  槐豆胶的最大添加量(g/kg)

乳酪

冰淇淋

干酪

奶油

肉汁和调味汁

蔬菜罐头

鱼罐头

婴幼儿配制食物

酸奶及其制品

             5

             10

             8

             5

             12

             10

             20

             1

             0.5

    

    目前,我国天然植物胶的产量较少,这使得多年来我国每年只能从国外进口大量的刺槐豆胶等天然植物胶来满足国内市场的需求,由于瓜尔豆比较短缺,导致瓜尔豆胶的价格经常剧烈上涨,与此相反的是近几年刺槐豆胶的原材料供应充足,因此它的价格逐步趋于稳定。另外槐豆胶作为一种增稠剂,不溶性杂质含量高,往往需要同其他胶体复合才能使用,粘度和质量不很稳定等。这些问题使得槐豆胶在食品生产应用时有一定的局限性,但是瑕不掩瑜,目前刺槐豆胶的价格却不是很高,显然在一般情况下,性价比要明显高于它们,这也是刺槐豆胶目前已成为我国食品工业中用量最大的增稠剂之一的主要原因。

                                       

                                               ———摘自胡国华主编《功能性食品胶》,化工出版社

 
 
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