六、其他多糖及其性质

（一）糖原

糖原又称动物淀粉，是肌肉和肝脏组织中的储备多糖，也存在于真菌、酵母和细菌中，在高等植物中含量极少。糖原是由葡萄糖聚合形成的同聚葡聚糖，在结构上与支链淀粉相似，它含有α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键，与支链淀粉差异之处是糖原具有较高的相对分子质量和较高的分支程度。糖原分子为球形，相对分子质量在2.7×10⁵～3.5×10⁶之间。

糖原是白色粉末，易溶于水，遇碘呈红色，，无还原性。糖原可用乙醇沉淀，在碱性溶液中稳定。稀酸能将它分解为糊精、麦芽糖和葡萄糖，酶能使它分解为麦芽糖和葡萄糖。糖原的生理作用很多，肝脏的糖原可分解为葡萄糖进入血液，供组织使用，肌肉中的糖原为肌肉收缩所需能量的来源。

（二）阿拉伯胶

阿拉伯胶是阿拉伯胶树等金合欢属植物树皮切口中流出的分泌物。它的成分很复杂，由两部分组成。阿拉伯胶中70%是由不含N或含少量N的多糖组成，另一成分是具有高相对分子量的蛋白质结构，多糖是以共价键与蛋白质肽链中的羟脯氨酸与丝氨酸相结合的，总蛋白质含量约为2%，但是特殊部分含有高达25%蛋白质。与蛋白质相连接的多糖是高度分支的酸性多糖，它具有如下组成：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%。在主链中β-D-吡喃半乳糖是通过1，3糖苷键相连接，而侧链是通过1，6糖苷键相连接。

阿拉伯胶分子量较大，其独特的性质是溶解度高，溶解度甚至能达到50%，溶液黏度低，体系类似凝胶。阿拉伯胶是一种好的乳化剂和乳状液稳定剂，因为阿拉伯胶具有表面活性，能在油滴周围形成一层厚的、具有空间稳定性的大分子层，防止油滴聚集。固体香精就是将香精油与阿拉伯胶制成乳状液，然后进行喷雾干燥制得。这样可以避免香精的挥发与氧化，而且在使用时能快速分散与释放风味，并且不会影响最终产品的黏度。阿拉伯胶与高糖具有相容性，可广泛用于高糖含量和低水分含量糖果中，如太妃糖、果胶软糖以及软果糕等。

（三）瓜尔胶

瓜尔胶是豆科植物种子瓜尔豆种子中提取的多糖，它以半乳甘露聚糖为主要成分，约占89%左右，主链由β-D-吡喃甘露糖通过1，4-糖苷键连接而成，在0～6位连接α-D-吡喃半乳糖侧链（图3-42）。

瓜尔胶是所有商品胶中黏度最高的一种胶，它在冷水中可快速地水化，形成一种高黏性和触变的溶液。胶的溶解性随温度上升而提高，但在很高的温度下，此胶会降解，由于瓜尔胶能产生高黏度的溶液，所以在食品中使用浓度低于1%。瓜尔胶溶液是中性的，pH值对它的黏度影响不大。它能同大多数其他食品组分相容。盐对其黏度影响较小，但大量的蔗糖可以降低其黏度和推迟达到最大黏度的时间。

（四）琼脂

琼脂作为细菌培养基已为人们所熟知，它来自红藻类的各种海藻，主产于日本海岸。琼脂像普通淀粉一样可分离成为琼脂糖和琼脂胶两部分。琼脂糖的基本二糖重复单位，是由β-D-吡喃半乳糖（1→4）连接3，6-脱水α-L-吡喃半乳糖基单位构成的，如图3-43所示。

琼脂胶的重复单位与琼脂糖相似，但含5%～10%的硫酸酯、一部分D-葡萄糖醛酸残基和丙酮酸酯。琼脂凝胶最独特的性质是当温度大大超过胶凝起始温度时仍然保持稳定性，例如，1.5%琼脂的水分散液在温度30℃形成凝胶，熔点35℃，琼脂凝胶具有热可逆性，是一种最稳定的凝胶。

