阿拉伯膠
【概述】阿拉伯膠，是應(yīng)用最廣泛的樹膠；一般是豆科金合歡樹屬的樹干滲出物制得的琥珀色干粉，其主要成分為高分子多糖、少量蛋白質(zhì)及其鈣、鎂和鉀鹽，一般由D-半乳糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸組成，相對(duì)分子質(zhì)量約為25~100萬。阿拉伯膠的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。在營養(yǎng)學(xué)上，因其基本不產(chǎn)生熱量，是良好的水溶性膳食纖維，被用于保健品及飲料上；在醫(yī)學(xué)上，具有降低血液中膽固醇的功能；而在食品工業(yè)方面，因其具有乳化穩(wěn)定性、膠粘性、增稠能力以及低消化性而被廣泛應(yīng)用。阿拉伯膠優(yōu)異的乳化性能尤其值得關(guān)注，目前已被廣泛應(yīng)用于制備各種水包油型乳狀液體系。也被廣泛用于風(fēng)味物質(zhì)和功能性成分的包埋。
 
圖：阿拉伯膠
【結(jié)構(gòu)】
阿拉伯膠約由98%的多糖和2%蛋白質(zhì)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(fù)雜分子結(jié)構(gòu)。其主鍵由（1→3）鍵合的β-D- 半乳糖基，側(cè)鍵有長(zhǎng)2-5 個(gè)單位的（1→3）- β-D-半乳糖基，由（1→6）鍵合在主鍵上。蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵的形式與多糖聯(lián)結(jié)。水解阿拉伯膠可獲得D- 半乳糖，L- 阿拉伯糖，L- 鼠李糖和D-葡萄糖醛酸。阿拉伯膠是一種含有鈣、鎂、鉀等多種陽離子的弱酸性多糖大分子。相對(duì)分子質(zhì)量在2.4×105-5.8×105。
【制法】 阿拉伯膠的制造方法是：將樹皮切開，露出滲出物，讓其在樹皮上干燥，收集后分級(jí)，揀去樹皮、沙粒和其他顆粒狀異物，然后研磨，過篩，混和，分成不同規(guī)格。
【性質(zhì)】
溶解性 阿拉伯膠能夠在常溫下緩慢溶解，隨著溫度的升高，溶解速度加快，最后完全溶解。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，仍保持穩(wěn)定狀態(tài)，不凝膠、無沉淀。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(dòng)性，這是其它親水膠體所不具備的特點(diǎn)之一。但不溶于乙醇等有機(jī)溶劑
穩(wěn)定性
酸穩(wěn)定性：因?yàn)榘⒗z結(jié)構(gòu)上帶有酸性基團(tuán)，溶液的自然pH值也呈弱酸性，在pH值在4—8范圍內(nèi)變化對(duì)其阿拉伯膠性狀影響不大，具有酸環(huán)境較穩(wěn)定的特性。
乳化穩(wěn)定性：由于阿拉伯膠結(jié)構(gòu)上帶有部分蛋白物質(zhì)及結(jié)構(gòu)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(wěn)定劑。
熱穩(wěn)定性：一般性加熱膠溶液不會(huì)引起膠的性質(zhì)改變，但長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱會(huì)使得膠體分子降解，導(dǎo)致乳化性能下降。
黏度：不同環(huán)境下阿拉伯膠的黏度不同，主要受材料來源、溫度、pH和鹽量等因素的影響。
（1）溫度對(duì)黏度的影響：在溫度25～80℃時(shí)，阿拉伯膠的黏度均隨溫度的升高有顯著下降，且在30～70℃時(shí)下降較快，70℃后下降較緩慢。
