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沙蒿籽胶的研究及应用进展

时间:2019-07-30 02:58  来源:未知  阅读次数: 复制分享 我要评论

  华东理工大学

  在我国西北部宁夏、甘肃、陕西、新疆、内蒙古等省区的腾格里戈壁、毛乌素戈壁、巴丹吉林戈壁地域以及青海省等地发展着一种优良的固沙野活泼物沙蒿。沙蒿是菊科蒿属多年生半灌木状动物,天然发展在戈壁地域,其种籽在我国古代农牧民就有食用习惯,此刻西北地域的农人仍用其作为食物添加剂制做蒿子面条。土豆粉条出产时亦添加蒿子粉添加韧性,防止断条。华东理工大学食物添加剂和配料研究组认为,沙嵩籽胶(Sa-son seed gum)在食物工业中能够作为面团调理剂(加0.2%的沙蒿籽胶,面团拉伸强度能提高1~2倍)、保水剂、增稠剂、不变剂、成膜剂和胶凝剂等添加剂利用。

  (一)沙蒿籽胶的特征

  白沙蒿籽粒与其它油料作物种子一样,似芝麻而比芝麻小,咖啡色,可分为皮层、胚乳、胚芽。沙蒿籽含脂肪20%以上,卵白质20%~28%。在表皮被覆一层白色蜡状胶质(约占种籽分量的20%摆布),称为沙蒿胶,两头结胶较多,胶体易碎,遇水溶胀性极好,表皮为棕黄色,有必然韧性,手搓后胶体成片状零落。在80倍显微镜下可见较着的纤维组织,胚乳显黄色、粉质,约占籽胶分量的60%摆布,胚乳中含有必然的脂肪、淀粉和养分物质,散落性较面粉差,胚芽含有籽粒大部门脂肪。吸水后种子体积能膨胀十几倍,具有很强粘出力。

  沙嵩籽胶不溶于水,但可平均分离于水,吸水数十倍后溶胀成蛋清样胶体。沙蒿胶具有出格的化学不变性,分歧于一般胶体,在常温下几乎不溶于一船溶剂,也不溶于热的稀酸或稀碱中,在水中呈无限吸水溶胀形态,在二甲亚砜中亦呈无限溶胀现象,在65%高氯酸和72%硫酸中能够熔化。沙蒿胶是一种具有交联合构的多糖物质,经乙酸水解纸层析谱进行化学成分判定,沙蒿胶质为含有D-葡萄糖,D-甘露糖,D-半乳糖,L-阿拉伯糖及木糖构成的一种具有交联合构的多糖物质。但对于其具体布局构成和毗连体例国表里还未见有报道。

  沙蒿胶为一复杂的多种胶质夹杂物,尝试发觉使用纤维素酶和果胶酶催化水解可较着降低胶液表观粘度,而以果胶酶对表示粘度降低更大,预示着果胶质和纤维素是沙篙胶主要的构成成分。因为对沙蒿胶的化学构成研究材料还十分缺乏,所以进一步研究沙蒿胶质布局,切磋布局与流变学特征的关系等问题还有待深切研究。

  1.高粘度经分手提取的胶质相当稀薄,1%胶液的粘度可达900Pa.s,约为不异浓度明胶溶液的1800倍,是海藻酸钠溶液的12倍。沙蒿籽胶颠末处置可平均分离于水、明胶和海藻酸钠溶液中,在改良剂的感化下具有胶凝性及热凝固性。沙蒿胶液为非牛顿流体,表示出假塑性流体的特征,这与食物工业中常见的高分子溶液和悬浊液表示出必然的类似性,可是有时则为触变性假塑性流体。沙篙胶分歧浓度流变学行为显示出其复杂的流变学特点。沙蒿胶的触变稀化和剪切稀化的现象对食物加工过程有主要影响。在物料系统中通过添加沙蒿胶,改善其流变机能,适宜于高剪切速度下加工,能够改良物料输送和灌注工艺,使能量耗损削减,易于加工成型。

