黃原膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用

張麗靜，王遠(yuǎn)亮， 王傳花

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410125）

黃原膠又名漢生膠、黃桿菌膠等，是由甘藍(lán)黑腐病黃單胞菌分泌的一種水溶性微生物胞外雜多糖。1969 年，黃原膠被美國(guó)食品與藥品管理局（FDA）正式批準(zhǔn)用于食品中。世界糧農(nóng)組織（FAO） 及世界衛(wèi)生組織（WHO） 也在1975 年批準(zhǔn)黃原膠作為食品添加劑，而我國(guó)在1988 年批準(zhǔn)黃原膠的食品級(jí)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)并將其列入食品添加劑名單中。黃原膠為淡黃色或白色顆?；蚍勰?，微臭，無毒副作用。黃原膠分子是由D - 葡萄糖、D - 甘露糖、D - 葡糖糖醛酸、乙酸和丙酮酸構(gòu)成的五糖重復(fù)單元大分子結(jié)構(gòu)。易溶于水，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，耐酸、堿和鹽，對(duì)溫度和酶的作用不敏感。此外，黃原膠還具有明顯的假塑性。黃原膠溶于水形成凝膠結(jié)構(gòu)，增進(jìn)水溶液黏度，因此可作為增稠劑、穩(wěn)定劑應(yīng)用在飲料、調(diào)味品等食品領(lǐng)域中。由于其分子上有親水和親油基團(tuán)，能在蛋白質(zhì)飲料、乳及乳制品等食品中起到一定的乳化作用，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。

1 黃原膠的制備

通常選用甘藍(lán)黑腐黃單胞菌或其變異株，將其置于含有葡萄糖、蔗糖或淀粉等碳源，豆粉、魚粉或蛋白胨等氮源，適量的KH2PO4，CaCO3等無機(jī)鹽，以及谷氨酸、檸檬酸、延胡索酸等生成促進(jìn)劑的培養(yǎng)基中發(fā)酵[1]。發(fā)酵液再經(jīng)過稀釋、固液分離、沉淀、干燥、包裝等步驟，即可得到食品級(jí)黃原膠。

國(guó)內(nèi)一般通過醇沉法，即采用乙醇作為食品級(jí)黃原膠沉淀劑，但是乙醇損失較大。李時(shí)巖等人[2]采用先過濾、超濾除去黃原膠中大量不溶性和可溶性雜質(zhì)、色素等，之后采用醇沉法進(jìn)行提取，該提純濃縮工藝減少了乙醇的用量。目前，滅菌方式通常采用巴氏殺菌，并且由于黃原膠的溶解度隨溫度的升高而增大，黏度隨溫度升高而降低，因此容易通過離心或過濾除去不溶物。Smith J H 等人[3]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度80～130 ℃，pH 值6.3～6.9，加熱時(shí)間10～20 min 時(shí)，黃原膠的溶解度增大并且不會(huì)出現(xiàn)熱降解現(xiàn)象，也不會(huì)造成細(xì)菌的破裂。

2 在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1 在飲料中的應(yīng)用

飲料在貯藏期內(nèi)，極易出現(xiàn)上浮、沉淀、分層等影響品質(zhì)和口感的現(xiàn)象。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，需要在飲料中添加穩(wěn)定劑，以此提高飲料的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)懸浮飲料中顆粒的懸浮時(shí)間。黃原膠的親水性較好，對(duì)溫度、酸堿和鹽的穩(wěn)定性良好，能迅速溶解于水溶液中并形成穩(wěn)定的溶膠，增加飲料的稠度，提升飲料的穩(wěn)定性和顆粒懸浮性。

馬寅斐等人[4]測(cè)定了0.004%，0.006%，0.008%，0.010%，0.012%的黃原膠添加量對(duì)芒果汁飲料穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，飲料的TSI 穩(wěn)定性指數(shù)呈先降低后上升的趨勢(shì)，在0.008%的添加量時(shí)，TSI 指數(shù)最小，飲料穩(wěn)定性最高。且當(dāng)其與CMC 9、結(jié)冷膠以添加量分別為0.012%，0.050%，0.015%復(fù)配時(shí)風(fēng)味、口感及穩(wěn)定性效果最好且高于市面上常見的芒果果汁飲料。陳剛等人[5]向花生乳飲料添加黃原膠，發(fā)現(xiàn)花生乳飲料乳化性得到了顯著性的提高且黃原膠添加量越大，乳化性越好。都宇[6]通過向乳酸菌飲料中加入不同添加量的羧甲基纖維素鈉、果膠、黃原膠和瓜爾豆膠進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果表明黃原膠對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性有一定的影響。

