• 東營市寶澤能源科技有限公司2018年中秋聯歡會報道    • 主要產品包括改性瓜膠、聚季胺粘土穩定劑、原油降粘降凝劑、破乳助排劑    

——  瓜爾膠介紹  ——


產品介紹

爾豆膠是目前國際上最為廉價而又廣泛應用的親水膠體之一,來源于印度和巴基斯坦等地干旱和半干旱地區廣泛栽培的一年生草本抗旱農作物Cyamopsistetragonolobus,自1993年瓜爾豆膠打入中國市場以來,由于其優良的特性和較低廉的價格,使得近年來瓜爾豆膠正逐漸地成為中國食品工業中用量最大的增稠劑之一。  
    1.瓜爾豆膠的結構組成  
    瓜爾豆膠中有功能作用的多糖是瓜爾糖(Guaran),其主鍵為(1→4)-β-D-甘露糖單位,側鍵則由單個的α-D-半乳糖以(1→6)鍵與主鍵相連接。平均在主鍵上每兩個甘露糖單位中有一個半乳糖單位在C-6位與之相聯,甘露糖對半乳糖之比為1.8∶1(約為2∶1),與其說在每兩個甘露糖單位中的第二個上有規律分布有一個半乳糖側鍵基團,倒不如說半乳糖的分布是隨意無規則的,因為在其主鍵的有一些區段上并沒有半乳糖,而在另一些部分則是高取代區,尤其在離子強度很低的情況下,這種均勻無分支的區段被認為能與黃原膠形成聚合物,結果產生弱的黏度增效作用。與大多數高分子量聚合物一樣,瓜爾豆膠及其衍生物呈假塑性的流變性。但是,它們的假塑度沒有像黃原膠那樣大,而這兩種聚合物結合起來,就會有助于乳制品之類產品的穩定。  
    2.瓜爾豆膠的特性  
    瓜爾豆膠來源于廣泛栽培的一年生草本抗旱農作物Cyamopsistetragonolobus,這種豆科植物主要生長在印度和巴基斯坦等地的干旱和半干旱地區,瓜爾豆一般含14%~17%的豆殼,35%~42%的胚乳和43%~47%的胚芽。瓜爾豆膠系由瓜爾豆的種子去皮去胚芽后的胚乳部分經清理、干燥粉碎后加水、再進行加壓水解后用20%乙醇沉淀,離心分離后干燥、粉碎而得。商品膠一般為白色至淺黃褐色自由流動的粉末,接近無嗅,也無其他任何異味,一般含75%~85%的多糖,5%~6%的蛋白質,2%~3%的纖維及1%的灰分。瓜爾豆膠是極為良好的增稠劑,根據其粒度和粘度可分為不同的等級。  
    瓜爾豆膠是中性多糖,分子量約20~30萬,在冷水中就能充分水化(一般需要兩小時),能分散在熱或冷的水中形成黏稠液,1%水溶液黏度在4~5Pa.s之間,具體黏度取決于粒度、制備條件及溫度,為天然膠中黏度最高者。分散于冷水中約2小時后呈現很強黏度,以后黏度逐漸增大,24小時達到最高點,黏稠力為淀粉糊的5~8倍。加熱則迅速達到最高黏度,膠溶液的黏度隨膠粉粒度直徑的減小而增加;水化速率則隨溫度的上升而加快,如果經85℃制備,10分鐘即可充分水化達到最大黏度,但長時間高溫處理將導致瓜爾豆膠本身降解,使黏度下降。瓜爾豆膠溶液pH在8~9時可達最快水化速度,然而大于10或小于4則水化速度很慢。因此,在應用時應等瓜爾豆膠充分水化后再調節溶液pH值。同樣,溶液中有蔗糖等其他強需水劑存在時,也會導致瓜爾豆膠的水化速率下降,實際應用中,也應等瓜爾豆膠充分水化后再添加蔗糖。一般而言,0.5%以上的瓜爾豆膠溶液已呈非牛頓流體的假塑性流體特性,具有攪稀作用。瓜爾豆膠的水溶液為中性,pH變化在3.5~10范圍內對膠溶液的性狀影響不很明顯,一般在pH6.0~3.5范圍內隨pH降低,黏度也有所降低,pH3.5以下黏度又增大,在pH6~8范圍內,其溶液黏度可達到最大值,pH10以上則迅速降低。  