  沙蒿胶的流变学丈量值的反复性较差。尝试中在严酷前提,切确时间,多次反复求平均值而达到相对精确。尝试中发觉,若将沙蒿胶用水溶胀低速度搅拌后测定,丈量值相差较大,且呈现十分严峻的“爬杆”现象(weissenberg效应),此时该流体表示出粘弹性流体的特征。所以尝试中通过高速搅拌使沙蒿胶充实分离平均,静置后再测定,丈量值的反复性较着提高。这是沙蒿胶流变学丈量研究中应充实留意的问题。这显示了沙蒿胶布局和流变学复杂性的另一方面。

  沙蒿胶的流变学特征显著地受浓度影响。表观粘度随胶浓度增大而显著添加,而且浓度分歧流体类型特征表示分歧,在低浓度(如0.5%时)为与时间无关的假塑性流体,而在1%~1.75%的高浓度时则为与时间相关的假塑性流体。

  从食物工业使用目标出发,阐发pH、温度和反复剪切时对其表观粘度的影响,能够发觉沙蒿胶表示出较好的不变性。PH变化,对表观粘度值影响很小,显示出其潜在的使用范畴很普遍。在低酸性(pH3.5)和碱性系统中表示不变,而不像琼脂、果胶、CMC、海藻酸钠等大分子胶体在如许的pH范畴都具有着局限性。较好的热不变性,预示着干燥制备沙蒿胶工艺的可行性,在焙烤食物、高温杀菌食物中具有更大的工艺顺应性。沙蒿籽胶与琼脂、CMC、海藻酸钠等常用食物增稠剂复应时表示出与其很好的互溶性,但无较着的增效及减效效应。

  2.高保水性沙蒿籽含有的这种特异的蜡状胶质,其吸水能力极强,可达沙蒿籽本身体积的数十倍。沙蒿籽胶吸水溶胀后构成蛋清样胶体,在蜡状胶质内构成三维网状布局,在网状布局内包抄着很多水,且不易流散,起到了很好的保水机能。经试验表白,l%沙蒿籽胶液24小别内的保水机能优于全鸡蛋液。

  3.非水溶性沙蒿籽胶不溶于水的这一特征使用在挂面出产上取得了对劲的结果;它可提高小麦粉质量,改良劣质小麦粉,处理抽芽小麦的发粘问题,改善挂面的烹饪机能,使煮后的面条不发粘,不混汤,富品味感。

  4.分离性液状沙蒿籽胶经浓缩干燥后所制成的粉末胶被水稀释溶胀后具有成胶的可逆性,并且分离性好,用一般非高压均质设备便可达到对劲的分离结果,构成很是平均的液状胶体。

  5.成膜机能液状沙蒿籽胶的成膜机能十分不变并且粘出力强,剥离后的胶膜具有必然的弹性和韧性,其弹韧性与成膜的厚度呈负相关。

  6.无毒性按照我国“食物卫生法”的相关划定对沙蒿籽按新的食物资本进行毒理试验,成果如下:

  (1)急毒性试验雌雄两性小白鼠的LD50均大于10g/kg体重,失实际无毒。

  (2)微核试验以0.5,2.0,5.0g/kg体重剂量,雌雄两性小白鼠骨髓细胞微核千分率及骨储细胞成份与对照组比,无较着不同,为阳性。

  (3)精子畸变试验:以0.5,2.0,5.0g/kg体重剂量,小白鼠精子畸变率与对照组比,未见增高,成果为阳性。

  (4)Ames试验白沙蒿籽以50,500,5000微克/公斤体重,四对鼠伤寒沙门氏菌均无诱变性,成果为阳性。

  以上毒理试验证明了沙蒿籽无毒性。沙蒿籽胶是由沙蒿籽经物理方式取得的胶体,未加任何添加剂,因而,也无毒性。

  (二)沙蒿籽胶的提取工艺流程

  我国民间自古有益用沙蒿籽的汗青,一是作为杂粮及谷物类面粉的筋力加强剂,添加延展性;二是作为一主要的油料动物,榨油食用。将籽粒间接破坏作为食物加工辅料使用,因为其脂肪含量高易氧化变质、色泽欠好、具有蒿臭味,使其使用遭到限制。

