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神奇的瓜尔豆胶


食品产业网 (2003-12-2)
神奇的瓜尔豆胶
瓜尔豆胶又名瓜尔胶、吉柯豆角胶,是一种亚热带植物种子胶,主产区在巴基斯坦、印度、孟加拉。是在槐豆胶之后,近期发展起来的亲水胶体。以其特殊的性能以及低廉的价格逐步被大量用于食品工业。
瓜尔豆胶是由D-甘露糖与D-半乳糖按2:1的比例组成的大分子多糖。它的D-甘露糖部分有一定的生理活性。白色或稍带黄褐色的粉末,有的呈颗粒状或扁平状,无臭或稍有气味(高浓度的水溶胶有一种青豆角味。在大多数食品中,正常添加不会影响口味)。
(一)瓜尔豆胶的主要性能
1.溶解性:粉末状瓜尔豆胶在冷水中具有很好的亲水性,能够形成在食品工业上方便使用的胶体液。粉末颗粒越细,由于增加了湿润表面积,粉末的水化作用速度越快。瓜尔豆胶细粉的水化速度比中粗和粗粉快。提高溶剂温度能加速水化。
市售瓜尔豆胶溶液一般为混浊液,因为其中有胚乳中的不可溶成分。这一点限制了其在清汁类食品及要求透明度较高的果冻、糖果等食品中的使用。好在大多数食品,没有透明度方面的特别要求,而其产生的浊度恰恰适合果汁类制品的增稠。
2.粘度
瓜尔豆胶在食品上得以广泛应用主要是它具有在1%浓度以下形成高粘、爽滑溶液 的能力。浓度高于2.5%,溶液就会像凝胶那样粘稠。市售食品级瓜尔豆胶根据最终用途,适用于很广的粘度范围。
瓜尔豆胶液粘度直接与胶液浓度成比例,在溶液浓度低于0.5%时,粘度以算术级增长,超过0.5%后,粘度呈指数级增长。10%水分的食品级中粗瓜尔豆胶的1%溶液其平均粘度在25℃时达0.38pa·s。该值与其他食品胶的1%溶液的粘度相比差别较大(如:槐豆皎0.01Pa·s k-卡拉胶0.03Pa·s,海藻酸钠0.2Pa·s) ,胶浓度在1%~2%之间时,浓度增加1倍,粘度增加10倍。
瓜尔豆胶的稀溶液(低于0.5%)呈现牛顿流体特性,例如粘度随剪切速率增加保 持恒定。另一方面,浓度高于0.5%(临界浓度)时,溶液呈现非牛顿假塑性流体特征,即:粘度随剪切速率增加而降低,高粘度和高分子量瓜尔豆胶形成的假塑性溶液的特性比低粘度、低分子量对应物形成的假塑性溶液更强。
在最常见浓度的溶液中有零塑变值存在,这意味着在施加最小剪切力时其也会流 动。随着剪切速率增加,由于分子内结合力降低,粘度随之降低,直至达到最小极限值,这个最小值通过溶液中胶体浓度来确定。
用于食品体系的瓜尔豆胶液通常在制备好2h后达到最高粘度。瓜尔豆胶在80℃加 热2h以上仍显示良好的稳定性。但是,在室温下制备并放置则需添加防腐剂(例如:苯甲酸、柠檬酸、山梨酸),以防止微生物引起的腐败。
由于瓜尔豆胶具有非离子性质,其溶液的粘度在pH3.5~9.0范围内保持不变,甚至pH降至1.0及升至10.5,其粘度仍不会明显变化。瓜尔豆胶在pH7.5—9.0范围内具有最大的水化速度。
在通常的食品加工条件下,瓜尔豆胶由于具有非离子特性对盐析作用不敏感。其对 含有单价、二价和三价阳离子的盐类有良好的稳定性。这在高盐食品体系中很有用。在一定的pH值下,钙离子会使瓜尔豆胶不溶;而且高浓度和碱性条件下肯定也会产生这种效果。加一些多价螯合剂(柠檬酸、酒石酸、磷酸),浓度控制在0.25%一0.5%之间,有助于稳定溶液。
3.胶凝作用
