六、其他多糖及其性質

（一）糖原

糖原又稱動物淀粉，是肌肉和肝臟組織中的儲備多糖，也存在于真菌、酵母和細菌中，在高等植物中含量極少。糖原是由葡萄糖聚合形成的同聚葡聚糖，在結構上與支鏈淀粉相似，它含有α-1，4糖苷鍵和α-1，6糖苷鍵，與支鏈淀粉差異之處是糖原具有較高的相對分子質量和較高的分支程度。糖原分子為球形，相對分子質量在2.7×10⁵～3.5×10⁶之間。

糖原是白色粉末，易溶于水，遇碘呈紅色，，無還原性。糖原可用乙醇沉淀，在堿性溶液中穩定。稀酸能將它分解為糊精、麥芽糖和葡萄糖，酶能使它分解為麥芽糖和葡萄糖。糖原的生理作用很多，肝臟的糖原可分解為葡萄糖進入血液，供組織使用，肌肉中的糖原為肌肉收縮所需能量的來源。

（二）阿拉伯膠

阿拉伯膠是阿拉伯膠樹等金合歡屬植物樹皮切口中流出的分泌物。它的成分很復雜，由兩部分組成。阿拉伯膠中70%是由不含N或含少量N的多糖組成，另一成分是具有高相對分子量的蛋白質結構，多糖是以共價鍵與蛋白質肽鏈中的羥脯氨酸與絲氨酸相結合的，總蛋白質含量約為2%，但是特殊部分含有高達25%蛋白質。與蛋白質相連接的多糖是高度分支的酸性多糖，它具有如下組成：D-半乳糖44%，L-阿拉伯糖24%，D-葡萄糖醛酸14.5%，L-鼠李糖13%，4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸1.5%。在主鏈中β-D-吡喃半乳糖是通過1，3糖苷鍵相連接，而側鏈是通過1，6糖苷鍵相連接。

阿拉伯膠分子量較大，其獨特的性質是溶解度高，溶解度甚至能達到50%，溶液黏度低，體系類似凝膠。阿拉伯膠是一種好的乳化劑和乳狀液穩定劑，因為阿拉伯膠具有表面活性，能在油滴周圍形成一層厚的、具有空間穩定性的大分子層，防止油滴聚集。固體香精就是將香精油與阿拉伯膠制成乳狀液，然后進行噴霧干燥制得。這樣可以避免香精的揮發與氧化，而且在使用時能快速分散與釋放風味，并且不會影響最終產品的黏度。阿拉伯膠與高糖具有相容性，可廣泛用于高糖含量和低水分含量糖果中，如太妃糖、果膠軟糖以及軟果糕等。

（三）瓜爾膠

瓜爾膠是豆科植物種子瓜爾豆種子中提取的多糖，它以半乳甘露聚糖為主要成分，約占89%左右，主鏈由β-D-吡喃甘露糖通過1，4-糖苷鍵連接而成，在0～6位連接α-D-吡喃半乳糖側鏈（圖3-42）。

瓜爾膠是所有商品膠中黏度最高的一種膠，它在冷水中可快速地水化，形成一種高黏性和觸變的溶液。膠的溶解性隨溫度上升而提高，但在很高的溫度下，此膠會降解，由于瓜爾膠能產生高黏度的溶液，所以在食品中使用濃度低于1%。瓜爾膠溶液是中性的，pH值對它的黏度影響不大。它能同大多數其他食品組分相容。鹽對其黏度影響較小，但大量的蔗糖可以降低其黏度和推遲達到最大黏度的時間。

（四）瓊脂

瓊脂作為細菌培養基已為人們所熟知，它來自紅藻類的各種海藻，主產于日本海岸。瓊脂像普通淀粉一樣可分離成為瓊脂糖和瓊脂膠兩部分。瓊脂糖的基本二糖重復單位，是由β-D-吡喃半乳糖（1→4）連接3，6-脫水α-L-吡喃半乳糖基單位構成的，如圖3-43所示。

瓊脂膠的重復單位與瓊脂糖相似，但含5%～10%的硫酸酯、一部分D-葡萄糖醛酸殘基和丙酮酸酯。瓊脂凝膠最獨特的性質是當溫度大大超過膠凝起始溫度時仍然保持穩定性，例如，1.5%瓊脂的水分散液在溫度30℃形成凝膠，熔點35℃，瓊脂凝膠具有熱可逆性，是一種最穩定的凝膠。