  尝试室制取沙蒿籽胶可采用的工艺流程:水浸提→搅拌→离心分手→酒精沉淀分手→常温减压干燥→白色纸浆状胶质→沙蒿胶。得率约为种子重的20%。原料颠末筛分、精选除杂、漂洗或酒精淋洗、浸渍、搅拌、离心分手出胶液与料渣。胶液经改良剂调度并浓缩后,制得灰白色液状沙蒿胶;继续浓缩干燥,制得粉状沙蒿胶;脱胶后的料渣经甩干、干燥、研磨及脱脂,还能制得副产物沙蒿油、沙蒿卵白粉和沙蒿粗粉等副产物。

  在工业上分析操纵制取沙蒿胶可分为两种方案。方案一:沙蒿籽破裂后间接脱脂,脱脂粉经破坏过筛制取夹杂胶质,称为干法工艺,该制胶工艺简单、设备投资少,夹杂胶得率高(约70%)、成本低。但夹杂胶只能在一般的对色泽要求不高的范畴使用,如作为杂粮食物、面条成品加强筋力和延展机能的添加剂,其它如石油钻井、化工等工业范畴;方案二:沙蒿籽用水浸泡使胶质溶胀,然后机械打浆使胶质与种子分手,再浓缩干燥制胶,称为湿法工艺。该制胶工艺操作步调多、设备投资大、能耗高,分手胶得率低(约17%),胶质成本较高,但分手胶杂质少、胶的质量优秀、使用范畴普遍。分手胶的商品价钱高于夹杂胶,但对两种工艺的选择,应由沙蒿胶产物的市场和出产企业的经济效应来决定。

  1.混和胶质制备精选沙蒿籽经粗破坏、用溶剂法提取脂肪,除去溶剂后再将其充实破坏过150目筛,获得夹杂胶质,其得率为原沙蒿籽(未脱脂)的70%摆布,夹杂胶质外观为灰白色粉末。夹杂胶质出产工艺简单、得率高,它分歧于间接破坏使用的沙蒿籽粉,前者因为充实萃取脂肪,使得夹杂胶质的脂肪含量低(小于0.5%),去除了大量脂溶性色素和沙蒿特有蒿臭味,且脱脂沙蒿粉破坏工艺机能好。而不脱脂沙蒿籽间接破坏则因为脂肪含量高,破坏不完全,色素和蒿臭味较着,脂肪氧化变质使其储藏机能差,在食物中使用会有局限性。

  2.溶胀机械分手法制取胶质沙蒿籽经溶胀机械分手法制取的胶质称为分手胶:沙蒿籽筛分去杂,加50倍水充实溶胀(约5min)。用组织捣碎机高速搅拌1min,使胶质和种子剥离,4000r/min离心沉淀种子,再将胶液在70以下护色干燥,破坏过筛即得分手胶质。经多次平行尝试分手胶的平均得率为17.0%(占沙蒿籽干重)。尝试平分离胶液采用鼓风干燥箱浅盘干燥,70、4~6h,为防止褐变,胶液中添加0.2%的亚硫酸钠,破坏后获得淡黄色粉末。因为沙蒿胶液的高粘度,工业化规模出产中宜采用滚筒干燥工艺,若能采纳真空干燥更好。

  上述两种沙蒿籽胶在水中的分离机能不同不大,夹杂胶质在常温程度分散需更强力搅拌,分离后的胶液的粘度都很大,在25~85温度范畴内表观粘度无较着变化,表白沙蒿胶在加工中对温度的工艺顺应性好。两种胶液在分歧的PH值下,其粘度根基无变化,胶液的色泽却表示出很大的分歧,分手胶在pH3~12范畴内连结乳白色不变,而夹杂胶则在分歧的pH值下色泽发生较着变化,酸性时为灰白色、中性为土黄色、碱性则变为绿色,且随PH增大绿色加深,表白夹杂胶中含有叶绿素,其在碱性范畴呈绿色,而在酸性范畴则叶绿素变为去镁叶绿素而呈土灰色。