琼脂在食品中的应用包括抑制冷冻食品脱水收缩和提供适宜的质地，在加工的干酪和奶油干酪中提供稳定性和适宜质地，对焙烤食品和糖衣中可控制水分活度和推迟陈化。此外，还用于肉制品罐头。琼脂通常可与其他高聚物如黄芪胶、角豆胶或明胶合并使用。

（五）海藻胶

海藻胶是从褐藻中提取得到的，商品海藻胶大多是以海藻酸的钠盐形式存在。海藻酸是由β-1，4-D-甘露糖醛酸和α-1，4-L-古洛糖醛酸组成的线性高聚物，商品海藻酸盐的聚合度为100～1000。D-甘露糖醛酸（M）与L-古洛糖醛酸（G）按下列次序排列：甘露糖醛酸块，-M-M-M-M-M-M-；古洛糖醛酸块，-G-G-G-G-G-G-；交替块，-M-G-M-G-M-G-。

海藻酸盐分子链中G块很易与Ca²⁺作用，两条分子链G块间形成一个洞，结合Ca²⁺形成“蛋盒”模型。海藻酸盐与Ca²⁺形成的凝胶是热不可逆凝胶。凝胶强度同海藻酸盐分子中G块的含量以及Ca²⁺浓度有关。海藻酸盐凝胶具有热稳定性，脱水收缩较少，因此可用于制造甜食凝胶。

海藻酸盐还可与食品中其他组分如蛋白质或脂肪等相互作用。例如，海藻酸盐易与变性蛋白质中带正电氨基酸相互作用，用于重组肉制品的制造。高含量古洛糖醛酸的海藻酸盐与高酯化度果胶之间协同胶凝应用于果酱、果冻等，所得到凝胶结构与糖含量无关，是热可逆凝胶，应用于低热食品。由于海藻酸盐能与Ca²⁺形成热不可逆凝胶，使它在食品中得到广泛应用，特别是重组食品如仿水果、洋葱圈以及凝胶糖果等；也可用于作汤料的增稠剂，冰激凌中抑制冰晶长大的稳定剂以及酸奶和牛奶的稳定剂。

（六）卡拉胶

卡拉胶是由红藻通过热碱分离提取制得的杂聚多糖，它是一种由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脱水半乳糖通过α-1，3糖苷键和β-1，4糖苷键交替连接而成（图3-44）。大多数糖单位有一个或两个硫酸酯基，多糖链中总硫酸酯基含量为15%～40%，而且硫酸酯基数目与位置同卡拉胶的凝胶性密切相关。卡拉胶主要有κ、ι和λ三种类型，κ-卡拉胶和ι-卡拉胶通过双螺旋交联形成热可逆凝胶。多糖在溶液中呈无规则线团结构，当多糖溶液冷却时，足够数量的交联区形成了连续的三维网状凝胶结构。

由于卡拉胶含有硫酸盐阴离子，因此易溶于水。硫酸盐含量越少，则多糖链越易从无规则线团转变成螺旋结构。κ-卡拉胶含有较少的硫酸盐，形成的凝胶是不透明的，且凝胶最强，但是容易脱水收缩，这可以通过加入其他胶来减少卡拉胶的脱水收缩。ι-卡拉胶的硫酸盐含量较高，在溶液中呈无规则线团结构，形成的凝胶是透明和富有弹性的，通过加入阳离子如K⁺或Ca²⁺同硫酸盐阴离子间静电作用使分子间缔合进一步加强，阳离子的加入也提高了胶凝温度。λ-卡拉胶是可溶的，但无胶凝能力。

卡拉胶同牛奶蛋白质可以形成稳定的复合物，这是由卡拉胶的硫酸盐阴离子与酪蛋白胶粒表面上正电荷间静电作用而形成的。牛奶蛋白质与卡拉胶的相互作用，使形成的凝胶强度增强。在冷冻甜食与乳制品中，卡拉胶添加量很低，只需0.03%。低浓度κ-卡拉胶（0.01%～0.04%）与牛奶蛋白质中酪蛋白相互作用，形成弱的触变凝胶。利用这个特殊性质，可以悬浮巧克力牛奶中的可可粒子，同样也可以应用于冰激凌和婴儿配方奶粉等。

