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　　Foodjx導(dǎo)讀：結(jié)冷膠是繼黃原膠之后于20世紀(jì)80年代通過(guò)微生物發(fā)酵的方法得到的生物多糖，其凝膠性能*。1982年Kang等報(bào)道了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模通過(guò)假單孢菌成功生產(chǎn)結(jié)冷膠。結(jié)冷膠及結(jié)冷膠多糖的商業(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(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)許結(jié)冷膠在食品中應(yīng)用。
　　
　　1992年美國(guó)食品與藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)結(jié)冷膠作為穩(wěn)定劑和粘結(jié)劑在食品中使用，從此成結(jié)冷膠為第三種在食品中使用的微生物胞外多糖。歐共體1994年正式將結(jié)冷膠列入食品安全代碼（E-418）。1996年我國(guó)也批準(zhǔn)其作為食品增稠劑、穩(wěn)定劑，可在各類(lèi)食品中按正常生產(chǎn)需要適量使用（GB2760-2011）。
　　
　　一、高酰結(jié)冷膠的凝膠特性
　　
　　結(jié)冷膠是一種陰離子線性多糖，其相對(duì)分子質(zhì)量高達(dá)2—3×105道爾頓，具有平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條螺旋通過(guò)氫鍵相互作用來(lái)穩(wěn)定。通過(guò)顯微鏡觀察結(jié)冷膠，發(fā)現(xiàn)它是由多股鏈形成的小圈狀結(jié)構(gòu)。高酰結(jié)冷膠與低酰結(jié)冷膠在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于：高酰結(jié)冷膠的每個(gè)重復(fù)單元均有1個(gè)?；B接在葡萄糖分子上，其?；譃閮深?lèi)：一類(lèi)是以β—l，3鍵連接在葡萄糖分子的第6個(gè)碳原子上的乙?；?另一類(lèi)是以β—1，3連接在葡萄糖分子的第2個(gè)碳原子上的甘油基，其中甘油基的平均比例是乙?；?倍。正是由于分子中乙?；透视突拇嬖?，使得高酰結(jié)冷膠呈現(xiàn)出與低酰結(jié)冷膠不同的性質(zhì)。
　　
　　結(jié)冷膠溶于水后，分子之間會(huì)以右旋的方式自動(dòng)聚集形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，再進(jìn)一步聚集形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而陽(yáng)離子的加入以及對(duì)結(jié)冷膠溶液加熱后冷卻，能促進(jìn)分子間的交聯(lián)作用，加速雙螺旋形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高酰結(jié)冷膠的凝膠機(jī)理有兩種情況：一種認(rèn)為，雙螺旋聚合物連接形成顯著的接頭區(qū)域，在這種模型中，分子間雙螺旋結(jié)構(gòu)交聯(lián)形成規(guī)則的晶狀接頭區(qū)域，離子鍵可以穩(wěn)定這種接頭區(qū)域;另一種認(rèn)為，天然多糖由于本身的非均質(zhì)性、鏈長(zhǎng)及程度不同的分支，使得子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，認(rèn)為該種凝膠機(jī)制是通過(guò)延伸或分叉形成纖維狀、絞線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。高結(jié)冷膠溶于水后，甘油?；鸵阴；煺归_(kāi)，在結(jié)冷膠分子與分子間連接的時(shí)候形成一定的空間位阻，對(duì)凝膠的形成有一定的影響。因此，高酰結(jié)冷膠與低酰結(jié)冷膠的凝膠相比，凝膠更柔軟;在高溫下，比低酰結(jié)冷膠在構(gòu)象上更有次序。
　　
　　結(jié)冷膠的凝膠過(guò)程是結(jié)冷膠分子由無(wú)規(guī)則的卷曲轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻碾p螺旋結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。隨溫度的上升，結(jié)冷膠的黏度迅速下降，冷卻后又恢復(fù)到原來(lái)的黏度。當(dāng)溫度降到凝膠溫度后迅速形成凝膠;當(dāng)高于凝膠溫度時(shí)，在水中出現(xiàn)無(wú)序的卷曲。當(dāng)高酰結(jié)冷膠溶液冷卻到72℃時(shí)形成柔軟、彈性的凝膠，且無(wú)溫度滯后性。熱熔膠的冷卻溫度對(duì)成膠的性質(zhì)也有影響，較低的溫度會(huì)形成彈性較好的凝膠，而自然冷卻會(huì)形成彈性較小的凝膠。