  别的,据张文奇申请的“一种面食的改良剂”专利(公开号CN1110515A)报道了沙蒿籽胶的工艺流程:沙蒿籽→风选除杂→过筛去石→自来水冲刷→过滤去水→60烘干→80~95榨油去脂→乙醇脱色→60烘干后破坏→辊磨过90~110目筛→沙篱粉+海藻酸钠+面粉(比例42~48:4~8:48~52)混匀得面食改良剂。可显著提高和改善粉状粮食的筋力及质量,粘弹性不变持久,耐蒸、炸、煮、烙、烤等高温加工,尤可防止挂面、便利面回生老化。

  (三)沙蒿籽胶在食物中的使用

  沙蒿在我国分布甚广,资本丰硕,我国内蒙西部、陕西北部、甘肃北部、宁夏等地域分布沙蒿达2700亿m2,仅腾格里戈壁就有42亿m’以白沙蒿为劣势群的草场,估量白沙蒿的储藏量达5亿kg以上。华东理工大学食物添加剂和配料研究组认为,近年跟着西部开辟,沙蒿作为西北地域特有资本,若何进一步分析操纵沙蒿籽,阐扬沙蒿在治沙固沙中的生态环保效应,使社会及经济效益步入同步成长的良性轮回具有主要的意义。

  沙蒿籽胶是一种纯天然无污染动物胶,是绿色食物添加剂。本身养分成份含量高,粘性大,吸水性强,乳化结果好,在食物工业中它能够替代果胶、琼胶、阿拉伯胶、海藻酸丙二醇酯等用作增稠剂、粘合剂、不变剂、乳化剂。它可作为糖果、肉冻的凝胶改良剂,果酱的增稠剂,各类乳化液的分离剂、不变剂,以及加工食物中的改良剂、保鲜剂及可食性膜等,使用前景广漠。沙蒿籽胶在养麦粉质量改良,苹果、鸡蛋的涂膜保鲜及沙棘果汁不变性方面也有具体使用。

  目前在冰淇淋、人造奶油、面包、蛋糕等食物中,普遍利用的乳化剂如甘油硬脂肪酸酯、甘油醋酸酯、山梨酸脂肪酸酯、甘油乳酸酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸单甘酯等,很大一部门依托进口,沙蒿胶可部门替代利用作为乳化剂,在国内有较大的潜在市场。

  沙蒿胶在雪糕、冰淇淋中作为增稠剂,用量是一般增稠剂的1/3~1/2,也有很好的乳化感化。沙蒿胶也可供给低温肠(火腿肠等)利用,用量只要卡拉胶的一半,产物性状不变,并且出产出的产物在低温冷冻下,耽误保留期。解冻后完全能够恢回复复兴状。

  华东理工大学食物添加剂和配料研究组认为,沙蒿胶在挂面和便利面出产中作为质量改良剂用处更大,目前一般利用进口硬脂酰乳酸钙(CSL)与硬脂酰乳酸钠(SSL),价钱高贵。沙蒿籽胶可提高面条弹性和韧性,口感滑腻,有咬劲,不竭条,对筋度较低或面筋质较差的面粉出格无效,更头要其是天然动物提取物,不是化学合成物质,在这方面比CSL和SSL更有市场所作力。

  1.面条工业

  (1)对面粉流变学特征的影响

  沙蒿籽胶能加强面筋连系力,使面团的流变学特征改善,面团不变时间加长,式微值削减,延长性降低,能值显著增大。用于挂面出产试验,挂架断条率较着下降。

  沙蒿籽胶在面团中具有很强的络合粘结力,能使面团的流变学特征大大改善、在面粉中插手2%摆布的沙蒿籽胶就可使面团的拉伸强度提高1~2倍,其结果十分较着。这一点,在荞麦挂面和龙须挂面的出产使用中获得了证明。

  荞麦面粉内不含面筋质,和洽的面团易脆裂,无延长性,不易压延成型,更无法用现有工艺设备出产出养麦挂面。在研制养麦挂面的过程中,在配方中利用沙蒿籽胶,在保守工艺上添加新工序,使养麦面团的压延、切条、挂竿均得以实现,能取得对劲结果。