    瓜爾豆膠是一種溶脹高聚物,對它來說,水是惟一的通用溶劑,不過也能以有限的溶解度溶解于與水混溶的溶劑中,如乙醇液中,此外瓜爾豆膠具有良好的無機鹽類兼容性能,耐受一價金屬鹽,如食鹽等的濃度可高達60%;但高價金屬離子的存在可使溶解度下降。在控制溶液pH的條件下,瓜爾豆膠能與交聯劑,如硼酸鹽、金屬離子等反應可生成稍帶彈性的黏質,瓜爾豆膠還能形成一定強度的水溶性薄膜。與其他多糖類物質一樣,瓜爾豆膠及其衍生物在pH3或以下的酸性溶液中會導致降解,被水解的是糖苷鍵,結果黏度急速喪失。在輕度偏堿的pH下,鏈段還原末端β-位的切斷反應,使鏈緩慢縮短,這一過程比酸水解要慢。瓜爾豆膠加熱至很高溫度時可導致熱降解,瓜爾豆膠溶液加熱至80~95℃并持續一定時間,就可喪失黏度。  
    瓜爾豆膠是直鏈大分子,鏈上的羥基可與某些親水膠體及淀粉形成氫鍵,瓜爾豆膠與小麥淀粉共煮可達更高的黏度,瓜爾豆膠能與某些線型多糖,如黃原膠、瓊脂糖和κ-型卡拉膠相互作用而形成復合體,瓜爾豆膠與黃原膠有一定程度的協同作用,但與卡拉膠則無協同效應。這種相互作用比之槐豆膠則相對較弱。在低離子強度下,與陰離子聚合物和陰離子表面活性劑配合后有增強黏度的協同作用。這些陰離子化合物被吸附在中性聚合物上,并因此而擴大了瓜爾豆膠的分子。這是在所吸附的帶陰離子的功能基團之間發生相互排斥作用的結果。如加入電解質,導入相反的離子從而中和了陰離子電荷,并因而破壞了協同作用。  
    3.瓜爾豆膠在食品工業中的應用  
    瓜爾豆膠與大量水的結合能力,使它在食品工業中有著廣泛的應用。在食品工業上瓜爾豆膠主要用作增稠劑、持水劑,通常單獨或與其他食用膠復配使用;用于色拉醬、肉汁中起增稠作用,用于冰淇淋中使產品融化緩慢,面制品中增進口感,方便面里防止吸油過多,烘焙制品中延長老化時間,肉制品內作粘合劑,也用于奶酪中增加涂布性等。在幾種常見食品中的具體應用如下。  
    冰淇淋:少量瓜爾豆膠不能明顯地影響這種混合物物在制造時的黏度,但能賦予產品滑溜和糯性的口感。另外一個好處是使產品緩慢熔化,并提高產品抗驟熱的性能。用瓜爾豆膠穩定的冰淇淋可以避免由于冰晶生成而引起顆粒的存在。  
    罐頭食品:這類產品的特征是盡可能不含流動態的水,瓜爾豆膠則可用于稠化產品中的水分,并使肉菜固體部分表面包一層稠厚的肉汁。特殊的、緩慢溶脹的瓜爾豆膠有時還可以用于限制裝罐時的黏度。 
    奶酪:在軟奶酪加工中瓜爾豆膠能控制產品的稠度和擴散性質。由于膠能結合水的特性,使更滑膩和更均勻的涂敷奶酪有可能帶更多的水。  
    調味汁和色拉調味品:在調味汁和色拉調味品中,利用了瓜爾豆膠在低濃度下產生高黏度這一基本性質,使得這些產品的質構和流變等感官品質更加優質。  
    由于瓜爾豆膠來源穩定,價格低廉,商品化的瓜爾豆膠衍生物也早已問世。化學改性可使瓜爾豆膠改變在溶劑中的分散狀況,黏度、水化速率、溶液透明度等特性,產品有離子型的羧甲基瓜爾膠鈉(CMG)和非離子型的羥丙基瓜爾膠(HPG)等。  
