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食品研究与开发 ２ｏＯ８．Ｖｏ｜．２７．Ｎｏ．１ １５５ 凝胶多糖的研究与开发 何小维，罗发兴，罗志刚 （华南理工大学轻工与食品学院，广州５１０６４０） 摘要：凝胶多糖是一种新的微生物多糖。它具有许多独特的功能。本文对它的性质、应用及发展进行了概述。 关键词：凝胶多糖；性质；应用 Ｓ Ｉ１ＵＤＹ Ａ Ｄ ＤＥＶＥＬＵＰＭＥ Ｔ ＯＦ ＣＵＲＤＬＡ ＨＥ Ｘｉａｏ—ｗｅｉ，ＬＵＯ Ｆａ－ｘｉｎｇ，ＬＵＯ Ｚｈｉ－ｇａｎｇ （Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ＆Ｆｏｏｄ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０６４０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｄｌａｎ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｔｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｕｒｄｌａｎ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 食品胶是食品工业中应用非常广泛的一类食 品添加剂，按其来源可分为植物多糖、海藻多糖和 微生物多糖。前两类多糖如淀粉、果胶、琼脂、海藻 酸钠等研究成熟，已得到广泛应用，但还有许多不 尽如人意的缺点。近２０年来，由于微生物多糖的天 然性、性能的优越性、用途的广泛性以及资源的取 许多有机溶剂，但可溶解于碱液、蚁酸、二甲基亚 砜，通常易溶于能破坏氢键的物质的水溶液中。其 红外吸收光谱显示出Ｂ一键的特征，在波数８９０ＣＭ 处有吸收峰。凝胶多糖易于被刚果红和苯胺蓝染色， 而不被甲苯胺蓝和次甲基蓝染色，染色性稳定，其染 色性与凝胶多糖浓度、聚合度成比例。凝胶多糖具有 之不竭，欧、美、日等国都开展了广泛的从筛选菌种 触变体陛质，将其水悬浊液缓慢加热，其粘度在５４℃ 附近急剧上升，６２℃附近达到一定，在７８℃前后再 一到生产应用的多门类、多学科研究。研究工作者们 期望发现一些性能优异的新型微生物多糖以代替 传统的植物胶和海藻胶。凝胶多糖是继黄原胶、结 冷胶之后被美国ＦＤＡ批准使用的第３种微生物发 酵生产的胞外多糖＿１＿。它是日本大阪大学的原田教 一次升高，且粘度随温度上升而升高。凝胶多糖是 种不被人体消化、不产生热量的一种极其安全的 多糖类添加剂，毒性实验经口投入ｌ０ｇ／ 的凝胶多 糖未发现异常现象。 １．２凝胶多糖的凝胶特性 １．２．１凝胶的形成 授等（１９６６）从土壤中分离出的一种名为Ａｌｃａｌｉｎ— ｇｅｎｅｓｆａｅｃａｌｉｓＶａｒ．ｍｙｘｏｇｅｎｅｓｌＯｃ３的细菌产生的（后来 发现Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属的许多保存菌株都可以产生 该多糖）［２ｊ。１９８９年凝胶多糖在日本、韩国等开始用 作食用凝胶。而我国对凝胶多糖研究的较少，还处 于起步阶段，因此了解凝胶多糖的性质及应用等对 开发此类微生物多糖具有重要的意义。 凝胶多糖加热至不同温度时，可以形成性质完 全不同的凝胶。凝胶多糖悬浮液在约５４￣８０ ｏＣ温度 范围内加热后冷却可以形成凝胶，这种凝胶称为低 强度凝胶（Ｌｏｗ ｓｅｔ ｇｅｌ或低硬化凝胶），这种凝胶对温 度具有可逆性，重新加热凝胶会变成溶胶，强度较 １ 凝胶多糖的性质 １．１凝胶多糖的基本性质 目前应用的凝胶多糖９９％以上是由Ｄ一葡萄糖 低，性质介于琼脂的脆性与明胶的弹性之间；将悬 浮液在８０℃以上加热时不经冷却就可以直接形成 凝胶，这样形成的凝胶称为高强度凝胶（Ｈｉｇｈ ｓｅｔ ｇｅｌ 通过Ｂ—ｌ，３葡萄糖苷键构成的葡聚糖。分子式为 （Ｃ６Ｈ ００５）ｎ，ｎ通常为２５０以上。凝胶多糖不溶于水及 国家自然科学基金（２９７７４００９）和广东省自然科学基金（９７０４６８） 或称高硬化凝胶），这种凝胶对温度具有不可逆性， 结构坚实并具有高弹性 。这就是凝胶多糖形成加 热凝胶的两种类型。 作者简介：何小维，男，副教授，研究方向：食品生物化学。 将凝胶多糖的稀碱液中和也形成凝胶，该凝胶 维普资讯 http://www.cqvip.com
