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阿拉伯胶的结构组成与物理化学特性

作者:东光县东盛蜂蜡厂 发布时间:2017-06-27
内容摘要:阿拉伯胶是目前国际上最为廉价而又广泛应用的亲水胶体之一,是工业上用途最广的水溶性胶,广泛用作乳化剂、稳定剂、悬浮剂、粘合剂、成膜剂等,同时由于应用技术的日趋成熟及应用领域的不断增加
  

亲水性胶体每年在国际市场上所占据的份额大约为25亿美元。它具有一系列功能特性,例如:粘稠性,凝胶性和稳定性等使得食品和饮料拥有诱人的口感和稳定的性能。近几年来,亲水性胶体在低脂肪、无脂肪和低热量食品中也有着广泛的应用。阿拉伯胶是目前国际上最为廉价而又广泛应用的亲水胶体之一,是工业上用途最广的水溶性胶,广泛用作乳化剂、稳定剂、悬浮剂、粘合剂、成膜剂等,同时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,市场对阿拉伯胶的需求也获得大幅度上升,阿拉伯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、阿拉伯胶的结构组成
  阿拉伯胶(ArabicGum)是非洲豆科类植物的分泌产物,是金合欢属(Acacia)中的各种树的树皮割流所得的渗出物。迄今为止,发现的金合欢树种类已达1100多种,在这一千多种豆科植物中,大多数都能在一定条件下分泌一定量的树胶。主要的品种有阿拉伯树(AcaciaSenegal)、华美相思树(AcaciaLaetia)等,但商品阿拉伯胶中的80%来自于阿拉伯树。天然阿拉伯胶块多为泪珠状,略透明的墟拍色,无味可食。精制胶粉则为白色;阿拉伯胶约由98%的多糖和2%蛋白质组成。这种多糖属高聚物,具有以阿拉伯半乳聚糖为主的、多支链的复杂分子结构。水解阿拉伯胶可获得D-半乳糖,L-阿拉伯糖,L-鼠李糖和D-葡萄糖醛酸。其主键由(1→3)键合的β-D一半乳糖基,侧键有长2~5个单位的(1→3)-β-D一半乳糖基,由(1→6)键合在主键上。主键和侧键上均可键合有α-L-呋喃阿拉伯糖、α-L-吡喃阿拉伯糖、α-L-鼠李糖、β-D-葡萄糖醛酸和4-1-甲基-β-D-葡萄糖醛酸基。分子量为10万~30万不等。阿拉伯胶是一种含有钙、镁、钾等多种阳离子的弱酸性多糖大分子,在结构上还连有2%左右的蛋白质;不同金合欢树获得的阿拉伯胶,单糖比例各有差异。阿拉伯胶能与大部分天然胶和淀粉相互兼容。虽然阿拉伯胶中2%蛋白质所占的量不多,但它作为乳化剂的功能是不可缺少的。蛋白质以共价键的形式与多糖联结,目前对这种键的性质尚不清楚。
  二、阿拉伯胶的物理化学特性
  在所有一般的商品胶(未水解的)中,阿拉伯胶水溶液的粘度是最低的,这显然是由于其高度的分支结构和球状(不易伸展)形态所致。阿拉伯胶易溶于水而不致结团,制备30%~50%浓度的水溶液非常容易。它具有高度的水中溶解性及较低的溶液粘度,可配制成50%浓度的水溶液而仍具有流动性,这是其它亲水胶体所不具备的特点之一。25%的溶液粘度约在90~140cP之间,溶液pH值一般在4~5,pH值在2~10范围内变化对其胶溶液的性状影响不大。溶液浓度在40%以下仍呈牛顿流体;40%以上则开始表现出假塑性流体特性。阿拉伯树胶是一种水溶性的多糖物质,属水合胶体一族。阿拉伯树胶的平均分子量在350000,它的溶液有牛顿胶体的表现。在切变率发生变化时,其粘度几乎不变。这类现象通常我们只有在低分子量的有机溶液、盐溶液或纯水中看到。但在制备流体的阿拉伯树胶溶液时,浓度甚至可以达到50%。阿拉伯树胶的性质与其它水合胶体,如瓜尔豆胶和琼脂类等有极为明显的不同。一般来说,阿拉伯树胶可以分为3个基团,其一是与其功能相关的阿拉伯半乳聚糖蛋白,另外2个基团分别是阿拉伯半乳聚糖和糖蛋白。阿拉伯半乳聚糖蛋白是阿拉伯半乳聚糖成分与一个蛋白链相连。阿拉伯半乳聚糖又是由阿拉伯糖和半乳糖这些支链结构组成的,支链的末端还含有鼠李糖和葡萄糖醛酸,因而,每一个分子都如球状,而且非常紧密。对于乳化功能来讲,关键是其整体分子结构层的蛋白链极易触及或暴露。
  阿拉伯胶溶液呈牛顿流变性,在pH3~10范围内,pH对粘度的影响很小,低pH时,竣酸基团的离子化作用受到抑制,结果就趋向于胶凝或沉淀。然而,一个多糖类物质怎样能起到乳化剂的作用呢了在水包油溶液中,似乎阿拉伯半乳聚糖蛋白中的蛋白链接受了油相,而阿拉伯半乳聚糖成分则与亲水成分结合。总而言之,阿拉伯半乳聚糖在阿拉伯树胶的稳定性功能上,也起到了至关重要的作用,以阿拉伯半乳聚糖蛋白的乳化稳定性远比全阿拉伯树胶的乳化稳定性差得多,就可清楚地解释。
  另外,阿拉伯胶作为已知所有水溶性胶中用途最广泛的胶,它可以和大多数其他的水溶性胶、蛋白质、糖和淀粉相配伍,也可以和生物碱相配伍混溶应用。而阿拉伯胶不论处于溶液或薄膜状态均可和竣甲基纤维素(CMC)相配伍使用。

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