瓊脂在食品中的應用包括抑制冷凍食品脫水收縮和提供適宜的質地，在加工的干酪和奶油干酪中提供穩定性和適宜質地，對焙烤食品和糖衣中可控制水分活度和推遲陳化。此外，還用于肉制品罐頭。瓊脂通常可與其他高聚物如黃芪膠、角豆膠或明膠合并使用。

（五）海藻膠

海藻膠是從褐藻中提取得到的，商品海藻膠大多是以海藻酸的鈉鹽形式存在。海藻酸是由β-1，4-D-甘露糖醛酸和α-1，4-L-古洛糖醛酸組成的線性高聚物，商品海藻酸鹽的聚合度為100～1000。D-甘露糖醛酸（M）與L-古洛糖醛酸（G）按下列次序排列：甘露糖醛酸塊，-M-M-M-M-M-M-；古洛糖醛酸塊，-G-G-G-G-G-G-；交替塊，-M-G-M-G-M-G-。

海藻酸鹽分子鏈中G塊很易與Ca²⁺作用，兩條分子鏈G塊間形成一個洞，結合Ca²⁺形成“蛋盒”模型。海藻酸鹽與Ca²⁺形成的凝膠是熱不可逆凝膠。凝膠強度同海藻酸鹽分子中G塊的含量以及Ca²⁺濃度有關。海藻酸鹽凝膠具有熱穩定性，脫水收縮較少，因此可用于制造甜食凝膠。

海藻酸鹽還可與食品中其他組分如蛋白質或脂肪等相互作用。例如，海藻酸鹽易與變性蛋白質中帶正電氨基酸相互作用，用于重組肉制品的制造。高含量古洛糖醛酸的海藻酸鹽與高酯化度果膠之間協同膠凝應用于果醬、果凍等，所得到凝膠結構與糖含量無關，是熱可逆凝膠，應用于低熱食品。由于海藻酸鹽能與Ca²⁺形成熱不可逆凝膠，使它在食品中得到廣泛應用，特別是重組食品如仿水果、洋蔥圈以及凝膠糖果等；也可用于作湯料的增稠劑，冰激凌中抑制冰晶長大的穩定劑以及酸奶和牛奶的穩定劑。

（六）卡拉膠

卡拉膠是由紅藻通過熱堿分離提取制得的雜聚多糖，它是一種由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脫水半乳糖通過α-1，3糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵交替連接而成（圖3-44）。大多數糖單位有一個或兩個硫酸酯基，多糖鏈中總硫酸酯基含量為15%～40%，而且硫酸酯基數目與位置同卡拉膠的凝膠性密切相關。卡拉膠主要有κ、ι和λ三種類型，κ-卡拉膠和ι-卡拉膠通過雙螺旋交聯形成熱可逆凝膠。多糖在溶液中呈無規則線團結構，當多糖溶液冷卻時，足夠數量的交聯區形成了連續的三維網狀凝膠結構。

由于卡拉膠含有硫酸鹽陰離子，因此易溶于水。硫酸鹽含量越少，則多糖鏈越易從無規則線團轉變成螺旋結構。κ-卡拉膠含有較少的硫酸鹽，形成的凝膠是不透明的，且凝膠最強，但是容易脫水收縮，這可以通過加入其他膠來減少卡拉膠的脫水收縮。ι-卡拉膠的硫酸鹽含量較高，在溶液中呈無規則線團結構，形成的凝膠是透明和富有彈性的，通過加入陽離子如K⁺或Ca²⁺同硫酸鹽陰離子間靜電作用使分子間締合進一步加強，陽離子的加入也提高了膠凝溫度。λ-卡拉膠是可溶的，但無膠凝能力。

卡拉膠同牛奶蛋白質可以形成穩定的復合物，這是由卡拉膠的硫酸鹽陰離子與酪蛋白膠粒表面上正電荷間靜電作用而形成的。牛奶蛋白質與卡拉膠的相互作用，使形成的凝膠強度增強。在冷凍甜食與乳制品中，卡拉膠添加量很低，只需0.03%。低濃度κ-卡拉膠（0.01%～0.04%）與牛奶蛋白質中酪蛋白相互作用，形成弱的觸變凝膠。利用這個特殊性質，可以懸浮巧克力牛奶中的可可粒子，同樣也可以應用于冰激凌和嬰兒配方奶粉等。