瓜尔豆胶在典型的食品加工条件下不会生成凝胶,这种性能是其交错的化学结构所 致,这种立体构型阻碍了链间交联区的形成。但是,在工业生产中,碱性环境下加入交联剂(硼酸)便可形成其质构从可泵送的高粘体到固体、弹性胶体的一系列不可逆凝胶,这些凝胶是交联剂和顺式羟基之间形成复合物而构成的。(主要用于化工方面)
4.协同作用
瓜尔豆胶与卡拉胶或黄原胶这样的胶质混合时会显现协同作用,这种特性使得瓜尔 豆胶在食品工业上非常有用,因为这样使得这两种胶的功能特性增强,并使其应用更广。有研究报道说瓜尔豆胶(33%)和黄原胶(66.7%)的混合物(总胶浓度0.2%)在温度0~15℃范围内能显示出协同作用,因为黄原胶分子侧链末端与瓜尔豆胶的D—呲喃甘露糖会发生相互反应。黄原胶分子用氢氧化钾或氯化钾去乙酰化后会加强协同作用。
瓜尔豆胶和K-卡拉胶的混合物也能显示协同作用,这一点通过测定不同比例瓜尔豆胶和卡拉胶混合物(总胶量1%)粘度的升高而得到证实。协同作用发生在瓜尔豆胶浓 度为0.3%一0.75%之间。最高粘度和最弱凝胶的形成发生在两种胶等量混合及低剪切速率下。
(二)在食品中的应用
在食品生产上只允许使用天然瓜尔豆胶,它的用途在于其能以较低成本形成粘稠溶 液,改善食品的加工特性和感官特性,瓜尔豆胶在食品加工中最大允许使用浓度为低于2%。
1.牛乳制品 
在牛乳产品中使用瓜尔豆胶是为了赋予产品形态、光滑性、咀嚼性和给予冰淇淋慢 融性,瓜尔豆胶加上其他胶(槐豆胶、卡拉胶)和乳化剂能通过结合自由水和增加混合物粘度阻止有砂粒感的较大乳糖结晶和冰结晶的生成。乳糖结晶和冰晶直径大于20um时入口后感觉并产生砂粒感。沙粒感是冰淇淋贮存期间温度大幅度波动和产品配方较差的标志。在奶油冰淇淋中瓜尔豆胶浓度约为0.12%,和海藻胶、黄原胶、卡拉胶、单甘酯等复配总量0.5%就可以很好的稳定冰晶和乳糖结晶并获得细腻的口感。瓜尔豆胶也可以添加到冰牛奶、冷冻冰饮料、冰糕等冷冻牛乳制品中。
在软奶酪、涂抹糊状品和调味汁制造中,通过添加瓜尔豆胶结合大量的自由水来改 善产品的光滑性,可口性和可分散性。
2.焙烤制品
瓜尔豆胶可添加到糕点、脆皮松饼、饼干和馅饼的皮料中,通常添加量低于1%。 因为它能赋予最终产品良好的特性,使加工顺利进行。其所能起的作用包括①缩短蛋糕 糊混合时间。②使最终产品的硬皮较少。③改善成分的混合程度。④减少贮存期间水分散失。⑤使最终产品可冷冻。⑥易于结霜和挂糖衣。一般加入量0.35%
面团在搅打期间添加瓜尔豆胶使得最终产品(面包、面包圈、饼干、蛋糕)具有松 软、湿润的结构,较长的货架期和延缓老化。除此之外,添加瓜尔豆胶的面包在焙烤期间体积增加较多,最终产品不易生霉,切片辊压时不易掉渣。
在深层油炸产品中(如炸面包圈等),添加1%瓜尔豆胶可降低产品吸附(吸收)油脂的速率,这主要是在产品周围形成保护膜所致,这样可生产含水量更高而热量低的产品。
植物胶包括瓜尔豆胶在内的混合物添加到玉米圆饼面团中以防止新鲜和冷冻玉米圆饼在折叠时断裂、这种混合物添加浓度是0.075%~0.15%(总面团量),改善面团搅拌性和强度,这一点可通过增加面团羟基键与蛋白质的反应来实现。
瓜尔豆胶添加到糖衣制品中改善带糖衣食品的外观,避免糖衣粘附到透明玻璃纸包 装上,这可通过结合水蒸气所冷凝的液滴来实现。用于这种特殊用途的瓜尔豆胶浓度约为总糖衣重量的0.3%。
3.肉类制品