2.2 在焙烤食品中的應(yīng)用

焙烤食品是以糧、油、糖或甜味劑、蛋、乳等為主要原料，加以其他輔料，經(jīng)調(diào)制、發(fā)酵、成型、熟制等工序制成的產(chǎn)品，包括面包、糕點(diǎn)、月餅、餅干等[7]。其中，面包和蛋糕主要組成成分為面粉、水、蛋等，經(jīng)過發(fā)酵、焙烤等過程形成疏松多孔、蓬松柔軟的烘焙食品。但是，在貯藏的過程中，極易因水分流失、淀粉老化而失去彈性。黃原膠是一種含有大量羥基的多糖，是一種親水性膠體，能與面筋蛋白相互作用，形成復(fù)合空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提高面筋蛋白持水性，提高面團(tuán)的強(qiáng)度，從而增加焙烤食品的持水力、彈性、柔軟度，改善口感，延長(zhǎng)貨架期。

宋臻善等人[8]的試驗(yàn)表明，添加0.05%～0.10%黃原膠的蛋糕放置7 d 后，蛋糕的硬度及硬度變化率均比空白對(duì)照組小，且添加0.10%黃原膠的蛋糕硬度變化率最小，說明添加0.10%的黃原膠可以延緩蛋糕老化。瞿力等人[9]研究發(fā)現(xiàn)，在面包中添加適量的黃原膠尤其是0.6%的添加量，可更好地改善面包口感、提高面包生產(chǎn)量、延緩面包的老化。范婷婷等人[10]研究了黃原膠同瓜爾豆膠、羥丙基甲基纖維素（HPMC）和海藻酸鈉進(jìn)行復(fù)配對(duì)面包品質(zhì)的影響。研究表明，黃原膠、海藻酸鈉與HPMC 以1∶2∶6 復(fù)配時(shí)，可更好地改善面包的烘焙品質(zhì)，提高面包的抗老化性能。

2.3 在乳及乳制品中的應(yīng)用

液態(tài)乳制品既含有脂肪、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，也含有無機(jī)鹽離子等小分子物質(zhì)，體系復(fù)雜。在生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)脂肪上浮、乳清析出、蛋白質(zhì)凝固沉淀、分層等問題。因此，在乳制品工業(yè)中，需要額外添加乳化劑、增稠劑等使之形成穩(wěn)定、均勻的分散體系。黃原膠具有親水性和親油性基團(tuán)，能夠聚集在水油界面，降低表面張力，阻止液滴聚集，起到乳化作用，從而避免乳制品發(fā)生分層現(xiàn)象、提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性、避免蛋白質(zhì)沉淀等。

李向東等人[11]在研發(fā)牛奶布丁時(shí)，將卡拉膠、黃原膠和變性淀粉復(fù)配制作牛奶布丁。結(jié)果表明，卡拉膠、黃原膠和變性淀粉協(xié)同作用較好，并且分別以0.25%，0.20%，3.00%的添加量制作出的牛奶布丁質(zhì)構(gòu)最好。劉丹[12]通過將黃原膠和瓜爾豆膠復(fù)配來研究它們對(duì)復(fù)原乳穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，黃原膠和瓜爾豆膠適當(dāng)?shù)膹?fù)配比例可減少蛋白質(zhì)間的聚集，使復(fù)原乳更加穩(wěn)定。

2.4 在糧食及糧食制品中的應(yīng)用

面團(tuán)是向面粉中加入少量水經(jīng)過一段時(shí)間揉搓使之成團(tuán)形成的，依靠面筋蛋白保持一定的形狀。黃原膠吸水能力較強(qiáng)，可與水結(jié)合形成黏性凝膠，與淀粉顆粒、面筋蛋白結(jié)合形成三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增加面團(tuán)的持水性，增強(qiáng)面筋強(qiáng)度，提高面團(tuán)的穩(wěn)定性[13]。

何承云等人[14]向饅頭中添加一定量的黃原膠，發(fā)現(xiàn)黃原膠使饅頭的硬度、黏著性、咀嚼性降低，而彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性升高，且黃原膠添加量為0.10%時(shí)，改善饅頭質(zhì)構(gòu)的效果最好。