    瓜爾豆膠在食品生產加工領域被廣泛使用,其市場相當廣闊。目前,我國年需增稠劑4萬多噸,而實際國內產量只有1萬多噸,天然植物膠的產量更少,這使得多年來我國每年只能從國外進口大量的瓜爾豆膠等天然植物膠來滿足國內市場的需求,因此,我國每年都花大量的外匯從印度等國進口瓜爾豆膠,并且由于生產瓜爾豆膠的植物Cyamopsistetragonolobus主要種植在印度和巴基斯坦等地的干旱和半干旱地區,有些“靠天吃飯”,自1993年瓜爾豆膠進入我國市場以來,其供應量不很穩定,由此導致市場價格的較大波動,另外瓜爾豆膠作為一種增稠劑,性能稍遜于黃原膠和結冷膠等微生物膠體,如耐熱性、耐酸性等性能不是十分理想,不溶性雜質含量高,黏度和質量不很穩定等。這些問題使得瓜爾豆膠在食品生產應用時有一定的局限性,但是瑕不掩瑜,目前瓜爾豆膠的價格卻只有結冷膠等膠體價格的約1/10,顯然在一般情況下,性價比要明顯高于它們,這也就是瓜爾豆膠目前已成為中國食品工業中用量最大的增稠劑之一的主要原因。此外我國有關部門從上世紀90年代起,就從國外引進瓜爾豆種子在我國部分地區試種,但因為氣候差異,管理不當等原因,都沒有獲得成功。

[主要用途]
1.瓜爾膠(Guar gum)是目前用途最為廣泛的樹膠類產品。它的原粉和改性膠粉已用于石油、采礦、炸藥、造紙、紡織、建筑、涂料、化妝品、醫藥、食品、農藥等數十種工業中。我國對瓜爾膠的研究和應用也作出了很大努力,現將有關情況作一簡介。
(2)瓜爾膠的工業用途:瓜爾膠在許多工業行業應用,并取代長角豆膠等許多膠的使用,現就其主要用途作一簡介。
A在石油工業中的應用,主要應用它的粘稠性配成凝膠制成水基壓裂液,以提高后期油井的產量。在鉆井液中,它用作鉆井液的液體損失控制劑。瓜爾膠還在井下臨時封閉和堵塞劑中作為主要成分的膠凝材料。
B在漿狀炸藥中的應用。漿狀炸藥的主要成分為:氧化劑的飽和水溶液、敏化劑、燃燒劑和膠凝劑等。使用瓜爾膠形成凝膠后,即不再吸水滲水,因而可以抗水。這對潮濕地區和水下作業很有用處。
C在選礦中的應用,瓜爾膠對于粘土等有絮凝作用,在選礦中作為硅酸鹽類礦泥的抑制劑,提高礦砂收率。在鉀鹽礦、鎳礦、銅礦、鈾礦、金礦中應用,均獲成功。
D在造紙工業中的應用,瓜爾膠及改性瓜爾膠可用于打漿機中上膠的膠料、槽法上膠的膠粘劑、增強劑等。
E在紡織工業中的應用。瓜爾膠多用作印染漿的增稠劑或補充劑,也作為紡織品上膠的膠料。
F在涂料中的應用。瓜爾膠和改性瓜爾膠常用于涂料的增稠劑,以提高涂料的性能。
G在煙草工業中的應用。在以煙末制成大張煙草薄片時添加瓜爾膠可減少刺激性,增加柔韌性和伸展力。
H在化妝品中的應用。瓜爾膠改性后可用于頭發軟化劑、膏、霜類的增稠劑、護膚品的滋潤保濕劑等。
I其他應用。在農藥、建筑材料、泥漿配制等多種產品中均有應用。
(3)瓜爾膠在食品工業中的應用。商品瓜爾膠分食品級、工業級。瓜爾膠是目前最高效的增稠劑。在同樣情況下,它比其他樹膠的粘度高得多,因此,在食品工業中利用潛力很大,但瓜爾膠的稀溶帶有點豆味,可以用蒸汽處理的方法除去它。