卡拉膠具有熔點高的特點，但卡拉膠形成的凝膠比較硬，可以通過加入半乳甘露聚糖（刺槐豆膠）改變凝膠硬度，增加凝膠的彈性，代替明膠制成甜食凝膠，并能減少凝膠的脫水收縮，如應用于冰激凌能提高產品的穩定性與持泡能力。為了軟化凝膠結構，還可以加入一些瓜爾膠。卡拉膠還可與淀粉、半乳甘露聚糖或CMC復配應用于冰激凌中。如果加入K⁺與Ca²⁺，則促使卡拉膠凝膠的形成。在果汁飲料中添加0.2%的λ-卡拉膠或κ-卡拉膠可以改進質構。在低脂肉糜制品中，可以提高口感和替代部分動物脂肪。所以卡拉膠是一種具有多功能的食品添加劑，起持水、持油、增稠、穩定作用并促進凝膠的形成，卡拉膠在食品工業中應用見表3-4。

（七）殼聚糖

殼聚糖（chitin）又稱幾丁質、甲殼質、甲殼素，是一類由N-乙酰-D-氨基葡萄糖或D-氨基葡萄糖以β-1，4糖苷鍵連接起來的低聚合度水溶性氨基多糖。主要存在于甲殼類（蝦、蟹）等動物的外骨骼中，在蝦殼等軟殼中含殼多糖15%～30%，蟹殼等外殼中含殼多糖15%～20%。其基本結構單位是殼二糖，如圖3-45所示。

殼多糖脫去分子中的乙酰基后，轉變為殼聚糖，其溶解性增加，稱為可溶性的殼多糖。因其分子中帶有游離氨基，在酸性溶液中易成鹽，呈陽離子性質。殼聚糖隨其分子中含氨基數量的增多，其氨基特性越顯著，這正是其獨特性質所在，由此奠定了殼聚糖的許多生物學特性及加工特性的基礎。

殼聚糖在食品工業中可作為黏結劑、保濕劑、澄清劑、填充劑、乳化劑、上光劑及增稠穩定劑；而作為功能性低聚糖，它能降低膽固醇，提高機體免疫力，增強機體的抗病抗感染能力，尤其有較強的抗腫瘤作用。因其資源豐富，應用價值高，已被大量開發使用。工業上多用酶法或酸法水解蝦皮或蟹殼來提取殼聚糖。

目前在食品中應用相對多的是改性殼聚糖尤其是羧甲基化殼聚糖。其中N，O-羧甲基殼聚糖在食品工業中作增稠劑和穩定劑，N，O-羧甲基殼聚糖由于可與大部分有機離子及重金屬離子絡合沉淀，被用為純化水的試劑。N，O-羧甲基殼聚糖又可溶于中性pH7水中形成膠體溶液，具有良好的成膜性，被用于水果保鮮。

（八）黃桿菌膠

黃桿菌膠是D-葡萄糖通過β-（1→4）糖苷鍵連接的主鏈和三糖側鏈組成的高分子聚合物，該聚合物是由甘藍黑病黃桿菌發酵產生的一種雜多糖，也稱黃單胞菌膠。黃桿菌膠分子中三糖側鏈是由D-甘露糖基和D-葡萄糖醛酸交替連接而成，分子比為2∶1，側鏈中D-甘露糖在α-（1→3）糖苷鍵與主鏈連接。同主鏈連接的甘露糖，在C₆位置上含有一個乙酰基，在側鏈的末端，約有1/2的甘露糖基帶有丙酮酸縮醛基，見圖3-46。

黃桿菌膠是一種非膠凝的多糖，易溶于水，它在食品工業中的應用主要有四個方面。

①對乳狀液和懸浮體顆粒具有很大的穩定作用，可作巧克力懸浮液的穩定劑。

②具有良好的增黏性能，它在低濃度時，也具有很高黏度，其黏度為瓜爾膠和海藻膠黏度的2～5倍，是濃縮汁、飲料、調味品等食品的增稠劑和穩定劑。黃桿菌膠與非膠凝多糖混合，易形成凝膠，如它與角豆膠和瓜爾膠混合，能形成類似橡膠的凝膠體，這種混合物在90℃時仍穩定，黏度幾乎不下降，它可應用到軟奶糖、冰激凌和果醬的生產上。

