1. 阿拉伯膠

          一種古老天然膠

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          阿拉伯膠是什么

          阿拉伯膠

          阿拉伯膠是非洲豆科類植物阿拉伯膠樹因創傷或逆境引起的樹干分泌物,由于多產于阿拉伯國家而得名。在各種金合歡屬樹膠中,迄今為止發現的金合歡樹種類已達1100多種,主要的品種有阿拉伯樹、華美相思樹等,大多數都能在一定條件下分泌一定量的樹膠。阿拉伯膠是一種產于非洲撒哈拉沙漠以南的半沙漠帶的天然植物膠,天然阿拉伯膠塊大多為淚珠狀,略透明,呈琥珀色,無味,可食。精制阿拉伯膠粉則為白色,約由98%的多糖和2%的蛋白質組成。主要包括有樹膠醛糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等。阿拉伯膠是最主要的一種商品化樹膠。

          阿拉伯膠基本參數

          中文名阿拉伯膠外文名Acacia senegal、Acacia seyal
          別稱阿拉伯樹膠成分樹膠醛糖、半乳糖等
          來源Acacia分子量22-30萬類型高分子電解質
          外觀淺白色至淡黃褐色半透明塊狀,或為白色至橙棕色粒狀或粉末氣味無臭,無味
          CNS號20.008INS號414
          國際化學品統一代號CASNo.9000一O1—5分布區域巴基斯坦、臺灣島、熱帶非洲、阿拉伯、印度等地,已由人工引種栽培

          阿拉伯膠來源

          阿拉伯膠是非洲豆科類植物阿拉伯膠樹因創傷或逆境引起的樹干分泌物,由于多產于阿拉伯國家而得名。在各種金合歡屬樹膠中,迄今為止發現的金合歡樹種類已達1100多種,主要的品種有阿拉伯樹、華美相思樹等,大多數都能在一定條件下分泌一定量的樹膠。阿拉伯膠是一種產于非洲撒哈拉沙漠以南的半沙漠帶的天然植物膠,主要包括有樹膠醛糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等。

          阿拉伯膠形狀

          天然阿拉伯膠塊大多為淚珠狀,略透明,呈琥珀色,無味,可食。精制阿拉伯膠粉則為白色,約由98%的多糖和2%的蛋白質組成。這種多糖屬高聚物,具有以阿拉伯半乳聚糖為主的、多支鏈的復雜分子結構,阿拉伯膠是最主要的一種商品化樹膠。

          阿拉伯膠結構

          阿拉伯膠結構的中央是以β1-3鍵相連的半乳聚糖,L-鼠李糖主要分布在結構的外表。鼠李糖的碳六位上是CH3而不是COH3,因此有非常良好的親油性。此外在結構上還連有2%左右的蛋白質;盡管這些蛋白物質與多糖在結構上的連接位置仍十分不明確,但是在氨基酸的成分中,羥脯氨酸占有相當的比例。

          阿拉伯膠技術指標

          歐洲藥典、美國藥典及美國食品化學法典等都對阿拉伯膠的質量有各自的規定,聯合國FAO/WHO食品添加劑專業委員會(JECFA)早就有阿拉伯膠的質量標準及測定方法。JECFA的質量指標如下[具體的測定方法可見FAO食品營養報告黃皮書34號(1986),49號(1990)]。

          1、感官要求應符合表1的規定

          2、理化指標應符合表2的規定

          3、微生物指標應符合表3的規定

          表1感官要求

          項目 要求 檢驗方法
          色澤 白色至棕黃色 取適量試樣置于白瓷盤內,在自然光線下觀察其色澤和狀態
          狀態 顆粒狀或粉狀

          表2理化指標

          項目 指標 檢驗方法
          顆粒狀物 粉狀物 顆粒狀物 粉狀物
          干燥失重,ω/%  ≤ 15 10 GB 5009.3直接干燥法a
          灰分,ω/%  ≤ 4 GB 5009.4b
          酸不溶灰分,ω/%  ≤ 0.5 附錄A中A.3
          酸不溶物,ω/%  ≤ 1 附錄A中A.4
          鉛(Pb)/(mg/kg)  ≤ 2 GB 5009.12
          淀粉/糊精含量 通過試驗 附錄A中A.5
          單寧膠 通過試驗 附錄A中A.6
          a干燥溫度和時間分別為105℃±2℃和5h
          b灼燒溫度和時間分別為675℃±25℃和8h