（2）pH和鹽量對(duì)阿拉伯膠黏度的影響：pH和氯化鈉濃度影響阿拉伯膠分子鏈上的羧酸的游離程度，從而影響它的黏度。在pH2.5以下(羧酸處于非解離態(tài))和pH10以上（鈉離子的增加，對(duì)羧酸起到屏蔽作用，分子呈折疊形）黏度顯著下降。在pH2.5~10時(shí)，由于解離型增加，帶電基團(tuán)的排斥作用和折疊形分子的展開，黏度增加。
乳化性：阿拉伯膠是有效的乳化劑，其乳化作用主要在于它形成界面膜的內(nèi)聚力很大并具有彈性之故。由于乳化劑的成膜特性，阿拉伯膠可以防止膠囊產(chǎn)品發(fā)生氧化，以及防止脂肪和水份的流離。
保持香氣的能力：阿拉伯膠作為駐香劑使用時(shí)，在香料顆料的周圍形成保護(hù)薄膜，可以防止香料氧化和蒸發(fā)，同時(shí)也防止了香料從空氣中吸濕。另外，隨著更先進(jìn)的微膠囊技術(shù)的發(fā)展，阿拉伯膠在香味固定方面有了更廣泛的應(yīng)用。
【物理化學(xué)特性】
阿拉伯膠水溶液的粘度是最低的，這顯然是由于其高度的分支結(jié)構(gòu)和球狀不易伸展形態(tài)所致。阿拉伯膠易溶于水而不致結(jié)團(tuán)，具有高度的水中溶解性及較低的溶液粘度，是其它親水膠體所不具備的特點(diǎn)之一。阿拉伯樹膠是一種水溶性的多糖物質(zhì)，屬水合膠體一族。阿拉伯樹膠的平均分子量35000，它的溶液有牛頓膠體的表現(xiàn)。，阿拉伯樹膠可以分為3個(gè)基團(tuán)，其一是與其功能相關(guān)的阿拉伯半乳聚糖蛋白，另外2個(gè)基團(tuán)分別是阿拉伯半乳聚糖和糖蛋白。阿拉伯半乳聚糖蛋白是阿拉伯半乳聚糖成分與一個(gè)蛋白鏈相連。阿拉伯半乳聚糖又是由阿拉伯糖和半乳糖這些支鏈結(jié)構(gòu)組成的，支鏈的末端還含有鼠李糖和葡萄糖醛酸，因而，每一個(gè)分子都如球狀，而且非常緊密。對(duì)于乳化功能來講，關(guān)鍵是其整體分子結(jié)構(gòu)層的蛋白鏈極易觸及或暴露。阿拉伯膠溶液呈牛頓流變性，在PH3-10范圍內(nèi)，PH對(duì)粘度的影響很小，低PH時(shí)，羧酸基團(tuán)的離子化作用受到抑制，結(jié)果就趨向于膠凝或沉淀。另外，阿拉伯膠作為已知所有水溶性膠中用途最廣泛的膠，它可以和大多數(shù)其他的水溶性膠、蛋白質(zhì)、糖和淀粉相配伍，也可以和生物堿相配伍混溶應(yīng)用。而阿拉伯膠不論處于溶液或薄膜狀態(tài)均可和羧甲基纖維素CMC相配伍使用
【應(yīng)用】
藥物領(lǐng)域的應(yīng)用
阿拉伯膠作為藥劑輔料歷史悠久。在口服和局部藥物制劑中，作乳化劑和助懸劑使用時(shí)濃度一般為5％～10％。作為粘合劑，一般用其水溶液，濃度為10％～25％，粘結(jié)力強(qiáng)，但制軟材時(shí)，不易混合均勻，干燥亦較慢，制成的顆粒較硬，崩解時(shí)間和藥物溶出速率比用淀粉漿的慢。有時(shí)可在淀粉漿中加入適量阿拉伯膠漿，調(diào)勻混合使用，濃度各為10％～15％。用作增稠劑，混懸穩(wěn)定劑等。用于鎂或鋁乳，與枸櫞酸合用防止結(jié)塊。
食品工業(yè)中的應(yīng)用
   阿拉伯膠曾經(jīng)是食品工業(yè)中用途最廣及用量最大的水溶性膠，目前的全世界年需要量仍保持在大約4—5萬噸。 阿拉伯膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用包括: (1) 保護(hù)膠體或穩(wěn)定劑的作用；(2)水溶液的膠粘性；(3)增稠能力；(4)在低熱值食品配方中，阿拉伯膠本身的低消化性。
