第一節(jié) 瓜爾膠的定義
瓜爾膠,英文名為“guargum”,是從廣泛種植于印巴次大陸的一種豆科植物——瓜爾豆中提取的一種高純化天然多糖。(可研報告)
第二節(jié) 瓜爾膠的發(fā)展歷程
瓜爾膠的最初出現(xiàn)是作為刺槐豆膠(Locustbeangum)的替代品而產(chǎn)生的。在此之前,刺槐豆膠被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)并造成了需求緊張。后來 研究 證明,雖然瓜爾膠和刺槐豆膠均為聚半乳糖甘露糖,但二者在化學組成和行為上有著明顯的區(qū)別。刺槐豆膠要達到最大粘度需要高溫水煮,而瓜爾膠在冷水中就可以水化?;瘜W組成上,刺槐豆膠平均每4個甘露糖單元才有1.5個乳糖支鏈。所以瓜爾膠分支單元數(shù)為刺槐豆膠的2倍。而這被認為是瓜爾膠比刺槐豆膠更容易水化和氫鍵結(jié)合活性更大的主要原因。除此之外,瓜爾膠的成本僅是刺槐豆膠的一半。
瓜爾膠直鏈上沒有非極性基團,大部分伯羥基和仲羥基都處在外側(cè),而且半乳糖支鏈并沒有遮住活性的醇羥基。因而瓜爾膠具有最大的氫鍵結(jié)合面積,當與纖維結(jié)合時,形成的氫鍵結(jié)合距離短,結(jié)合力大。為賦予瓜爾膠更好的使用性能,通常對瓜爾膠原粉進行化學改性。瓜爾膠的改性主要有兩個方向:一是在分子鏈上引入陽離子基團,從而獲得一定的正電性。如用季銨鹽3-氯2-羥丙基氯化銨與瓜爾膠原粉在有機溶劑中醚化反應(yīng)生成陽離子瓜爾膠。這種帶正電的改性瓜爾膠便可以與帶負電的纖維、填料粒子相互作用從而提高原有的助留、助濾和增強效果。另一改性方向便是設(shè)法增加瓜爾膠分子鏈的長度,增大其分子量,從而增強其架橋連接能力。陽離子瓜爾膠在冷水中可溶,這與陽離子淀粉相比是一個很大優(yōu)勢。
另外,許多淀粉分子形成螺旋狀結(jié)構(gòu),而瓜爾膠分子則形成直鏈結(jié)構(gòu)。所以瓜爾膠的活性基團比陽離子淀粉更容易與纖維接近,從而少量的陽離子瓜爾膠便可能達到較多量陽離子淀粉才能達到的使用效果。當今,聚丙烯酰胺和改性淀粉廣泛應(yīng)用于造紙中的助留助濾劑。但其效果只能達到一定程度。它們在提高濾水的同時可能使纖維過度凝聚,從而降低紙頁勻度和強度。天然瓜爾膠作為造紙助劑時,可以提高紙頁強度,減少灰斑形成并提高紙頁勻度。但它的缺點便是造成濾水困難,從而降低了產(chǎn)量或提高了干燥負荷。而經(jīng)過化學改性的兩性或陽離子瓜爾膠則在很大程度上克服了這一弊病。實驗發(fā)現(xiàn),這些改性的瓜爾膠能在提高紙頁濾水的同時保持或提高紙頁勻度;通過吸附細小纖維和粒子可以進一步改善濾水,同時提高一次留著率。而在過去,這兩方面都是互斥的。
由于陽離子瓜爾膠的有效性主要取決于它與纖維的親和性(即直接性)。鑒于這一點,陽離子瓜爾膠在黑液的存在下仍能有效地發(fā)揮作用。對于新聞紙、未漂硫酸鹽漿、廢紙漿等含有較多雜質(zhì)的漿料,隨著封閉水循環(huán)的推廣,陰離子垃圾的積累將顯著增加。這便會使得許多傳統(tǒng)的造紙助劑如陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)等失去作用效果。陽離子瓜爾膠可以有效地克服這一點。實驗 研究 發(fā)現(xiàn),陽離子瓜爾膠在Zeta電位從-8mV到0mV范圍內(nèi)效果最好。該Zeta電位范圍與絕大部分造紙過程相吻合。
第三節(jié) 瓜爾膠在食品中的應(yīng)用
我國《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》(GB2760--2011)規(guī)定,在各類食品中瓜爾膠可按生產(chǎn)需要適量使用。
①用于冰激凌,可賦予制品潤滑和糯性的口感,并使冰激凌融化緩慢,提高產(chǎn)品的抗熱性能。另外用瓜爾膠穩(wěn)定的冰激凌可以避免冰晶的生成。在冰激凌、雪糕中瓜爾膠適宜添加量為0.2%~0.4%。如將瓜爾膠與黃原膠混合,用作冰激凌的穩(wěn)定劑,可使冰激凌結(jié)構(gòu)更致密,細膩度和膨脹率提高。
②用于即食面,瓜爾膠可使面團柔韌,切割時面條不易斷裂。油炸時可避免面條吸入過多的油,使面條爽滑、不油膩,水煮不渾湯??商岣叻怯驼鏃l的彈性,防止面條在干燥過程中粘連,縮短烘干時間。瓜爾膠還廣泛用于炸薯條、蝦條等膨化食品,用量為0.1%~0.3%。
③用于面包、糕點等使彈性增加,膨脹起發(fā)性好,蜂窩狀組織均勻細密,斷面不掉渣,添加量0.1%~0.5%;用于餅干使之光滑,防止油滲出,破碎率降低,口感細膩,添加量為0.1%~0.5%。
④用于飲料及乳制品,有增稠、穩(wěn)定作用,防止制品分層、沉淀,并使產(chǎn)品富有良好的滑膩口感。添加量為0.05%~0.5%。
⑤用于罐頭食品,使肉、菜表面包一層稠厚的肉汁。
⑥在調(diào)味汁和沙拉調(diào)味品食品中是利用了瓜爾膠在低濃度下可產(chǎn)生高黏度的性質(zhì)。
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