          表3微生物指標

          項目 指標 檢驗方法
          大腸埃希氏菌/(MPN/g)< 3 GB 4789.38
          沙門氏菌 未檢出/25g GB 4789.4

          阿拉伯膠的特性

          天然阿拉伯膠塊多為大小不一的淚珠狀,略透明的琥珀色;精制膠粉則為白色;無味可食。阿拉伯膠干粉非常穩定,可以長久儲存,有研究表明存儲了幾十年的膠塊也沒有發現有明顯的性狀變化。

          溶解度

          阿拉伯膠具有高度的水中溶解性及較低的溶液粘度,能很容易地溶于冷熱水,可配制成50%濃度的水溶液而仍具有流動性,這是其它親水膠體所不具備的特點之一。但不溶于乙醇等有機溶劑。

          粘度

          5%水溶液的粘度低于5厘泊;25%水溶液的粘度約80-140厘泊。在常溫下都有可能調制出50%濃度的膠液,阿拉伯膠是典型的“高濃低粘”型膠體。一般而言,噴霧干燥的產品比原始膠的粘度略低些。

          流變性

          溶液濃度在40%以下仍呈牛頓流體具有牛頓流體的特點。流體流速的快慢,對于牛頓流體二者之比總是為衡定值,粘度不隨剪切應變的改變而改變。只有當濃度高達40%以上時,溶液特性才開始表現出假塑性流體特性。

          酸穩定性

          因為阿拉伯膠結構上帶有酸性基團,溶液的自然pH值也呈弱酸性,一般在pH4-5(25%濃度)。溶液的最大粘度約在pH5-5.5附近,但在pH值在4-8范圍內變化對其阿拉伯膠性狀影響不大,具有酸環境較穩定的特性。當pH值低于3時,結構上酸基的離子狀態趨于減少,從而使得溶解度下降,而粘度下降。

          乳化穩定性

          由于阿拉伯膠結構上帶有部分蛋白物質及結構外表的鼠李糖,使得阿拉伯膠有非常良好的親水親油性,是非常好的天然水包油型乳化穩定劑。但不同來源樹種的阿拉伯膠其乳化穩定效果有差別;一般規律,鼠李糖含量高,含氮量髙的膠體,其乳化穩定性能更好些。阿拉伯膠還具有降低溶液表面張力的功能,用于穩定啤酒泡沫等。

          熱穩定性

          一般性加熱膠溶液不會引起膠的性質改變,但長時間高溫加熱會使得膠體分子降解導致乳化性能下降。

          兼容性

          阿拉伯膠能與大部分天然膠和淀粉相互兼容,在較低pH條件下,阿拉伯膠與明膠能形成聚凝軟膠用來包裹油溶物質。

          阿拉伯膠制作方法

          阿拉伯膠多用于制造膠母糖具有較強的粘著力和柔軟的彈性,一般用量為20-25%。它會在樹皮上自然形成節結,被稱為流膠現象。樹皮如果被割,就會產生膠體來封住“傷口”,這個過程需要3-8 周,是從金合歡樹和阿拉伯膠樹的枝干分泌出來的。

          有手揀級 (HPS-4885) 及普通級原始膠塊 (4885) ,也有再經過工業化的去雜用機械粉碎加工成膠粉型或加工成更方便溶化的破碎膠 (kibble型)。更多的加工工藝采用將原始膠溶解后去雜,批號混合,過濾,漂白,殺菌,噴霧干燥后獲得可以直接用于食品及制藥工業的精制阿拉伯膠粉 (ABC-4638及ABC-4197)。