向面條中添加適量的黃原膠可加大面筋蛋白與淀粉粒的結(jié)合，提高面團(tuán)結(jié)構(gòu)的緊密性。馮俊敏等人[15]在研究冷凍面條的試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，黃原膠能夠提高冷凍面條的最大拉斷力，降低冷凍面條在貯藏過程中的熔化焓和凍結(jié)水含量，防止冷凍面條面筋膜受到傷害，提升面條的穩(wěn)定性。

此外，在速凍餃子或餛飩皮中加入黃原膠，可以起到改善面皮口感、減少烹飪時(shí)的爛皮和混湯度，并且在餡料中加入一定量的黃原膠，能夠使餡料湯汁濃郁飽滿[16]。

2.5 在調(diào)味品中的應(yīng)用

黃原膠具有良好的水溶性，遇水可快速溶解形成溶膠，起到增稠的作用，并且對(duì)熱、酸、堿和鹽等具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，因此可添加在調(diào)味料中使用。陶德才[17]在辣鮮露調(diào)味料的工藝中加入黃原膠來保持辣鮮露水溶液體系的穩(wěn)定性。通過添加0.05%～0.40%的黃原膠與其他小料，如食鹽、蘋果酸、I+G等混合進(jìn)行黏度試驗(yàn)，結(jié)果表明黏度隨黃原膠添加量的增加而升高。當(dāng)添加量為0.2%，0.3%，0.4%時(shí)，辣鮮露的瓶底無沉淀物，瓶壁無掛壁分層現(xiàn)象。岑劍偉等人[18]在制備海鮮醬時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果只加淀粉需要更多的淀粉并且制得的海鮮醬久置容易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。而當(dāng)用4%淀粉與0.25%黃原膠混合使用時(shí)，不僅可達(dá)到理想的稠度，還能避免久置結(jié)塊現(xiàn)象。王嫣等人[19]的研究表明，黃原膠與變性淀粉復(fù)配，可進(jìn)一步提高番茄沙司的穩(wěn)定性、黏度及光澤度，并賦予番茄沙司細(xì)膩口感。陳春香[20]在醬油中添加黃原膠，得到的醬油色澤濃郁，體濃掛壁，更易上色，檔次更好。

2.6 在冷凍飲品中的應(yīng)用

冰激凌是以牛奶、奶油和糖等為原料，輔以其他添加劑，經(jīng)過一系列工藝而制作的一種冷凍飲品。品質(zhì)良好的冰激凌具有口感細(xì)膩、持形能力長(zhǎng)、香醇濃厚等特點(diǎn)。黃原膠在-18～100 ℃范圍內(nèi)均能起到穩(wěn)定乳化液的作用，抑制水分子遷移，控制冰晶生長(zhǎng)速度，使冰激凌口感綿軟、細(xì)膩并能增加配料的黏度，使得冰激凌具有良好的可塑性、持形性、黏性和柔軟性[21]。劉梅森等人[22]研究表明，黃原膠可顯著提高軟冰激凌的膨脹率、黏度、抗融性，降低產(chǎn)品硬度。鄭梅霞等人[23]向酸奶冰激凌中添加黃原膠FJAT-10151-DTJZ，發(fā)現(xiàn)其能明顯提高冰激凌的抗融性和膨脹率，抑制冰晶的增大。

3 結(jié)語

黃原膠以其優(yōu)異、獨(dú)特的理化特性及食用安全性，可作為增稠劑、乳化劑、懸浮劑等在乳及乳制品、飲料、烘烤食品、糧食及糧食制品、調(diào)味品及冷凍飲品等領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用[24]，以此增強(qiáng)食品的穩(wěn)定性、提高食品的品質(zhì)、延長(zhǎng)食品的貨架期等，具有巨大的市場(chǎng)價(jià)值[25-26]。并且，隨著研究的深入，黃原膠作為一種微生物胞外多糖，不被人體所消化，并且其熱量也較低，因此可作為一種良好的膳食纖維應(yīng)用在功能性食品上。但是，目前國(guó)內(nèi)的食品級(jí)黃原膠生產(chǎn)、研發(fā)及應(yīng)用等還不夠深入，在未來仍需不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率和黃原膠品質(zhì)，并且降低生產(chǎn)成本，此外還需加強(qiáng)對(duì)黃原膠產(chǎn)品的研發(fā)及拓寬黃原膠的應(yīng)用[27-28]。