為了改善瓜爾膠在水中的透明度和其他性能,可選用瓜爾膠衍生物(改性瓜爾膠)。如高碘酸鹽改良瓜爾膠,即用高碘酸鹽氧化了的半乳甘露聚糖,它是被氧化了的半乳糖連結在甘露糖的直鏈上。另一種衍生物是羥低烷基醚化半乳甘露聚糖。這些可在食品、化妝品和其他高級產品中作穩定劑、增稠劑。在食品上可用于果醬、果凍、飲料、啤酒、甜酒、八寶粥、冰琪淋、面點、湯料等。
2.提膠后的副產物的利用。每生產1噸瓜爾膠粉,將有2.5~3噸的副產物。副產物中的全氮素(T-N0含量比瓜爾豆全粉要高。瓜爾豆粉氮素為6.3%,而脫膠后的瓜爾豆粉為7.5~7.8%,副產物(脫膠瓜爾豆粉)高含N特點,是目前利用的主要物質基礎。
(1)蛋白飼料。瓜爾豆粉中蛋白質含量很高,在補充人們必須的蛋白質方面也大有希望,特別是禽、獸飼料添加劑方面用處很大。但是瓜爾豆粉中和其他豆類一樣,有毒性的胰蛋白酶抑制劑,它是一種球蛋白,被作為食物吃進以后,到達十二指腸后便與胰蛋白酶結合起來,抑制其活力,并在胰蛋白酶原釋放胰蛋白酶過程中抑制其自動催化能力,也在糜蛋白酶原釋放糜蛋白酶過程中抑制其催化能力。此外,它還抑制羥肽蛋白酶原及彈性蛋白酶原的活力。
胰蛋白酶抑制劑在許多植物中存在,大豆中約有7%~10%的胰蛋白酶抑制劑。通過加熱能使多數蛋白酶抑制劑失活,在100℃下只需蒸煮15分鐘,就能使蛋白質營養價值提高。這一處理也能使瓜爾豆粉的胰蛋白酶抑制劑失活。處理后的瓜爾豆粉可加工成安全的高蛋白干飼料,或飼料添加劑。直接作為食品添加劑則還需進一步加工才行,如制成植物蛋白胨等食品添加劑。
(2)脫膠瓜爾豆粉中提取天然抗氧化物質。1981年公開的日本專稱,脫膠瓜爾豆粉經強酸、強堿或酶處理后含有蛋白質部分水解而得到抗氧化物質,這種物質被認為主要是肽的存在而有抗氧化效果。因此,水解率能常在20%~50%的范圍內,把這種水解液的pH值調至5.5~6.0,過濾除去不溶物,在此濾液中含有氨基酸、肽及未分解的蛋白質,再把占總量15%以下的丙二醇脂肪酸酯、甘油酯、山梨糖醇酐酯等乳化劑添加進去,即制成溶液狀產品,還可以用凍結干燥法或噴霧干燥法制成粉劑。
本產品是以純植物性蛋白質為原料,所以具有特殊風味,將它單獨使用,是對食品具有抗氧化作用的調味劑。它可以用于(1)油炸食品(包括方便面)、快餐食品添加原料量的1%以上;(2)糕點類添加生料的0.3%以上;(3)水產加工品類添加生料的0.3%以上;(4)畜肉制品添加原料的0.5%以上。該產品添加在油脂食品中或在含有乳化劑的食品中,可以防止食品中油脂的酸敗現象,并保持風味不變,其作用是很大的。
3.藥用。瓜爾豆在民間,其果實作為緩瀉劑,并使用于因膽汁而引起的疾病。葉子可治夜盲癥;煮熟的種子作成膏藥用于治療頭脹痛、肝大以及骨折而引起的腫脹。瓜爾豆全草燒成灰,與油混合,調勻涂敷治療燙傷。
4.其他用途
(1)嫩豆莢象四季豆那樣可炒食,也可鹽腌或油炸來吃。成熟的種子可代替扁豆使用,在非洲、嫩葉象波菜一樣作菜吃。、
(2)瓜爾豆常作為綠肥、家畜飼料來栽培。
(3)瓜爾豆耐旱而有根瘤,可改良土壤,有利于其他輪作植物的生長。


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