卡拉胶具有熔点高的特点，但卡拉胶形成的凝胶比较硬，可以通过加入半乳甘露聚糖（刺槐豆胶）改变凝胶硬度，增加凝胶的弹性，代替明胶制成甜食凝胶，并能减少凝胶的脱水收缩，如应用于冰激凌能提高产品的稳定性与持泡能力。为了软化凝胶结构，还可以加入一些瓜尔胶。卡拉胶还可与淀粉、半乳甘露聚糖或CMC复配应用于冰激凌中。如果加入K⁺与Ca²⁺，则促使卡拉胶凝胶的形成。在果汁饮料中添加0.2%的λ-卡拉胶或κ-卡拉胶可以改进质构。在低脂肉糜制品中，可以提高口感和替代部分动物脂肪。所以卡拉胶是一种具有多功能的食品添加剂，起持水、持油、增稠、稳定作用并促进凝胶的形成，卡拉胶在食品工业中应用见表3-4。

（七）壳聚糖

壳聚糖（chitin）又称几丁质、甲壳质、甲壳素，是一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖或D-氨基葡萄糖以β-1，4糖苷键连接起来的低聚合度水溶性氨基多糖。主要存在于甲壳类（虾、蟹）等动物的外骨骼中，在虾壳等软壳中含壳多糖15%～30%，蟹壳等外壳中含壳多糖15%～20%。其基本结构单位是壳二糖，如图3-45所示。

壳多糖脱去分子中的乙酰基后，转变为壳聚糖，其溶解性增加，称为可溶性的壳多糖。因其分子中带有游离氨基，在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质。壳聚糖随其分子中含氨基数量的增多，其氨基特性越显著，这正是其独特性质所在，由此奠定了壳聚糖的许多生物学特性及加工特性的基础。

壳聚糖在食品工业中可作为黏结剂、保湿剂、澄清剂、填充剂、乳化剂、上光剂及增稠稳定剂；而作为功能性低聚糖，它能降低胆固醇，提高机体免疫力，增强机体的抗病抗感染能力，尤其有较强的抗肿瘤作用。因其资源丰富，应用价值高，已被大量开发使用。工业上多用酶法或酸法水解虾皮或蟹壳来提取壳聚糖。

目前在食品中应用相对多的是改性壳聚糖尤其是羧甲基化壳聚糖。其中N，O-羧甲基壳聚糖在食品工业中作增稠剂和稳定剂，N，O-羧甲基壳聚糖由于可与大部分有机离子及重金属离子络合沉淀，被用为纯化水的试剂。N，O-羧甲基壳聚糖又可溶于中性pH7水中形成胶体溶液，具有良好的成膜性，被用于水果保鲜。

（八）黄杆菌胶

黄杆菌胶是D-葡萄糖通过β-（1→4）糖苷键连接的主链和三糖侧链组成的高分子聚合物，该聚合物是由甘蓝黑病黄杆菌发酵产生的一种杂多糖，也称黄单胞菌胶。黄杆菌胶分子中三糖侧链是由D-甘露糖基和D-葡萄糖醛酸交替连接而成，分子比为2∶1，侧链中D-甘露糖在α-（1→3）糖苷键与主链连接。同主链连接的甘露糖，在C₆位置上含有一个乙酰基，在侧链的末端，约有1/2的甘露糖基带有丙酮酸缩醛基，见图3-46。

黄杆菌胶是一种非胶凝的多糖，易溶于水，它在食品工业中的应用主要有四个方面。

①对乳状液和悬浮体颗粒具有很大的稳定作用，可作巧克力悬浮液的稳定剂。

②具有良好的增黏性能，它在低浓度时，也具有很高黏度，其黏度为瓜尔胶和海藻胶黏度的2～5倍，是浓缩汁、饮料、调味品等食品的增稠剂和稳定剂。黄杆菌胶与非胶凝多糖混合，易形成凝胶，如它与角豆胶和瓜尔胶混合，能形成类似橡胶的凝胶体，这种混合物在90℃时仍稳定，黏度几乎不下降，它可应用到软奶糖、冰激凌和果酱的生产上。