          阿拉伯膠的生產工藝

          一種粉末狀阿拉伯膠的生產工藝,包括除雜粉碎、水解、澄清脫色、離心除雜、陶瓷膜提純、陶瓷膜或反滲透膜脫鹽濃縮、噴霧干燥和冷卻,其特征在于具體的工藝步驟如下:

          (1)除雜粉碎

          除去泥沙、樹皮等雜質,然后進行粉碎;

          (2)水解

          粉碎后的阿拉伯膠與水按1:7-9比例投入反應釜中,攪拌均勻,在45℃-55℃時加保護劑,繼續升溫到70℃-80℃恒溫6-10小時,得到阿拉伯膠原液。

          (3)澄清脫色

          阿拉伯膠原液由反應釜送入澄清池澄清,加入脫色劑進行脫色處理,經過24-36小時的沉淀澄清得到脫色膠液。

          (4)離心除雜

          脫色膠液進入高速管式分離機,除去比重較大的懸浮絮狀物,此時所得膠液為離心清液。

          (5)陶瓷膜提純

          離心清液送入陶瓷膜提純,截留除去清液中的微生物、大分子多糖、色素等雜質后,得到提純膠液。

          (6)陶瓷膜或反滲透膜脫鹽濃縮

          提純膠液經反滲透膜或陶瓷膜濃縮加純水進行脫鹽后,濃縮制得精提純膠液。

          (7)噴霧干燥

          精提純膠液在噴霧干燥塔進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥后得到粉劑。

          (8)冷卻

          干燥后的粉劑在冷卻器中冷卻后,即得粉末狀阿拉伯膠成品。

          阿拉伯膠分類

          阿拉伯膠早在1875年,就被細分為6大系列,15個亞系列。大多數金合歡樹種都能在特定條件下分泌一定量的樹膠,但商品化的阿拉伯膠則主要來源于非洲的金合歡樹種,而且以A.senegal及A.seyal等的產膠量最大,他們分別屬于第五系列(Vuixares)和第四系列(Gummiferae)下的品種。但國際上,無論是FAO/WHO的JACFA,還是歐洲及美國藥典,或者是FCC(美國食品化學法典)上都將應用于食品及制藥工業的阿拉伯膠的來源定義為“來源于豆科金合歡屬的Acacia senegal(L.)Willd或與其接近樹種的樹干滲出的干固的膠狀物”。由此可知,阿拉伯膠實際上是這類Acacia樹膠的通稱,因此也稱為Acacia gum。

          阿拉伯膠的應用領域

          食用阿拉伯膠

          在食品工業中的主要應用領域阿拉伯膠所具有的技術特性和營養功能使其在食品工業領域廣泛應用。從技術特性來說。其主要用途有:在以糖和糖醇為主體的糖果中作為質構劑;作為成膜劑可以防止脂肪、水和氣體的遷移;在糖和糖醇類壓片產品中作為粘合劑;水包油乳化體系中的乳化劑;作為包埋載體;作為膠狀體系的穩定劑等。

          在干白、干紅葡萄酒的釀告過程中,阿拉伯樹膠與SO2結合可使葡萄酒中的二價鐵保持良好的穩定性。利用阿拉伯樹膠等對豆奶粉顆粒進行外涂膜以改善其流動性和分散性。單獨噴涂阿拉伯樹膠能防止豆奶粉沖調結團并具有較好的防朝能力,同時噴涂阿拉伯樹膠、羧甲基纖維鈉、β-環糊精時,不但能防止豆奶粉沖調結團,而且豆奶粉的防潮能力也比單獨噴涂效果好。

