關(guān)于食品工業(yè)中多糖的應(yīng)用與現(xiàn)狀研究

呂潔瓊+沈堯

摘要：多糖因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及其廣泛的生物活性，在食品工業(yè)己獲得了廣泛的應(yīng)用，利用其特殊的生物學(xué)功能添加于食品中增加食品的保健功能、利用非淀粉多糖在胃腸道難以降解的特性開(kāi)發(fā)出具有改善腸道微環(huán)境排毒通便的膳食纖維食品等，多糖己成為食品工業(yè)中的重要原料和添加劑，文章重點(diǎn)就食品工業(yè)中多糖的應(yīng)用與現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：食品工業(yè)；多糖；食品添加劑

近年來(lái)，越來(lái)越多的多糖在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著廣泛的作用，實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)菌多糖可以在人工控制條件下利用各種廢渣、廢液進(jìn)行生產(chǎn)，減輕了環(huán)保壓力，應(yīng)用前景比動(dòng)植物多糖更為廣闊。美國(guó)生物技術(shù)副產(chǎn)品協(xié)會(huì)，主要致力于增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值及防治農(nóng)業(yè)活動(dòng)中所產(chǎn)生的污染物）近七年來(lái)的研究調(diào)查顯示細(xì)菌多糖的應(yīng)用已成為當(dāng)前生物產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的五大主題之一。日本專(zhuān)利中也有報(bào)道用由土壤桿菌屬和根瘤菌屬分泌的環(huán)槐聚糖包裹食品成分和藥物。本文綜述了多糖的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景，系統(tǒng)介紹了其結(jié)構(gòu)、功能及生物合成途徑，列舉了多糖在食品行業(yè)中的應(yīng)用，并展望了其發(fā)展前景。

一、動(dòng)物多糖的作用分析

動(dòng)物多糖幾乎存在于所有動(dòng)物組織器官中，主要分布于細(xì)胞基質(zhì)中，除了作為能量資源和構(gòu)成材料，還參與生命現(xiàn)象中細(xì)胞的各種活動(dòng)，如甲殼素主要分布于甲殼動(dòng)物蝦、蟹、昆蟲(chóng)的外殼中，是節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼里的主要組成部分；硫酸軟骨素和硫酸角質(zhì)素主要存在于軟骨和骨架組織中，對(duì)角膜膠原纖維具有保護(hù)作用，能促進(jìn)基質(zhì)中纖維的增長(zhǎng)、增強(qiáng)通透性、改善血液循環(huán)、加速新陳代謝、促進(jìn)滲透液的吸收及炎癥的消除；透明質(zhì)酸在關(guān)節(jié)液、玻璃體、臍帶中含量較高，是構(gòu)成人體細(xì)胞間質(zhì)、眼玻璃體、關(guān)節(jié)滑液等結(jié)締組織的主要成分，在體內(nèi)發(fā)揮保水、維持細(xì)胞外空間、調(diào)節(jié)滲透壓、潤(rùn)滑、促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)的重要生理功能。

二、植物多糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用

植物多糖是植物在生命活動(dòng)中形成的高分子聚合物或復(fù)合體，如細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的淀粉及果聚糖和甘露聚糖等非淀粉儲(chǔ)存多糖，構(gòu)成細(xì)胞的果膠類(lèi)物質(zhì)，纖維素和半纖維素，高等植物的根、皮、葉片、種子和花朵所含的樹(shù)膠和黏膠也都是多糖蛋白復(fù)合物。植物多糖具有多種生物活性，如免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌抗病毒、保護(hù)肝臟等保健作用，是研究最多的一類(lèi)多糖，目前人們已成功地從近百種植物中提取出了多糖并廣泛地用于醫(yī)藥和保健食品的研究和開(kāi)發(fā)中。由于植物多糖具有可再生、投入少、成本低、污染小、利用率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為食品工業(yè)研究的熱點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品的加工生產(chǎn)中。

（一）纖維素

纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，是由葡萄糖分子通過(guò)β-（1，4）-糖苷鍵連接而成的葡聚糖。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，常作為食品包裝材料應(yīng)用于食品工業(yè)中，具有可降解、可吸收、可食用、安全性、抗氧化，以及較好的CO2和02的透過(guò)性等，可作為水果、蔬菜、豆類(lèi)和肉類(lèi)食品的活性包裝材料，用來(lái)保濕、抗?jié)窈涂寡趸Ｒ灾参锢w維素為材料開(kāi)發(fā)的包裝材料有水果紙和海藻紙等，日本酒井理化學(xué)研究所己成功從豆渣中提取食物纖維并加工成可食用紙。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)改性纖維素可食性包裝膜也有廣泛深入的研究，肖茜等如以普魯蘭多糖、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉制成可薄膜性能良好的食用包裝膜。羥丙甲基纖維素（HPMC）是木漿中所含纖維素的衍生物，在食品工業(yè)，HPMC通常是用作冰淇淋、面包、色拉調(diào)汁等的增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑和保水劑。美國(guó)普遍應(yīng)用微晶纖維素制造冷凍食品和冷飲甜食以及烹調(diào)用調(diào)味汁；德國(guó)利用微晶纖維素及其羧化產(chǎn)品作為添加劑制造沙拉油、乳脂、糊精調(diào)味品。