③它是一種典型的假塑性流體，其溶液黏度隨著剪切速度的增加而明顯降低，隨剪切速度的減弱其黏度又即刻恢復。如含黃桿菌膠的食品，在食用時由于咀嚼及舌頭轉動時形成的剪切力，使食物黏度下降，不粘口，口感細膩，同時使食物中的風味得到充分釋放。

④黃桿菌膠溶液的黏度受溫度變化影響不大，因此，含黃桿菌膠的食品，經高溫處理后，不會改變其黏度。

（九）黃原膠

黃原膠是一種微生物多糖，是應用較廣的食品膠。它由纖維素主鏈和三糖側鏈構成，其中三糖側鏈是由兩個甘露糖與一個葡萄糖醛酸組成（圖3-47）。黃原膠的相對分子質量約為2×10⁶。黃原膠在溶液中三糖側鏈與主鏈平行成一穩定的硬棒結構，當加熱到100℃以上時，才能轉變成無規則線團結構，硬棒通過分子內締合以螺旋形式存在并通過纏結形成網狀結構。黃原膠溶液在廣泛的剪切濃度范圍內，具有高度假塑性，剪切變稀和黏度瞬時恢復的特性。它獨特的流動性質同其結構有關，黃原膠高聚物的天然構象是硬棒。硬棒聚集在一起，當剪切時聚集體立即分散，待剪切停止后，重新快速聚集。

黃原膠溶液在28～80℃以及pH1～11范圍內黏度基本不變，與高鹽具有相容性，這是因為黃原膠具有穩定的螺旋構象，三糖側鏈具有保護主鏈糖苷鍵不產生斷裂的作用，因此黃原膠的分子結構特別穩定。

黃原膠與瓜爾膠具有協同作用。與刺槐豆膠（LBG）相互作用形成熱可逆凝膠，其膠凝機理與卡拉膠和LBG的膠凝相同。黃原膠在食品工業中應用廣泛，這是因為它具有下列重要性質：能溶于冷水和熱水，低濃度時具有高黏度，在寬廣的溫度范圍內（0～100℃），溶液黏度基本不變，與鹽有很好的相容性，在酸性食品中保持溶解與穩定，同其他膠具有協同作用，能穩定懸浮液和乳狀液，具有良好的冷凍與解凍穩定性。這些性質同其具有線性纖維素主鏈以及陰離子的三糖側鏈的結構是分不開的。黃原膠能改善面糊與面團的加工與儲藏性能，在面糊與面團中添加黃原膠可以提高彈性與持氣能力。

（十）茁霉膠

茁霉膠是以麥芽三糖為重復單位，通過α-（1→6）糖苷鍵連接而成的多聚體。茁霉膠是由出芽短梗霉產生的一組胞外多糖，見圖3-48。

茁霉膠為白色粉末，無味，易溶于水，溶于水后形成黏性溶液，可作為食品增稠劑。茁霉膠酶能將它水解為麥芽三糖。用茁霉膠制成的薄膜為水溶性，不透氧氣，對人體沒有毒性，其強度近似尼龍，適合用于易氧化的食品和藥物的包裝。茁霉膠是人體利用率較低的多糖，在制備低能量食物及飲料時，可用它來代替淀粉。

（十一）α-葡聚糖

α-葡聚糖為右旋糖苷，它是由α-D-吡喃葡萄糖殘基通過α-（1→6）糖苷鍵連接起來的多糖。該多糖是腸膜狀明串株菌合成的高聚體。

α-葡聚糖易溶于水，溶于水后形成清晰的黏溶液。它可作為糖果的保濕劑，能保持糖果和面包中的水分，糖漿中添加α-葡聚糖，以增加其黏度；在口香糖和軟糖中作膠凝劑，防止糖結晶的出現；在冰激凌中，它能抑制冰晶的形成；作新鮮和冷凍食品的涂料；在布丁混合物中，它能提供適宜的黏性和口感。