高酰基结冷胶特性的发展现状结冷胶是继黄原胶之后美国Kelco公司于20世纪80年代开发的新一代微生物多糖,它是在有氧条件下由少动鞘脂单胞菌产生的。1988年,日本批准在食品中使用,1992年获得FDA权威论证,欧共体1994年正式列入食品安全代码(E-418),我国1996年也批准其作为食品增稠剂、稳定剂使用。不管在溶胶还是凝胶状态下,结冷胶都能呈现出优越的流变特性和功能特性。目前,市售商品化结冷胶主要有高酰基结冷胶和低酰基结冷胶二种,但由于两者的不同结构导致流变及功能特性上的差异。在过去的20年中,国内外侧重对低酰基结冷胶特性及其应用进行研究,如采用光散射法、流变测定法、核磁共振法、差示扫描量热法等研究低酰基结冷胶的特性。而对高酰基结冷胶的研究较少,尤其对其发酵后处理方法及理论特性研究相当匮乏使得其在食品及其他领域没有得到广泛的应用。本文综述了高酰基结冷胶的特性并对其在食品工业中的应用前景进行展望。1高酰基结冷胶的结构经少动鞘脂单胞菌发酵后未经脱酰基处理所得的即为高酰基结冷胶。经甲基化分析和核磁振(NMR)分析结果表明,高酰基结冷胶分子主链上重复单元由4种糖单位组成,依次为(1,3)β-D-葡萄糖、β(1,4)-D-葡萄糖醛酸、(1,4)β-D-葡萄糖、(1,4)α-L-鼠李糖,高酰基结冷胶的分子模式如图1所示[3]高酰基结冷胶的每个重单元上平均有1个酰基在(1,3)β-D-葡萄糖上,这种酰基分为乙酰基和甘油酰基两类,分别接在葡萄糖残基的第6个碳原子和第2个碳原子上,甘油酰基的平均比例是乙酰基的两倍。由于分子中乙酰基和甘油酰基的存在使得高酰基结冷胶与低酰基结冷胶呈现不同的凝胶特性。2高酰基结冷胶的凝胶机理高酰基结冷胶分子在加热时呈分散的无规则线团形式,冷却时相邻的键间进一步形成规则的双螺旋二聚体,通过氢键或范德化作用力形成分子交联体,即形成凝胶。据报道,高酰基结冷胶凝胶机理有两种情况,一种是传统模型(如图2a所示),即无规则聚合物链连接形成显著的接头区域,在这种模型中,分子间双螺旋结构交联形成规则的晶状接头区域,离子键可以稳定这种接头区域。另一种是纤维状模型(如图2b所示),天然多糖由于本身的非均质性、链长及程度不同的分支,使得分子结构较为复杂,基于光学扫描和原子力显微镜的研究,认为该种凝胶机制是通过延伸或分叉形成纤维状、绞线性的网络结构。酰基含量增加可以促进边与边的分子间交联,但一般认为尾与尾型交联在形成网络结构时起主导作用。高酰基结冷胶中的甘油酰基和乙酰基没有阻碍双螺旋结构的形成,反而有助于稳定双螺旋结构,但形成凝胶必须有双螺旋间的聚合交联,这就是酰基起影响作用之所在。甘油酰基阻碍了双螺旋链间的接近聚合,在宏观上表现为凝胶性质的减弱或改变,而乙酰基在促凝胶阳离子存在时,通过空间位阻效应抑制尾与尾型分子间交联,导致胶体体系的非均质性。3高酰基结冷胶的特性3-1-1溶胶特性结冷胶溶于水后,分子之间会自动聚集形成双股螺旋结构,双螺旋进一步聚集可形成三维网状结构。但是有研究表明,高酰基结冷胶溶胶体系在较高温度下不稳定,可能是因为在高温下双螺旋二聚体或其他的分子交联只是暂时的,通过快速的解离再重新交联导致了体系的不稳定。离子对溶胀温度有很大的影响,钠离子会增加溶胀温度,热溶液的黏度比低酰基结冷胶高,在pH为7的中性条件下十分稳定,在酸性pH为315条件下高酰基结冷胶可被水解。高酰基结冷胶分散在冷水中时能呈现极高的黏度,但对盐溶液较为敏感,这就在一定程度上限制了高酰基结冷胶作为增稠剂的应用。同时高酰基结冷胶溶胶还具有很高的触变性。运用原子力显微镜可以观察到不同酰基含量的结冷胶分子结构。结冷胶的弹性以及双螺旋二聚体的稳定性随着酰基含量的增加而增加,甘油酰基所起的作用大于乙酰基。这是由于甘油酰基在羧基内部或附近使二聚体结构显得松散,但同时它又能形成新的内氢键以稳定双螺旋结构。而乙酰基由于空间位阻效应使分子交联作用疏松导致弱凝胶的形成,但这一效应没有干扰到双螺旋结构的形成。3-1-2溶胶-凝胶转变特性溶胶凝胶转变机制决定了高酰基结冷胶的凝胶性质,如结构稳定性以及流变特性。高酰基结冷胶酰基含量不同,溶胶凝胶转变特性亦不同,酰基含量越低,温度滞后现象越明显,...