　　
　　在諸多影響結(jié)冷膠凝膠形成和質(zhì)構(gòu)的因素中，陽(yáng)離子是zui為重要的因素，因?yàn)殛?yáng)離子是結(jié)冷膠成膠的必要條件。二價(jià)陽(yáng)離子對(duì)成膠的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地強(qiáng)于一價(jià)陽(yáng)離子，一價(jià)陽(yáng)離子（M+）和二價(jià)陽(yáng)離子（M2+）影響成膠的機(jī)理是不同。一價(jià)陽(yáng)離子成膠機(jī)理為，雙螺旋結(jié)冷膠-M+-水-M+-雙螺旋;二價(jià)陽(yáng)離子的成膠機(jī)理為，雙螺旋-M2+-雙螺旋。陽(yáng)離子對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響都是隨離子濃度的增大而增強(qiáng)，達(dá)到一定臨界濃度后，離子的增多反而會(huì)弱化膠體的強(qiáng)度。結(jié)冷膠分子的羧基由于靜電的相互排斥，阻礙了螺旋的緊密聚集，而二價(jià)陽(yáng)離子的介入能屏蔽靜電排斥作用。因此隨著陽(yáng)離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，凝膠強(qiáng)度也隨之提高。一個(gè)陽(yáng)離子連接一對(duì)羧基，對(duì)一價(jià)陽(yáng)離子，因?yàn)殁涬x子連接羧基的能力比較強(qiáng)，所以鉀離子形成的凝膠強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于鈉離子。一價(jià)陽(yáng)離子形成的凝膠是熱可逆型的，而二價(jià)陽(yáng)離子所形成的凝膠是根據(jù)陽(yáng)離子濃度而定的。研究表明，當(dāng)添加的鈣離子濃度低于1.8mmol/L時(shí)，結(jié)冷膠凝膠是熱可逆的;高于1.8mmol/L時(shí)，凝膠是不可逆的。如果溶液中共同存在一價(jià)、二價(jià)離子時(shí)，少量的一價(jià)離子不能使結(jié)冷膠形成足夠的鏈接，同時(shí)又減弱了二價(jià)離子的作用，當(dāng)一價(jià)離子濃度大到一定的程度時(shí)，又以一價(jià)離子的影響為主。所以一價(jià)離子和二價(jià)離子不能同時(shí)作用于結(jié)冷膠的凝膠。
　　
　　高酰結(jié)冷膠分子中存在的甘油酰基改變了結(jié)冷膠凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。甘油酰基在羧基的內(nèi)部或附近使二聚體結(jié)構(gòu)顯得松散，但是由于羥基的存在，它又能形成氫鍵。因此成膠后，高酰結(jié)冷膠要比低酰結(jié)冷膠分散更加均勻，保水性更好。將高酰結(jié)冷膠與低酰結(jié)冷膠以不同的比例混合，發(fā)現(xiàn)高酰結(jié)冷膠含量越高的凝膠持水率越好。高酰結(jié)冷膠在無(wú)陽(yáng)離子存在的溶液中，以游離的?；I相互作用形成稀疏的分子間交聯(lián)。甘油酰基位于雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，由于氫鍵的鏈接，使得高酰結(jié)冷膠出現(xiàn)弱凝膠的特性。
　　
　　二、高酰結(jié)冷膠在食品中的應(yīng)用
　　
　　結(jié)冷膠是一種性能優(yōu)良的微生物代謝膠，具有*的理化性質(zhì)和全面的功能，其逐漸成為繼卡拉膠、瓊脂和黃原膠之后的的添加劑，主要作增稠劑、凝結(jié)劑、懸浮劑和成膜劑，在糖果、果凍、果醬、面包餡料、冰淇淋等食品制造中廣泛使用。但是，由于目前人們對(duì)結(jié)冷膠生物合成機(jī)理缺乏完整的認(rèn)識(shí)，以及在發(fā)酵生產(chǎn)中存在生物濃度低、轉(zhuǎn)化率低及提取費(fèi)用昂貴等問(wèn)題，因此嚴(yán)重限制了結(jié)冷膠的應(yīng)用。市售結(jié)冷膠有高酰結(jié)冷膠和低酰結(jié)冷膠，它們的?；坎煌?，導(dǎo)致他們不同的流變及凝膠性質(zhì)。國(guó)內(nèi)外對(duì)低酰結(jié)冷膠的研究相對(duì)較多，但是對(duì)高酰結(jié)冷膠的研究較少。
　　
　　高酰結(jié)冷膠溶解后比較黏稠、內(nèi)聚性高，使得它適合做增稠劑。高酰結(jié)冷膠比低酰結(jié)冷膠膠體柔軟，且保水性和彈性都很好。高、低酰結(jié)冷膠混合成膠，其可形變能力可達(dá)到低酰結(jié)冷膠的四倍。這些特點(diǎn)又使得高酰結(jié)冷膠有更多的應(yīng)用價(jià)值。
　　