  出产龙须挂面,对原料面粉要求质量高,不然会严峻影响产质量量,使面条断条率和次品添加。在不克不及获得质量不变的原料面粉环境下,能够选用沙蒿籽胶。进行添加沙蒿籽胶的使用试验,成果表白,添加组比对照组断条率削减,出品率提高,并且能使龙须挂面的手工称量、包装时的耐操作机能较着加强。

  面粉中添加1~2%的白沙蒿粉时,面团拉力添加80%以上,韧性加强3~6倍;不变性提高,拉伸阻力增大,抗拉性提高,延长降低。对面粉流变学特征有显著改善,感化平均,不变而持久。出格对面筋含量低且质量差的面粉感化更显著。

  (2)面条添加剂试验结果

  以白沙蒿籽为次要原料的面条添加剂对面条和挂面质量改良结果较着,操作前提耐受性大,可根基消弭挂竿断条现象,使成品率和质量较着提高;使面条、挂面的复水机能改善,耐煮性提高,滑腻、有弹性、筋韧可口;比利用乳化剂、海藻胶、魔芋粉的结果要好。

  (3)机理切磋

  沙蒿籽胶作为新型天然动物添加剂,在面条、挂面、面包等方面的使用中,充实显示了它对面粉质量改良的工艺结果。出格是对面筋含量低且质量差的面粉,结果更为显著,其功能次要在于白沙篙籽中胶质对面筋质量强化的增效感化,和因为它的吸水性、持水性、复水性与成膜性而表示出来的增粘、增稠、不变感化以及雷同乳化剂的组织改良感化。

  a.强化面筋质量,改善面团机能一般的小麦粉在加水构成面团时,跟着含水量的添加面粉的水合感化加强,当自在水呈现时,在卵白质纤维之间发生彼此感化而成长成一种面筋的复合物。面筋次要是由小麦卵白构成的复合物。它具有可舒展性、粘性和弹性。面粉面筋的数量和质量不只反映了粉质的好坏,并且很大程度上决定了面团机能与面食成品的质量。面筋有强弱之分,强的面筋粉有筋力大、弹性强,揉和时间长而面团弱化度小的特点,相反弱面筋粉有筋力差、弹性小,揉和时间短、弱化度大的特征。强面筋面粉适于制做面包、面条,而弱面筋面粉只要通过强化面筋质量之后才能提高其利用机能。

  前面说过,沙蒿籽胶是一种具有交联合构的多糖物质。其胶元之间按必然的取向毗连成硕长的分子“链”,构成纤维结缔状布局。对面团具有很强的粘结络合力,可提高面筋的产出率及面团的弹性与强度。当弱面筋面粉插手沙蒿胶后,因为沙蒿胶的粘结感化和胶纤维的骨架强化感化,使本来破损了的面筋卵白分子从头“接拉”,构成交联的网状布局,进而与卵白质、淀粉通过水合感化为面团供给强度和延冲阻力、流动性与延展所需的粘合性。这种结果可从白沙蒿籽胶对面粉流变学持性影响的粉质仪图谱和面团拉伸仪曲线图谱以及烘焙面包、面条制做试验中获得很好的证明。

  b.吸水感化、持水性—提高面团吸水率沙蒿胶吸水溶胀性很好,它能够在接收30~50倍于本成分量的水分后,仍能连结不流放,因此可使面团总吸水量添加1.5~5%,并因其胶体的特征,使面团持水性加强。

  小麦粉面团吸水率是使小麦粉在Brabender和面机上达到500Bu的稠度所需要的水的百分数。它是小麦粉质量的一个敏感目标,它不只与卵白质、淀粉的含量相关,并且与卵白质的质量、面筋的强弱有亲近关系。所以,面团吸水率的凹凸则暗示构成面团中淀粉和卵白质的吸水机能的凹凸。加到面团里面的水分,此中约有85%分派到面筋和淀粉中。