瓜尔豆胶以产品总重0.5%的浓度加到罐装肉制品中有9个优点,这中间最重要的是:①降低肉及其他辅料在烹煮过程中的暴沸,②使煮后产品易于泵送,③能够较为清洁地将产品充填到罐内,④在整个加工及随后的冷却过程中,使液相粘度更好控制,⑤更好地控制制品在贮存期间的分离现象,⑥改善对贮存期协同作用的控制,⑦减少罐内空白部分,⑧开罐后内容物易倾倒。
在香肠及其他填馅类肉制品中,瓜尔豆胶起以下作用,①在加工肉糜过程中,迅速结合游离的水分,特别是与其他胶体做乳化水溶胶,稳定脂肪和水分。②改善肠衣的充填性,③消除烹煮、烟熏和贮藏期间脂肪和游离水的分离与移动,④改善冷却后产品的坚实度,在这些产品中瓜尔豆胶用量为0.1%。
4.酱油和调味料
瓜尔豆胶用于烤物沙司、肉沙司、色拉调料和皮萨饼调料中阻止相分离及赋予产品良好口感。添加瓜尔豆胶后这些产品可表现良好的可倾倒性,优良的粘滞性和可口性。通过与等量的黄原胶复配使用,能得到稳定的酱体结构,并使加工成本降低一半。通常所用浓度为总重的0.1%~0.5%。
5.饮料
低糖或无糖(营养)饮料由于没有糖而缺少一般饮料的形态及口感,但是瓜尔豆胶与人工合成甜味剂一起使用可使产品有适当的粘度。瓜尔豆胶用于这一方面也较为理想,因为 在酸性条件下它有抗水解能力,它在冷水中的溶解性本身无味和价格低廉,可用的浓度 范围为饮料重的0.1%~0.15%。除其具有增稠和分散特性外,瓜尔豆胶已可加到果肉 饮料和某些果汁饮料中保持充填和贮存过程中果肉均匀分散,对后一种应用,添加产品 总重的0.25%一0.75%瓜尔豆胶即可。
在某些巧克力浆液和可可饮料中,使用瓜尔豆胶和k-卡拉胶的混合物作稳定剂和悬浮剂。
6.果酱和及各种馅料。加入0.5~1.0%的瓜尔豆胶,以及其他胶体如CMC、黄原胶、琼脂等,可得到良好的低成本稳定性胶体。
7.早餐面食、速煮面、方便面。加入面体0.2~1%的瓜尔豆胶可改善面体的加工性能,复水性、弹性及筋性都有所提高。汤和汤料:0.8%,甜沙司、糖霜和糖浆:1.0%,其他食品按生产需要不超过0.5%。
8.煎炸裹粉。瓜尔豆胶因其高粘性及低价格,被用于一些低成本成品中做品质改良剂。如用于炸鸡、肉等外裹料中加入1.5%的瓜尔豆胶就可以很好地提高其抗炸性以及附着性。使最终产品色泽正常、保水性好、吸油少。
9.其他类产品
最近,有人使用产品总重1%的瓜尔豆胶来改善热挤压膨化玉米粗粉的碎裂强度,吸水性和膨胀性。近年来,有关瓜尔豆胶的保健作用也有了一些理性的认识。其可用于降低血清胆固醇和治疗糖尿病。据报道每天摄人13g瓜尔豆胶能降低血清胆固醇和低密脂蛋白质(LDL)的数量。瓜尔豆胶真正做为保健品并形成商业化大量投入生产的一个新产品——可溶性膳食纤维,是一种瓜尔豆胶经酶解以后切断成高甘露聚糖的小分子多糖。它具有很好的生理活性,能改善人体的肠胃环境,有利于有益菌体的增殖。主要功能有:(1)整体改善消化功能(2)提高免疫功能(3)改善钙、镁吸收(4)改善代谢和排便(5)促使人体自身有益肠道微生物菌群的增殖。近年来添加可溶性纤维的功能食品的新品种迅速增加,包括乳制品、营养饮料,高纤维食品,补钙产品等。同时,洁肠和排毒也是目前美国流行的保健新概念,所以,在一些减肥产品,保肝、清肠、养颜产品中都可以看到它的身影。 
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神奇的瓜尔豆胶
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