          工業阿拉伯膠

          用阿拉伯樹膠做成的印花家,能使色澤均勻,尤以印淡色時最為顯著。阿拉伯樹膠可單獨與水配制,也可加入增塑劑、淀粉、黃耆樹膠和百里酚等一起配制,具有極高的黏性,且具有保護膠體的性能。利用阿拉伯樹膠的保護膠劑及膠黏劑這一特性,將其包裏在固體色素表面,在印刷字的表面形成一層光滑的保護膜,并且具有很強的黏性粘在紙上。為發展珍珠貝養殖業,日本中央水產研究所的沼口藤之用阿拉伯樹膠作乳化劑,以魚肝油為主要原料制成微膠囊飼料(GAM),并用此種人工飼料進行了2次珍珠稚貝的飼養實驗。阿拉白樹膠在測定一些像鉍、鎘、錳、鎮、銦等微量元素的含量過程中,具有增溶及增敏的作用。另外,阿拉伯樹膠在陶瓷及電鍍等方面也有應用。阿拉伯樹膠可以用于碎棉紗的熔化工藝中,加入阿拉伯樹膠的目的是使棉紗更有強度,不容易破裂。用于平版印刷行業,使用阿拉伯樹膠、水和組成的溶液對印刷板進行蝕刻。對于平版技術來說,使用阿拉伯樹膠仍然是最經濟、最合理的。

          藥用阿拉伯膠

          人類的飲食攝入研究表明平均每天以溶液的形式攝入25毫升以上的阿拉伯膠,血液中的膽固醇含量就會降低。對過于疲勞的腎也有十分重要的解作用。同時阿拉伯膠優越的乳化性和成膜可以用作片劑、丸劑、乳劑以及微囊的生產原料。

          日化阿拉伯膠

          日化阿拉伯膠主要應用在化妝品,洗面乳、美容霜、化妝水、洗發水、面膜等。

          阿拉伯膠的應用范圍

          1、食品:乳制食品、肉制食品、烘焙食品、面制食品、調味食品等

          2、醫藥:保健食品、填充劑、醫藥原料等

          3、工業制造:石油業、制造業、農業產品、蓄電池、精密鑄件等

          4、煙草制品:可代替甘油作煙絲的加香、防凍保濕劑

          5、化妝品:洗面乳、美容霜、化妝水、洗發水、面膜等

          6、飼料:寵物罐頭、動物飼料、水產飼料、維生素飼料、獸藥產品等

          阿拉伯膠的應用范圍

          應用產品 作用
          糖果糕點工業 泡泡糖 調節糖份
          烘烤食品 包衣劑
          咸味食品 粘附調味料
          包衣糖 糖果表面覆膜
          膠粒/香精 防止糖份結晶
          牛奶糖 粘合添加劑,提高其可咀嚼性
          口香糖中的奇可樹液 保留水份和油份
          口香糖 使口香糖松軟,保留水份及味道
          膠糖/糖果 纖維物質的來源;防止糖份結晶
          果凍/軟糖/切片面包 膠化分散糖份和調節酸堿值
          脂類或蠟類包衣劑 脂類跟水份、氧氣之間的隔絕劑
          飲料制造業 啤酒 泡沫透明穩定劑
          即溶飲料 保留其原有味道
          乳品飲料 穩定劑及纖維來源
          紅酒澄清穩定劑 單寧酸懸浮薄片穩定劑
          調味品及乳劑 粉末狀調味品 用于制作油份保留膠丸
          粉末狀無酒精飲料 用于制作味道保留膠丸
          碳酸飲料/非碳酸飲料乳化劑 油份、水份乳化穩定劑
          制藥工業 糖漿 形成懸浮
          滴劑 低熱量纖維素來源
          糖尿病人用糖果 低熱量纖維素來源
          片劑 防止片劑的破裂
          粉末狀維生素 制作膠囊及油性物質保存膠囊
          電子業 各種顯示器表面上光 防止生銹
          金屬模板表面防止生銹
          其他 水印 用于水印中分散顏料,控制粘度
          高級墨水 用于高級墨水中懸浮炭粒
          煙花 用于煙花生產中防止火藥受潮
          紡織品 上漿及染整
          郵票、信封等辦公用品 于郵票、信封等辦公用品的潤濕粘著,做粘著劑
          造紙 用于生產無碳紙的涂膜材料