＝＝＝１５６ ２ｏｏ６．Ｖｏ１．２７．Ｎｏ。１ 食品研究与开发 综述 的凝胶强度较高而脱水率较低［圳。通过透析法去除 碱也可以形成凝胶，这种凝胶不含中和反应所产生 的无机盐类，因此这种方法适于制作不含无机盐类 的产品。这两种非加热凝胶都具有可逆性。将非加 热凝胶夹在两板间压去部分水份，得到干燥的薄 片，这种薄片吸水后形成再生凝胶，且再生凝胶的 强度比干燥前的强度高。这种干燥薄片易吸水形成 凝胶的性质，作为凝胶用食品材料具有一定的意 义。另外，在凝胶多糖的碱液中加入钙离子也可以 形成凝胶。 １．２．２影响凝胶强度的因素 浓度对凝胶多糖凝胶强度有一定影响。随着凝 胶多糖浓度的增加其强度升高，从大约３％浓度时开 始凝胶强度急剧上升，高于同浓度下琼脂的强度，其 凝胶性质介于琼脂的脆性和明胶的延展性之间。 酸碱度对凝胶强度的影响。凝胶多糖对酸碱度 的适应性很强，在ｐＨ２－１０范围内都具有良好的凝 胶形成性。 无机盐对凝胶强度的影响。各种无机盐类对凝 胶多糖的凝胶强度几乎无影响，但Ｎａ Ｂ４０ 可显著 增强凝胶强度。 １．２＿３凝胶的性质 凝胶多糖凝胶在冷冻和解冻下均能保持稳定， 这一特性使它在众多的胶凝剂中脱颖而出。Ｙｕｋｉ— ｈｉｒｏ Ｎａｋａｏ等人研究表明 ，将多糖凝胶置于４℃下 保藏２０ｈ对凝胶强度无影响，将凝胶多糖、琼脂、卡 拉胶经冷冻（＿４０℃）——解冻处理后，凝胶多糖的凝 胶强度变化甚微，而琼脂、卡拉胶的凝胶强度分别 减少至原来的１／１０和１／５左右，且凝胶块变成海 绵状质构，解冻后失水。凝胶多糖凝胶具有极强的 包油性，将３％凝胶多糖和各种浓度的玉米油混合 液均质后在９５℃、１０ｍｉｎ加热时，随含油量的增加， 其凝胶强度和脱水率均减少。当含油量达到２４％时 凝胶在生成过程和生成后仍不发生油分离。将含油 凝胶夹在两板间压榨，仅能除去部分水份，油仍残 留在干燥物中，含量可达８５％。并且此干燥物易吸 水而恢复凝胶状态。另外，Ｂ一蒎烯、沉香醇等樟脑类 物质和脂溶性维生素都可以包含于凝胶多糖凝胶，都 可以得到去除水后的干燥物，而这些疏水性物质并不 受到损失。中川等对防止凝胶多糖的高强度凝胶的 脱水进行了研究，发现在４ｏ℃贮藏明显比５ ｃ【＝贮藏 脱水要少，ｐＨ３．５—５．０间脱水最少。添加２０％以上蔗 糖可以抑制脱水。另外单宁、淀粉等对防止脱水也 有效。将凝胶多糖的非加热凝胶进行压榨去除水 份，可以得到干燥薄片，这种薄片易吸水膨胀形成 再生凝胶，利用此性质可以制得各种可食性薄片和 速食果冻。将含有１５％凝胶多糖的ＮａＯＨ水溶液， 用制膜设备挤出到酸性溶性中可以制得凝胶状薄 膜，并可对其进行干燥调制等。这种薄膜呈透明状， 在热水中易膨胀但不溶，其强度是纤维素薄膜的１／ ３一ｌ／４。因此适宜于作为各种食品用薄膜。 １．３凝胶多糖的生理功能 由于凝胶多糖独特的大分子结构及其特殊的 三股螺旋高级立体分子构造，具有很多独特的生理 功能。它可提高机体的免疫力，还具抗肿瘤活性，其 抗肿瘤的作用不是直接杀死肿瘤细胞，而是作为生 物免疫反应的调节剂，通过诱导巨噬细胞产生肿瘤 坏死因子并提高巨噬细胞的数量和吞噬能力等途 径来实现抗肿瘤的作用…。另外，具有Ｂ一葡聚糖苷 键的凝胶多糖也具有很好的保健作用，在消化道内 不被吸收，是一种低热量的膳食纤维。Ｋｕｄｏｈ等［ ］人 研究发现，凝胶多糖可以影响脂类的代谢、盲肠内 的微生物发酵及粪便内胆汁酸的排泄，从而降低血 脂及体内胆固醇含量，同时对于结肠癌也有很好的 预防效果。 ２ 凝胶多糖在食品工业的应用［ ， ］ 凝胶多糖由于其良好的加工适应性如保水性、 耐冷冻性、耐热性、粘结性和成膜性等功能而被广泛 地应用于食品工业各个领域。