  因为沙蒿胶具有提高面团吸水率的效能,在调制面团时沙蒿胶降低水分的概况张力,使水分向卵白质分子和淀粉颗粒的渗入速度加速,加快调制面团的历程,因为添加淀粉的吸水感化,因此加强了面团的持水性,使面条在蒸煮时,可促使淀粉的糊化,它还能强化面筋弹性,使面条口感爽滑有韧性;因为沙蒿胶具有好的持水性与复水性,与淀粉分子构成交联感化,使面条在蒸煮时具有耐高暖和耐高压的长处,且成熟速度快,使面条在食用时复水速度比力快,并连结优良的嚼劲。

  c.作为不变剂具有乳化剂的感化沙蒿胶作为白沙蒿籽的次要成分,呈非离子性,因而不受PH和共存离子的影响,具有热不变性,这是一般添加剂所不具备的。它亲水性极强,接收水多,溶胀性大,具无形成薄膜的能力,提高面团的持水性和水分分离性,是一种优良的不变剂。因此具有乳化剂的功能。

  d.概况活性感化沙蒿胶能使面团中的水分分离得比力平均,使面团的吸水率加强,有益于蒸煮时的成熟;能使面团中多相系统连结不变,提高面团的气体连结能力。

  e.防止淀粉老化沙蒿胶在面团中可以或许涂布于直链淀粉的胶束概况,以削减胶束之间的自在水的彼此接触,避免发生以水分子为核心的间接连系,从而延迟糊精的递解分化,削减淀粉粒子之间的粘着,防止可溶性淀粉的溶出,使加工成的成品有优良的组织布局,添加抗老化机能。

  2.烘烤工业

  沙蒿籽胶可以或许显著改善面团的流变学特征。因为沙蒿胶具有很强的吸水溶胀性和对面粉有纤维结缔性功能,使面团的粘结络合力加强,改善面包焙烤机能;面团持水量加大且抗拉强度增大,可以或许经受较长时间的调制揉合操作,连结优良的弹性与塑性;使面团发酵中包络大量气体,强化面筋筋力,起发敏捷,起发高度高,表皮筋韧,不发生崩解现象,面包比容增大,布局细腻、纹理清晰;可阻遏淀粉再结晶老化,耽误面包保留期。

  用于出产后能起到较着的保质保鲜感化。经出产性试验表白,成品面包在不异湿度、温度等前提下,保留两天后,加沙蒿籽胶组的面包松软丰满,弹性如初,不加沙蒿籽胶组的面包则变干变硬得到弹性,使商品性状变差。别的,在面包配方中插手0.2%的沙蒿籽胶后可完全代替原配方中的鸡蛋,而不影响面包的加工机能和质量,其口感以至比加有鸡蛋的面包更为优秀、并使出产成本下降。

  3.饮料工业

  目前,因为出产前提的限制,有些地域上市的动物卵白饮料品种枯燥,数量少,其次要缘由是出产、加工过程中的卵白质沉淀问题。针对这一问题.使用沙蒿籽胶的增稠感化和不变感化。将其1%的胶液按5%的量插手豆浆和酸豆奶中,经处置和发酵起到了优良的不变感化和增稠感化,能处理豆浆的卵白质颗粒沉淀问题,使豆奶和酸豆奶的质量较着提高,同时也为中小企业和乡镇企业,削减了设备投资,在没有胶体磨和高压均质设备的前提下,也能出产出质量很好的豆奶和酸豆奶。

  沙蒿籽胶除在上述食物加工方面具有较着的开辟使用价值外,在其它食物行业以及化工、轻纺、造纸、建筑和石油等工业范畴的使用以及价廉和机能方面的劣势,将显示出诱人的开辟的前景。

  沙蒿作为戈壁荒田主要而分布普遍的动物,出格是随西部大开辟,种草治沙工程的启动,沙蒿籽的储藏量将会敏捷添加,沙篙籽分析开辟操纵和对沙蒿胶理论和使用研究更显主要,其产物不成是主要的食物天然添加剂,同时还可普遍使用于轻化工,石油钻探等范畴。

  ——摘自《功能性食物胶》,化工出书社

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