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我國新型食品膠開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及前景分析
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http://www.china-zesir.com 發(fā)稿日期:2008-8-4
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普魯蘭糖，中文亦譯為茁霉多糖、出芽短梗孢糖、普聚多糖。普魯蘭糖可由淀粉水解物、蔗糖或其他糖類直接發(fā)酵生產(chǎn)。它易溶于水，黏度較低，不凝膠化，不老化，可任意加工成型，是一種很有前途的食品工業(yè)用多糖。安全性生無論是急性、亞急性和慢性試驗、變異源性試驗都表明，普魯蘭糖不引起任何生物學(xué)毒性和異常狀態(tài)，用于食品和醫(yī)藥工業(yè)安全可靠。
普魯蘭糖能直接制成薄膜，或在物體表面涂抹或噴霧涂層均可成為緊貼物體的薄膜，普魯蘭糖造膜性強，其水溶液在金屬板上干燥后形成的薄膜，對氧、氮的阻氣性強。形成水溶性的可食薄膜，與其他水溶性高分子物質(zhì)的相溶性良好。普魯蘭糖薄膜的最特殊的性質(zhì)是比其他高分子薄膜的透氣性能低，氧、氮、二氧化碳等幾乎完全不能通過。普魯蘭糖分子為線性結(jié)構(gòu)，其水溶液的黏度遠(yuǎn)低于其他糖，例如1.5％的黃原膠和海藻酸鈉的水溶液的黏度是普魯蘭多糖溶液的1000倍以上，相對分子質(zhì)量為10萬的普魯蘭10％水溶液的黏度大約為100mPa.s。它的溶液的粘度隨平均相對分子質(zhì)量和濃度的增加而增加，但比其他高分子物質(zhì)黏度增加得少。并且它的黏度的熱穩(wěn)定性較好。普魯蘭糖的上述特點決定了它在食品、醫(yī)藥、化工、日化等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。作者就普魯蘭糖的成膜特性做過食品應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)利用它優(yōu)異的成膜性可開發(fā)多種較有特色的休閑食品。
雞蛋在冷藏條件不足時，多在蛋殼表面涂石蠟或液體石蠟保藏，但效果不理想。普魯蘭糖或其酯化物用于雞蛋涂層材料，在室溫下可延長保存期，增強蛋殼硬度，減少碰撞破損；蘋果和柑橘類水果不耐存放，易腐爛，常用的冷藏方法效果并不理想，而普魯蘭多糖作為果實的保鮮劑是很理想的，它能克服過去用的涂層劑如丙烯醇、溶劑型蠟、天然蠟和聚乙烯包裝的缺點；蔬菜和水果因含水量和含糖量高而難于保存和保鮮，但以普魯蘭糖作為涂層保鮮劑的主要成分可獲得顯著效果。
普魯蘭糖除了有上述保鮮作用外，普魯蘭糖對食品的加工保存，做低熱量主食、點心或飲料原料以及在食品品質(zhì)改良、食品成型方面均有顯著效果。在制作軟性咀嚼膠糖時要加入改進(jìn)品質(zhì)的膠體物質(zhì)，其中普魯蘭糖(用量為1％—4％)比其他一些膠體的應(yīng)用效果更好。添加普魯蘭糖能保持適度的延伸性，制作時不龜裂，有適當(dāng)?shù)挠捕�，耐咀嚼，香味保持時間長，耐儲存，咀嚼時口感良好。若單獨使用普魯蘭糖，不添加其他膠類物質(zhì)也可制成富有咀嚼性的糖。普魯蘭糖具有良好的水溶性和較低的黏度，可以用作乳化分散劑，乳化穩(wěn)定性高，并賦予食品適當(dāng)?shù)酿ば�。在冰淇淋、巧克力制品中加入普魯蘭糖可使表面光澤好、平滑，口感滑潤，口味適當(dāng)，風(fēng)味優(yōu)良。在果汁型飲料、碳酸型飲料中添加少量的普魯蘭糖，制品有適度的濃厚感，口感滑潤、清爽，分散性能好且穩(wěn)定。
普魯蘭糖與高級脂肪酸形成的酯具有比蔗糖脂肪酸酯和淀粉脂肪酸酯更好的乳化作用，它的乳化溫度低，用量少，本身穩(wěn)定不易水解，乳化物穩(wěn)定性好，受溫度變化影響小。還可用于乳化油、色拉等乳化物或乳化凝膠的制備。
由于普魯蘭糖具有很好的耐鹽和耐酸性能，因此，用于高鹽食品和調(diào)料品的增稠，如用于醬油、蝦醬、臆菜，起增加黏性、增加光澤、防止離漿等作用。它的增黏性明顯優(yōu)于其他多糖，如羅望子膠、刺槐豆膠、卡拉膠。
普魯蘭糖的研究工作起始于德國，英國人在理論方面也做了不少工作。日本進(jìn)行了比較系統(tǒng)的尤其是生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品應(yīng)用方面的研究，并取得了大量的專利。