　　在食品工業(yè)中，高酰結(jié)冷膠能夠賦予食品一種令人愉悅的質(zhì)地和口感，它所形成的凝膠透明度高，爽脆適度，并能表現(xiàn)出良好的風(fēng)味釋放特性。高酰結(jié)冷膠通?？梢耘c其他食品膠復(fù)合使用，使得食品能夠獲得*的感官、質(zhì)構(gòu)和穩(wěn)定性要求，結(jié)冷膠和其他食品膠有較好的相容性，針對(duì)不同的食品品質(zhì)要求，通過(guò)調(diào)節(jié)結(jié)冷膠與其他食品膠的混合比例就可以達(dá)到非常令人滿意的效果。凝膠型食品膠如卡拉膠、瓊脂等雖然與結(jié)冷膠的凝膠特性相似，但是結(jié)冷膠在風(fēng)味釋放、酸穩(wěn)定性、熱可逆性、使用量等方面均明顯的優(yōu)于卡拉膠和瓊脂。結(jié)冷膠具有抗老化的作用，對(duì)玉米淀粉糊在儲(chǔ)藏過(guò)程中的老化及黏度升高有抑制作用。結(jié)冷膠不易導(dǎo)致酶解，為食品加工提供了很好的靈活性。
　　
　　目前高酰結(jié)冷膠在食品中的應(yīng)用：（1）高酰結(jié)冷膠*的彈性和膠凝性，使得它可以應(yīng)用于果凍、果醬、甜食中。（2）高酰結(jié)冷膠具有增稠和穩(wěn)定的作用，可用于飲料、乳制品、冰淇淋、餡料等。（3）高酰結(jié)冷膠具有黏著性，可用于糖霜和糖衣。（4）高酰結(jié)冷膠具有較強(qiáng)的持水性，可用于蛋糕、奶酪中，可以達(dá)到保濕、保鮮、保型的效果。
　　
　　三、高酰結(jié)冷膠的發(fā)展前景
　　
　　近年來(lái)，利用生物技術(shù)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品—微生物多糖，以其安全、無(wú)毒、理化性質(zhì)*等優(yōu)良特性，越來(lái)越受到人們特別是食品學(xué)家們的關(guān)注，世界上微生物多糖的年產(chǎn)量增長(zhǎng)量均在10%以上。結(jié)冷膠是我國(guó)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?。?guó)內(nèi)目前有多家企業(yè)在生產(chǎn)銷(xiāo)售結(jié)冷膠。由于結(jié)冷膠可以在極低的使用量下產(chǎn)生凝膠透明度高，有其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但這些年其發(fā)展徘徊不前，應(yīng)用的食品范圍還是相對(duì)較小，主要原因在于其凝膠的脆性有余，彈性不足。盡管這樣，結(jié)冷膠凝膠的*性及在部分食品中應(yīng)用的難以替代性，在市場(chǎng)一直會(huì)有需求而很難被淘汰，盡管需求不大，增長(zhǎng)也較緩慢，它已經(jīng)歷了二十多年這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
　　
　　結(jié)冷膠是世界上*個(gè)用生物發(fā)酵方法生產(chǎn)的多糖膠質(zhì)膠凝劑，有著用量低、透明度高、香氣釋放能力強(qiáng)、耐酸、耐酶等優(yōu)點(diǎn)。2005年之前，國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)幾乎*被美國(guó)公司壟斷，2005年之后國(guó)產(chǎn)結(jié)冷膠開(kāi)始在市場(chǎng)上占的份額越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求量增長(zhǎng)很快，而國(guó)內(nèi)公司結(jié)冷膠生產(chǎn)規(guī)模小，能耗成本高。國(guó)外公司能夠生產(chǎn)較多規(guī)格的結(jié)冷膠，國(guó)內(nèi)廠家能生產(chǎn)的結(jié)冷膠規(guī)格較少，而高酰結(jié)冷膠基本上不能生產(chǎn)，且生產(chǎn)過(guò)程中存在能耗高、產(chǎn)物提取繁雜、產(chǎn)品澄清困難、產(chǎn)品的純化困難等難題。近年來(lái),國(guó)產(chǎn)高?；暗王；Y(jié)冷膠生產(chǎn)技術(shù)已趨于成熟,一些技術(shù)難題已經(jīng)解決,產(chǎn)品性價(jià)比也已高于國(guó)外產(chǎn)品，如河北鑫合生物化工有限公司。
　　
　　目前國(guó)內(nèi)對(duì)結(jié)冷膠的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究都做得很不夠，而很多結(jié)冷膠應(yīng)用技術(shù)僅掌握在少部分專業(yè)復(fù)配廠家的手中。目前國(guó)內(nèi)對(duì)結(jié)冷膠尤其是高?；Y(jié)冷膠的應(yīng)用研究還不夠，國(guó)外對(duì)結(jié)冷膠尤其是高?；Y(jié)冷膠的研究主要是結(jié)合西方飲食特點(diǎn)的食品等產(chǎn)品展開(kāi)研究，如很多國(guó)外消費(fèi)者喜歡攝食脆性果凍，而我國(guó)消費(fèi)者就很不喜歡食用脆性果凍，喜歡彈性果凍。如何將國(guó)產(chǎn)結(jié)冷膠尤其是高酰基結(jié)冷膠結(jié)合我國(guó)特色食品或傳統(tǒng)食品進(jìn)行應(yīng)用研究是擺在我國(guó)膠體行業(yè)科技人員面前的一個(gè)重要課題。在加強(qiáng)理論研究的同時(shí)，加大有關(guān)應(yīng)用的研究，相信高酰結(jié)冷膠會(huì)有較好的發(fā)展前景。