阿拉伯膠在食品中的主要功用就是通過它提供的粘度、流變性和特征性使產(chǎn)品達(dá)到所要求的性質(zhì)。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(wěn)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(zhuǎn)換成粉末形式, 可以延長(zhǎng)風(fēng)味品質(zhì)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(jié)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?cè)趦?chǔ)存期間精油及色素上浮而出現(xiàn)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(yǎng)學(xué)上, 阿拉伯膠基本不產(chǎn)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(yī)學(xué)上阿拉伯膠還具有降低血液中膽固醇的功能。阿拉伯膠也廣泛用于其它工業(yè)。在食品工業(yè)中的應(yīng)用可歸納為: 天然乳化穩(wěn)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。
 

圖：阿拉伯膠羹

改性作用
阿拉伯膠可顯著降低馬鈴薯淀粉糊化黏度,提高淀粉糊的熱穩(wěn)定性, 但在冷卻過程中, 淀粉黏度明顯上升, 回生程度略有增加。且隨著膠體濃度的增加, 作用更加明顯。馬鈴薯淀粉/阿拉伯膠混合體系具有較好的耐鹽、耐酸性, 在糖介質(zhì)中可表現(xiàn)出更高的黏度。
蘋果膳食纖維粉與阿拉伯膠共混改性可以顯著提高改性后的蘋果膳食纖維SDF 的含量，改性效果更優(yōu)。
阿拉伯膠的高度分枝結(jié)構(gòu)，并含有羧基，在淀粉體系中可降低淀粉分子間的氫鍵結(jié)合，因此將阿拉伯膠加入玉米淀粉會(huì)降低淀粉的糊化黏度。尤其是峰值黏度，并降低淀粉糊化體系的衰減值，從而改善淀粉漿液的熱穩(wěn)定性。阿拉伯膠對(duì)淀粉漿膜的改性作用表現(xiàn)在: 改善了淀粉漿膜的平整性，增強(qiáng)了淀粉漿膜的拉伸性能，降低了漿膜的初始模量，增強(qiáng)了淀粉漿膜的柔韌性，一定程度上克服了漿膜的硬脆性。
印刷工業(yè)
印刷版面主要是擦阿拉伯膠液。阿拉伯膠是一種固體晶狀物體，當(dāng)它被泡在水中時(shí)，會(huì)吸水溶脹，最后成為一種黏狀膠體溶液。把液狀的膠體擦在印版上待水分蒸發(fā)后，膠液便由液體狀態(tài)恢復(fù)到原來的固體狀態(tài)吸附在版面上。其作用就在于膠液干燥后，覆蓋于版面呈硬化膠膜，把印版與空氣隔離開來，從而達(dá)到防止氧化的目的。阿拉伯膠含有阿拉伯酸（X—COOH），這種酸是很好的清除版面油膩的清潔劑，版面擦膠待干燥后其作用更大。版面擦阿拉伯膠后，其膠液與版面無機(jī)鹽層接觸后，形成一層更好的親水膜，提高版面的親水性。
【桃膠與阿拉伯膠性質(zhì)的比較】
作為“國產(chǎn)阿拉伯膠”的桃膠，其很多性質(zhì)與阿拉伯膠很相似：穩(wěn)定性都很好。另外，在某些性質(zhì)上，桃膠要好于阿拉伯膠：透明度好于阿拉伯膠，對(duì)于香
氣的保持能力要好于阿拉伯膠。但是，桃膠在降低表面張力方面不如阿拉伯膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，相同濃度下桃膠的粘度要顯著高于阿拉伯膠，因此作為增稠劑使用時(shí)，桃膠的使用量可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于阿拉伯膠。桃膠受溫度影響大，但是，桃膠常溫時(shí)的起始粘度較大，即使溫度升高時(shí)，其粘度也還是始終大于同濃度的阿拉伯膠，因此，選用桃膠還是要比阿拉伯膠的用量小。桃膠和阿拉伯膠溶液呈酸性，它們的粘度隨PH變化也不大，這對(duì)于添加到一些酸性食品，如果汁、果醬等食品中具有一定的優(yōu)勢(shì)。
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