普魯蘭糖是國際上新開發(fā)的新型多糖，市場需求良好，正逐步擴大生產(chǎn)。近年來，利用生物技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品——微生物多糖，以其安全、無毒、理化性質(zhì)獨特等優(yōu)良特性，越來越受到人們特別是食品專家們的關(guān)注，世界上微生物多糖的年產(chǎn)量增長量均在10％以上，包括普魯蘭糖在內(nèi)的一些新型微生物多糖年增長量均在30％以上，它們已作為乳化劑、懸浮劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、膠凝劑、成膜劑和潤滑劑等廣泛應(yīng)用于食品、制藥、石油、化工等多個領(lǐng)域。國際上這種新型多糖大多由黃原膠生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)，因為這類新型多糖的一個共同特點是，當(dāng)分子量高達(dá)數(shù)百萬時，成熟發(fā)酵產(chǎn)品的黏度即高達(dá)數(shù)萬mPa.s。因此，盡管采用的菌種、生產(chǎn)工藝不同，但在實際生產(chǎn)時可以部分借用黃原膠的生產(chǎn)設(shè)備。同時，逐漸形成微生物多糖系列產(chǎn)品，既有利于市場需求，對企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展更為有利。這類具有不同性能、不同應(yīng)用領(lǐng)域的新型微生物多糖包括普魯蘭糖在內(nèi)將是今后新型發(fā)酵工程的一個重要發(fā)展方向，國內(nèi)有關(guān)企業(yè)應(yīng)該引起足夠的關(guān)注。國內(nèi)企業(yè)若能在原來的黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)上研制生產(chǎn)普魯蘭糖，從產(chǎn)品技術(shù)、成本和市場銷售等方面都是十分有利的，也就是說，國內(nèi)黃原膠生產(chǎn)廠商開發(fā)生產(chǎn)普魯蘭糖在國內(nèi)、國外市場競爭中將更占優(yōu)勢。
結(jié)冷膠(Cellangum)
結(jié)冷膠是近年來最有發(fā)展前景的微生物多糖之一，是繼黃原膠之后又一能廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的微生物代謝膠。結(jié)冷膠過去稱多糖PS—60，于1978年首次發(fā)現(xiàn)，在1992年就迅速得到美國FDA的許可應(yīng)用于食品飲料中，歐共體也于1994年將其正式列入食用安全代碼(E—418)表中，我國在1996年批準(zhǔn)其作為食品增稠劑、穩(wěn)定劑使用(GB2760-96)，可在各類食品中按正常生產(chǎn)需要適量使用。
結(jié)冷膠能溶于冷水；但形成凝膠的條件是(1)需要先加熱；(2)有一定量的鹽離子存在。這樣結(jié)冷膠溶液才會冷卻后形成熱可逆型凝膠，凝膠的強度、形成溫度及融化溫度都與鹽離子濃度和種類密切相關(guān)。凝膠有良好的穩(wěn)定性，耐酸，耐高溫，熱可逆，還具有抵抗微生物及酶的作用。在高壓蒸煮和烘烤條件下都很穩(wěn)定。在酸性產(chǎn)品中也很穩(wěn)定，而以pH在4.0—7.5條件下性能最好。貯藏時其質(zhì)構(gòu)不受時間和溫度的變化而變化。結(jié)冷膠使用方便，略加攪拌即分散于水中，加熱即溶解成透明的溶液，冷卻后，形成透明但堅實的凝膠。結(jié)冷膠是一種線，性聚合物，當(dāng)有電解質(zhì)存在時可形成凝膠。無論是單價陽離子，如鈉和鉀，還是二價陽離子，如鎂和鈣，都可用于與低�；徒Y(jié)冷膠生成堅實、脆性凝膠。但是最大凝膠硬度和模數(shù)是在非常低的二價陽離子濃度日鏟生的。大約0.5mm的鈣和鎂離子等于約150mm鉀和鈉離子在0.5％凝膠中所生成的最大凝膠模數(shù)和硬度。低酰基型結(jié)冷膠凝膠的模數(shù)和硬度隨膠濃度的增加口而增加，而凝膠脆性和彈性保持相對不變。而純化產(chǎn)品由于較高的多糖含量，在任何特定膠濃度時都有較高的硬度和模數(shù)。很明顯，膠濃度、離子濃度是相互依存的兩個參數(shù)，可用于調(diào)節(jié)產(chǎn)生最佳凝膠硬度和模數(shù)。
從微生物發(fā)酵尋找有潛力的微生物多糖有很長的歷史。葡聚糖是第一種被報道的微生物多糖。自從1969年以來。持續(xù)的尋求新型的水溶性生多糖的開發(fā)研究熱潮中，美國Kelco公司投入大量人力、物力去研制一種更為理想的食品膠。Kelco公司認(rèn)為一種理想的食品膠應(yīng)該具有容易使用、適宜的風(fēng)味釋放性、高熱穩(wěn)定性、在口中易融化、透明度高、凝膠的時間和溫度可變動、不需或稍微加熱即可成凝膠、凝膠不受pH值影響(pH值介于3.2—7.5之間)、產(chǎn)品穩(wěn)定、具有多樣的組織特性等特性。