（二）淀粉

淀粉是植物體中貯存的養(yǎng)分，存在于各種植物的種子和塊莖中。淀粉可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，前者為無(wú)分支的螺旋結(jié)構(gòu)；后者以24～30個(gè)葡萄糖殘基以a-（1，4）-糖苷鍵首尾相連而成，在支鏈處為a-（1，6）-糖苷鍵。淀粉在食品包裝材料中的應(yīng)用有著悠久的歷史，具有成膜性好、可再生、可降解、可食用、耐水、耐油和透氣等優(yōu)點(diǎn)。用淀粉生產(chǎn)的生物可降解塑料可以在周?chē)h(huán)境中得到分解，化為肥料。我國(guó)開(kāi)發(fā)的玉米淀粉包裝膜，多用于油脂較重、浸透性強(qiáng)的食品，如快餐、油炸薯?xiàng)l、月餅等。在國(guó)外，淀粉基的食品包裝材料也是食品包裝業(yè)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一，美國(guó)南卡羅來(lái)納州克雷母遜大學(xué)GennadiosA以玉米、大豆、小麥為原料研制的谷類(lèi)薄膜，用于香腸等食品的包裝，并可供食用。

（三）膳食纖維

膳食纖維是一類(lèi)不易被消化的食物營(yíng)養(yǎng)素，主要來(lái)自于植物的細(xì)胞壁，由半纖維素、纖維素、木質(zhì)素及果膠、樹(shù)膠、黏質(zhì)等組成，是食物中有一定生理功能的化學(xué)成分。膳食纖維在過(guò)去被認(rèn)為是“廢物”，現(xiàn)在，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到它在保障人類(lèi)健康、延長(zhǎng)生命方面有著重要作用。已知蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素和水是人體必需的六大營(yíng)養(yǎng)素，而膳食纖維被稱(chēng)為第七種營(yíng)養(yǎng)素。適量食用膳食纖維，可改善空腔及牙齒功能、促進(jìn)腸道有益菌群生長(zhǎng)、防治便秘、利于減肥，還可以改善糖尿病癥狀。根據(jù)溶解性不同，膳食纖維可分為可溶性纖維（SDF）和不溶性纖維（IDF）兩大類(lèi)。SDF主要有抗性寡糖、抗性糊精、改性纖維素、合成多糖以及植物膠體等。SDF可吸水膨脹，使原有的體積和質(zhì)量增大，形成凝膠狀物質(zhì)，在食品中主要起膠凝、增稠和乳化的作用。IDF主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，在食品中主要起填充作用。IDF能吸收水分、軟化糞便、增加糞便體積、能刺激腸的蠕動(dòng)、加速排便，以減少糞便中有害物質(zhì)與腸道接觸的時(shí)間，降低患腸癌的概率。

三、細(xì)菌多糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用

（一）結(jié)冷膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用

結(jié)冷膠的主要作用是作為凝膠劑、增稠劑、懸浮劑或在食品中形成薄膜，更重要的是它可提供優(yōu)良的質(zhì)地和口感，良好的風(fēng)味釋放和在較寬pH范圍內(nèi)的穩(wěn)定性。如它可用于改進(jìn)食品組織結(jié)構(gòu)、液體營(yíng)養(yǎng)品的物理穩(wěn)定性、食品烹調(diào)和貯藏中的持水能力。如在制作中華面、蕎麥面和刀切面時(shí)，將結(jié)冷膠與小麥粉按（1～3）：1000比例混合均勻，再與其它原料混合均勻制面，可以增強(qiáng)面制品的硬度、彈性和粘度等，改善口感、抑制熱水溶脹、減少斷條、減輕湯汁混濁。此外，還可用于烘焙制品、乳制品、果汁、牛奶飲料、糖衣、糖霜、果醬及軟糖、甜食及寵物罐頭中。

（二）凝結(jié)多糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用

凝結(jié)多糖是一種不被人體消化、不產(chǎn)生熱量的極其安全的多糖類(lèi)添加劑。毒性實(shí)驗(yàn)經(jīng)口投入10g/kg的凝結(jié)多糖未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。凝結(jié)多糖在食品中的應(yīng)用主要有兩種。二是作為品質(zhì)改良劑而使用；一是作為食品主要成分而使用，生產(chǎn)新型食品。前者使用時(shí)常將凝結(jié)多糖調(diào)制成水分散液或稀堿液使用。作為品質(zhì)改良劑主要用于中華面、蕎麥面、切面及水產(chǎn)熟制品，肉食制品，軟性糕點(diǎn)，面包、餡餅的餡心、冰淇淋等的制作中，而作為食品主成分時(shí)主要是用于淀粉胨、低熱量色拉調(diào)味汁、豆腐面、人造果球、多層果凍、薄片狀成型食品等方面。

（三）半乳葡聚糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用

近幾年來(lái)，食品工業(yè)對(duì)增稠劑的需求逐漸增加。鑒于半乳葡聚糖在低濃度有高粘度的特性，可用作優(yōu)良的增粘劑、懸浮劑；對(duì)高溫、酸堿穩(wěn)定，可作穩(wěn)定劑適合廣泛的食品加工要求；可作為乳化劑用于色拉、肉汁調(diào)味料的生產(chǎn)；由curvielan的膠凝作用使其在布丁、糕點(diǎn)、糖果、口香糖等食品中作為優(yōu)良的膠凝劑，其極好的彈性還能賦予食品新的質(zhì)感。大多數(shù)半乳葡聚糖具有成膜性，可用于水果、蔬菜的涂膜保鮮。此外，還可以利用其持水性、凍融性、耐鹽性等用于食品的不同領(lǐng)域。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，研究水平的提高，科學(xué)家對(duì)于多糖功效關(guān)系的研究將更加深入，人們將發(fā)現(xiàn)其更多功能。糖芯片技術(shù)的發(fā)展，多糖靶向性功能的研究以及多糖知識(shí)的普及，生物活性多糖將更加得到食品工業(yè)界的青睞，多糖在食品、藥品及保健品領(lǐng)域也將有更多的應(yīng)用。

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