各种适用于不同食品 的特殊制剂已得到开发应用［ 。凝胶多糖既可以作 为食品添加剂又可作为食品主成分应用到食品中。 ２．１在肉制品中的应用 凝胶多糖在５０～６ｏ℃的水分吸收率最大，这一 性质使它适于应用在肉制品中。在肉类加工中，凝 胶多糖能改善香肠和火腿的持水性，在汉堡包中加 入０．２－１％的凝胶多糖，烹调后形成松软、多汁和高 产量的汉堡包。另外，利用其薄膜形成性，在汉堡包、 炸鸡等表面覆膜，使烧烤过程中产品的重量损失降 低，肉汁多而且口感香滑柔软。其覆膜方法是将５％ 凝胶多糖、０．５％淀粉、９４．５％水混合分散均匀。将被 覆食品在其中浸渍５～１５ ８，取出后在１２５～１３０℃油 浴中加热３０～４０ ８，去油冷却，然后急速冷冻或冷 藏，调理时可再行加热烘烤或油炸等。 ２．２在面制品中的应用 凝胶多糖应用于中华面、荞麦面、切面时，可以 增强面制品面条的硬度、弹性、粘度等，改善口感、 维普资讯 http://www.cqvip.com
综述 食品研究与开发 ２ｏｔ ．Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．１ 抑制热水溶胀、减少煮烂、减轻汤汁混蚀。使用量为 小麦粉的０．３～ｌ％，常用量０．４％。调制时先将凝胶多 糖与小麦粉混合均匀，再与其它原料混合均匀制 面。豆腐是日本和中国的传统食品，它具有柔软的 质构，将４％的凝胶多糖与豆腐凝固剂混合使用于 豆乳中，挤压加热可制得豆腐面，赋予它不同的质 构，并且还可将豆腐进行高温消毒，也可冷藏。 ２．３在水产制品中的应用 凝胶多糖用于水产制品，如鱼肉糕、油炸鱼肉 糕、鱼肉圆、冷冻鱼肉糜等，可以增强制品弹性、有 咬头，同时使其硬度增加便于成型操作。使用量一 般为鱼肉糜量０．７％。使用时先将凝胶多糖调制成低 强度凝胶，再加入鱼肉糜中。 ２．４在烘烤制品中的应用 利用凝胶多糖的保湿保鲜和保型特点，也可将 其添加到糕点如蛋糕、奶酪饼等中。加工时外观不 凹陷，加工后保湿性良好，既使进行冷藏也不会产 生老化发沙现象，使用量一般０．１￣０．４％。凝胶多糖 用于面包、馅饼的流动性馅心，由于胶凝作用可使 其保持适当的形状，便于操作。改变其添加量可对 其硬度和保型性进行调节。如蜂蜜、奶油、沙司类风 味馅心，使用量一般为２－５％。 ２．５在冷冻制品中的应用 凝胶多糖作为稳定剂应用于冰淇淋可提高其 保型性。将凝胶多糖与其它稳定剂合用效果最好。 使用量一般为０．２—０．３％。一种冰淇淋的配方和操 作要点如下：全脂炼乳１２、脱脂乳粉８．０、无盐奶油 ｌ５．５、砂糖３．０、饴糖５．０、蛋黄１．０、乳化剂（ＯＭ）０．２、 香料（香兰素）０．１、水５５、凝胶多糖０．２。先将其混合 后热处理达８５℃，均质（ＩＯＯＭＰａ）两次，冻结ｌＯｍｉｎ 硬化（一２０℃）。 ２．６在其它制品中的应用 凝胶多糖用于草莓酱、蜂蜜和蛋黄酱等粘稠而 不易操作的风味物，可以制作草莓片、蜂蜜片和蛋 黄酱片等，这些薄片可以直接作为风味小食品食 用，也可以用于夹心、夹馅、卷寿司芯等。蔬菜、水 果、肉类制品都可以用凝胶多糖制成薄片状食品。 这些食品可进行冷冻保存，并且在使用时加热也不 溶化。凝胶多糖作为生产素食香肠的关键组分，使 这种香肠具有全脂香肠的质构味道和口感。它还可 代替干酪制品中的脂肪防止酸乳酪和低脂酸性稀 奶油的脱水收缩。大多数乳加工的巴氏杀菌温度对 凝胶多糖的凝胶是合适的。还可将凝胶多糖用于制 作绿茶风味的果冻，这种果冻可冷冻保藏，食用前 以微波加热。 凝胶多糖含膳食纤维９８．６％，可用作低热、减 肥、防止便秘等的功能性食品配料，生产保健食品。 ３ 凝胶多糖的发展 凝胶多糖是一种新的微生物多糖，具有很多独 特的功能。自１９９７年美国的卫生组织批准凝胶多 糖作为食品添加剂以来，凝胶多糖的功能性质在食 品工业得到淋漓尽致的体现，而且应用范围不断地 扩大。除应用于食品工业外，最近有科学家研究了 用凝胶多糖代替葡聚糖作为柱中的填料应用于化 工行业，取得了较好的分离效果。目前国外已开始 生产用于此用途的凝胶多糖。