          阿拉伯膠質量標準

          《GB 29949-2013 食品安全國家標準 食品添加劑 阿拉伯膠》本標準適用于以從阿拉伯膠樹或與其接近的金合歡屬樹的枝干獲得膠狀分泌物為原料,經物理加工制得的食品添加劑阿拉伯膠。

          影響阿拉伯膠的因素

          溫度對阿拉伯膠黏度的影響

          在溫度25-80℃時,阿拉伯膠的黏度均隨溫度的升高有顯著下降,且在30-70℃時下降較快,70℃后下降較緩慢。

          pH值對阿拉伯膠黏度的影響

          質量分數為40%的阿拉伯膠溶液的pH值為5.85,為酸性。pH值變化時,阿拉伯膠黏度幾乎保持恒定。

          阿拉伯膠相關歷史

          阿拉伯膠是世界上最古老、也是最知名的一種天然膠,至于它最早的應用則須回溯到五千年前的古埃及,那時已經應用到阿拉伯膠了,而隨著時間的進行,它的用途則是更加地廣泛,尤其在食品添加的應用方面,例如做為飲料中的乳化助劑,保持香味的護囊劑,食品粘著劑,糖果或巧克力的披覆(Coating),加強口感,防止沉淀……等等數十種用途。尤其在現代人對食品健康的要求下,天然植物性的阿拉伯膠含有多量的膳食纖維符合健康食品的要求,此一高纖食品特性成為現代食品添加的好原料。阿拉伯膠常用來制作粉末油脂,經常配以明膠一起使用,因為它很好的水溶性和乳化性,在包埋過程中可以使包埋物的微膠囊化效率增加。阿拉伯膠遇到含有碳酸鹽成分的碳酸類飲料后,讓水分子的表面張力更易被突破,以驚人的速度釋放更多的二氧化碳,由于反應劇烈,產生的氣體讓飲料噴出很高,飲用時需注意,以免受到傷害。

          阿拉伯膠發展前景

          阿拉伯膠是提取自阿拉伯樹的天然滲出液,故而得名,其萃取是純天然且可持續的,是應用最為廣泛的樹膠。

          阿拉伯膠具有良好的乳化特性,特別適合于水包油型乳化體系,廣泛用于乳化香精中作乳化穩定劑;它還具有良好的成膜特性;做為微膠囊成膜劑用于將香精油或其它液體原料轉換成粉末形式,可以延長風味品質并防止氧化,也用作烘焙制品的香精載體。

          阿拉伯膠能阻礙糖晶體的形成,用于糖果中作抗結晶劑,防止蔗糖晶體析,也能有效地乳化奶糖中的奶脂,避免溢出;還用于巧克力表面上光,使巧克力只溶于口,不溶于手;在可樂等碳酸飲料中阿拉伯膠用于乳化、分散香精油和油溶性色素,避免它們在儲存期間精油及色素上浮而出現瓶頸處的色素圈;阿拉伯膠還與植物油及樹脂等一塊用作飲料的霧濁劑以增加飲料外觀的多樣性。

          營養學上,阿拉伯膠基本不產生熱量,是良好的水溶性膳食纖維,被用于保健品糖果及飲料。在醫學上阿拉伯膠還具有降低血液中膽固醉的功能。阿拉伯膠也廣泛用于其它工業。在食品工業中的應用可歸納為:天然乳化穩定劑,增稠劑、懸浮劑、粘合劑、成膜劑、上光劑、水溶性膳食纖維等,阿拉伯膠的膳食纖維作用意味著它還有很多重要特性,如很高的消化性和經科學證明的益生效果。

          作為一種性能優越且安全環保是食品添加劑,阿拉伯膠可消費者對天然可持續食品的期待。

          阿拉伯膠的貯存

          密封避光,儲存于陰涼、干燥、通風處。

          參考資料
          1.Chemical book[2014-12-31]
          2.食品增稠劑第二版 黃來發[12127108]
          3.《食品增稠劑》黃來發主編[2001-5]
          4.功能性食品膠 胡國華主編[2014]
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