③它是一种典型的假塑性流体，其溶液黏度随着剪切速度的增加而明显降低，随剪切速度的减弱其黏度又即刻恢复。如含黄杆菌胶的食品，在食用时由于咀嚼及舌头转动时形成的剪切力，使食物黏度下降，不粘口，口感细腻，同时使食物中的风味得到充分释放。

④黄杆菌胶溶液的黏度受温度变化影响不大，因此，含黄杆菌胶的食品，经高温处理后，不会改变其黏度。

（九）黄原胶

黄原胶是一种微生物多糖，是应用较广的食品胶。它由纤维素主链和三糖侧链构成，其中三糖侧链是由两个甘露糖与一个葡萄糖醛酸组成（图3-47）。黄原胶的相对分子质量约为2×10⁶。黄原胶在溶液中三糖侧链与主链平行成一稳定的硬棒结构，当加热到100℃以上时，才能转变成无规则线团结构，硬棒通过分子内缔合以螺旋形式存在并通过缠结形成网状结构。黄原胶溶液在广泛的剪切浓度范围内，具有高度假塑性，剪切变稀和黏度瞬时恢复的特性。它独特的流动性质同其结构有关，黄原胶高聚物的天然构象是硬棒。硬棒聚集在一起，当剪切时聚集体立即分散，待剪切停止后，重新快速聚集。

黄原胶溶液在28～80℃以及pH1～11范围内黏度基本不变，与高盐具有相容性，这是因为黄原胶具有稳定的螺旋构象，三糖侧链具有保护主链糖苷键不产生断裂的作用，因此黄原胶的分子结构特别稳定。

黄原胶与瓜尔胶具有协同作用。与刺槐豆胶（LBG）相互作用形成热可逆凝胶，其胶凝机理与卡拉胶和LBG的胶凝相同。黄原胶在食品工业中应用广泛，这是因为它具有下列重要性质：能溶于冷水和热水，低浓度时具有高黏度，在宽广的温度范围内（0～100℃），溶液黏度基本不变，与盐有很好的相容性，在酸性食品中保持溶解与稳定，同其他胶具有协同作用，能稳定悬浮液和乳状液，具有良好的冷冻与解冻稳定性。这些性质同其具有线性纤维素主链以及阴离子的三糖侧链的结构是分不开的。黄原胶能改善面糊与面团的加工与储藏性能，在面糊与面团中添加黄原胶可以提高弹性与持气能力。

（十）茁霉胶

茁霉胶是以麦芽三糖为重复单位，通过α-（1→6）糖苷键连接而成的多聚体。茁霉胶是由出芽短梗霉产生的一组胞外多糖，见图3-48。

茁霉胶为白色粉末，无味，易溶于水，溶于水后形成黏性溶液，可作为食品增稠剂。茁霉胶酶能将它水解为麦芽三糖。用茁霉胶制成的薄膜为水溶性，不透氧气，对人体没有毒性，其强度近似尼龙，适合用于易氧化的食品和药物的包装。茁霉胶是人体利用率较低的多糖，在制备低能量食物及饮料时，可用它来代替淀粉。

（十一）α-葡聚糖

α-葡聚糖为右旋糖苷，它是由α-D-吡喃葡萄糖残基通过α-（1→6）糖苷键连接起来的多糖。该多糖是肠膜状明串株菌合成的高聚体。

α-葡聚糖易溶于水，溶于水后形成清晰的黏溶液。它可作为糖果的保湿剂，能保持糖果和面包中的水分，糖浆中添加α-葡聚糖，以增加其黏度；在口香糖和软糖中作胶凝剂，防止糖结晶的出现；在冰激凌中，它能抑制冰晶的形成；作新鲜和冷冻食品的涂料；在布丁混合物中，它能提供适宜的黏性和口感。