在化妆品工业中凝胶 多糖作为增稠剂、悬浮剂、稳定剂、保湿剂以及流变 性改进剂也很有效，因而可应用于各种类型的化妆 品中。据专家分析，凝胶多糖的需求将以３０％的速 度增长，世界形势处于供不应求的状态。而我国对 凝胶多糖的研究还处在认识阶段，离工业化生产还 有很长的一段距离，因此加快对凝胶多糖的开发对 调整我国的农村产业结构、提高农产品的附加值、 增加农民收入有重要作用。 参考文献： ［１］Ｊｅｚｅｑｕｅｌ。Ｖ．Ｃｕｒｄｌａｎ．＇ａ ｎｅｗ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｂ￣ｔａ－ｇｌｕｅａｎ．Ｃｅｒｅａｌ ｆｏｏｄｓ ｗｏｒｌｄ，１９９８，４３（５）：３６１－３６４． ［２］Ｈａｒａｄａ，Ｔ．ｉｎ Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｉｎ Ｆｏｏｄ，Ｅｄ．Ｂｌａｎｓｈａｒｄ，Ｊ．Ｍ．Ｖ ａｎｄ Ｍｉｔｃｈｅｌｌｄ．Ｒ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｏｔ— ｔｉｎ＃ａｍ，１９７８：２８３－３０１． ［３］Ｆｕｎａｍｉ，Ｔ．，Ｆｕｎａｍｉ，Ｈ．，Ｙａｄａ。Ｙ．Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔｕｄ－ ｉｅｓ ｏｎ ｇｅｌｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｕｒｄｌａｎ．Ｆｏｏｄ Ｈｙｄｒｏｃｏｌｌｏｉｄｓ， １９９９，１３（４）：３１７－３２４． ［４］原田笃也岛－力一卜 了’／水 一三／ 二， 物性．二 二一７一 ／’ 叉卜ｌＪ＿一，１９８７，２９（３）：７９－８７． ［５］Ｙｕｋｉｈｉｍ…Ｎ Ａｋｉｍ，Ｋ．ｅｔ ａ１．Ｃｕｒｄｌｎａ：ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｆｏｄｓＪ．ｆｏｏｄ Ｓｃｉ．，１９９１。５６（３）：７６９－７７６． ［６］Ｋｕｄｏｈ，Ｙ．，Ｓｈｉｍｉｚｕｄ．Ｉｓｈｉｙａｍａ，Ａ．ｅｔ ａ１．Ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ ａｎｄ ｅＸＣＩ＇￣一 ｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎ Ａ ｔｏ ｃｅｃｕｍ ａｎｄ ｆｅｃｅｓ ｄｉｆｅｒ ｗｉｔｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｉｎ ｄｉｇｅｓｔｉｂｌｅ ｓａｃｃｈａｒｉｎｅ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｉｒｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉ－ ｅｎｃｅ ｎａｄ Ｖｉｔａｍｉｎｏｌｏｇｙ，１９９９，４５（２）：１７３—１８１． ［７］中尾行宏．力一卜 ’／ 食品 利用．二二一７一 叉 ｌＪ一，１９９０，３２（４）：１－８． ［８］Ｄｏｎａｌｄ，Ｅ．Ｐ．Ｃｕｒｄｌａｎ ｄｉｆｅｒｓ ｆｒｏｍ ｏｔｈｅｒ ｇｅｌｌｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ．Ｆｏｏｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７，５１（４）：３０． ［９３ Ｍａｒｔｉｎ，Ｇ．Ｇｅｎｅｒａｌ Ｆｏｏｄｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅｄ．ＦｏｏｄＨｙｄｒｏｃｏｌｌｏｉｄｓ． Ｔａｍｙｔｏｗｎ，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９８２，１：１５１－１５６． 收稿日期：２００５—０６—１７