正是按照這些標(biāo)準(zhǔn)，20世紀(jì)70年代末期發(fā)現(xiàn)了結(jié)冷膠。Kang等1982年首次報道了實驗室規(guī)模通過假 單胞菌成功生產(chǎn)結(jié)冷膠。結(jié)冷膠及結(jié)冷膠類多糖的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)是Kelco公司成功篩選微生物的結(jié)果。1988年，日本成功地完成了結(jié)冷膠的毒理實驗并準(zhǔn)許結(jié)冷膠在食品中應(yīng)用。1992年，美國食品與藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)結(jié)冷膠作為穩(wěn)定劑和粘結(jié)劑在食品中廣泛使用，成為第三種在食品中使用的微生物胞外多糖。除美國外，還有十多個國家批準(zhǔn)其用作食品添加劑。
由于Gellangum可以在極低的使用量下產(chǎn)生凝膠，0.25％的使用量就可以達(dá)到瓊脂15％的使用量和卡拉膠1％的使用量的凝膠強度，現(xiàn)已逐步代替瓊脂和卡拉膠在食品工業(yè)上的應(yīng)用。Geltangmn生產(chǎn)成本僅比黃原膠略高一些，而當(dāng)前其售價是黃原膠的數(shù)倍，高達(dá)40—50美元／kg，有極高商業(yè)利潤和市場前景。
我國有關(guān)科研院所從1995年起開始研究結(jié)冷膠發(fā)酵和生產(chǎn)技術(shù)，1997年完成中試鑒定，但還未見產(chǎn)品上市。不過，巨大的潛在市場、豐厚的利潤和良好的發(fā)展前景刺激了國內(nèi)許多化工企業(yè)，他們紛紛將結(jié)冷膠列為“十五”及“十一五"規(guī)劃中的發(fā)展項目。根據(jù)作者了解的情況來看，目前如浙江諸暨、山東淄博、江西吉安和上海等省市近十家企業(yè)準(zhǔn)備投資建設(shè)結(jié)冷膠生產(chǎn)裝置，規(guī)模多為數(shù)百噸級以上水平。但由于結(jié)冷膠是多糖膠質(zhì)大家庭中的新成員，對結(jié)冷膠的各種性質(zhì)及其缺點的認(rèn)識還在不斷深入。有限的知識也在一定程度上限制了結(jié)冷膠的廣泛工業(yè)應(yīng)用。另外一個局限性是結(jié)冷膠凝膠的高度脆性，亞洲人喜食彈性膠，對以結(jié)冷膠為膠凝劑制成的果凍不太欣賞，認(rèn)為缺乏嚼勁。當(dāng)然采用含有�；奶烊唤Y(jié)冷膠可以制成彈性膠，但天然結(jié)冷膠是不透明的，由此帶來的應(yīng)用上的局限性。并且，現(xiàn)階段結(jié)冷膠應(yīng)用中一個最大時間題是其價格昂貴，令應(yīng)用者望而生畏。這樣由于對國內(nèi)外市場和產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平不清楚，若國內(nèi)企業(yè)盲目上馬，無節(jié)制地擴大生產(chǎn)能力，導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)利潤滑坡，發(fā)展困難，會造成不必要的損失。并且，近來經(jīng)過作者對上述地區(qū)有關(guān)企業(yè)提供的試銷產(chǎn)品進(jìn)行性能測試并同Kelco公司產(chǎn)品進(jìn)行對比，結(jié)果顯示產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)與后者相比還有一定差距，所以還應(yīng)該大力提高技術(shù)含量和產(chǎn)品質(zhì)量。相信隨著對結(jié)冷膠各種特性認(rèn)識的深化和國內(nèi)企業(yè)逐漸能自主生產(chǎn)結(jié)冷膠，隨著生產(chǎn)廠商規(guī)模效益提高，價格下降，結(jié)冷膠會成為深受中國食品應(yīng)用廠家和消費者喜歡的一個產(chǎn)品。微生物多糖結(jié)冷膠是我國新型生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中一種極有發(fā)展?jié)摿Φ氖称诽砑觿?/P>
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