文/蔡云升
结冷胶（Gellan Gum）是美国Kelco公司八十年代继黄原胶之后开发的食品微生物多糖之一,其某些特性优于黄原胶,美国FDA和欧洲等国家都批准了结冷胶在食品中的应用。中国1996年也批准了结冷胶作为食品添加剂在食品中的应用。由于结冷胶可以在极低的用量下产生凝胶,在0.25%的使用量上就可以达到琼脂1.5%的使用量和卡拉胶1%的使用量的凝胶强度,现己逐步代替琼脂和卡拉胶在工业上的应用。目前琼脂和卡拉胶在食品工业中的世界用量约为50000-80000吨,中国约15000-25000吨。如果20%用结冷胶代替琼脂和卡拉胶,则全世界用量约为10000吨。目前美国销到日本的结冷胶每年约2000吨.预测中国近年需求量能达到2000吨以上。目前除美国Kelco公司有年产5000吨的工厂外,现在我国河北、浙江两家也有生产结冷胶。由于结冷胶的独特性质,在食品工业中应用前景看好。
1.结构：
结冷胶（Gellan Gum）是一种从水百合上分离所得的格兰氏阴性菌—伊乐藻假单胞杆菌(Pseudomonas elodea)对碳水化合物进行纯种培养发酵后，经提取精制而得的多糖胶质，近乎白色粉末，是一种新型的全透明的凝胶剂。
结冷胶有两种存在形式:一种是天然的,另一种是低酰基的。 结冷胶的重复单元由四种糖单位组成,依次为β(1-3)-D-葡萄糖、β(1-4)-D-葡萄糖醛酸、β(1-4)-D-葡萄糖、α(1-4)-L-鼠李糖,因此,结冷胶具有双螺旋结构。天然型结冷胶和低酰基型结冷胶的主要区别是:天然型的每个重复单元上平均有一个酰基在β(1-3)-D-葡萄糖上,这酰基有两类,一是乙酰基,另一是甘油基,甘油基的平均比例是乙酰基的两倍。 乙酰基接在第六个碳原子上,而甘油基则接在第二个碳原子上。对于低酰基型的,其分子上的酰基部分或全部被脱除,普通所指的结冷胶则是指脱除乙酰基的结冷胶。
2.特性：
结冷胶是一种线形聚合物,由于天然型结冷胶的主链上接有酰基,使所形成的凝胶柔软、富有弹性而且粘着力强,与黄原胶和刺槐豆胶的性能相似。与之相反,低酰基型的凝胶具有强度大、易脆裂的特性,与卡拉胶和琼脂的特性相似。工业上常用的是低酰基型的结冷胶。
结冷胶当有电解质存在时可形成凝胶,在结冷胶的热溶液中加入一定量的电解质(通常为钙、镁盐)冷却后得到凝胶。结冷胶在去离子水中加热至70-75℃水化。如需凝胶,则可在该温度或大于该温度时加入电解质,这时尚不形成凝胶,一直冷却至40-50℃方能形成凝胶。钙离子的最适浓度为4-6mmol,这种凝胶再加热时不会熔化,钠盐和钾盐也可导致凝胶,但其所需浓度约大25倍,且这类凝胶是热可逆的。如要使结冷胶溶于含有无机盐的自来水中,则需加入螯合剂,如柠檬酸钠或柠檬酸氢钠,螯合剂可与水中的钙、镁离子结合成复合物,以避免水中的盐类阻止结冷胶的水化。
结冷胶的特点是在极低的用量下（0.05%）即可形成澄清透明的凝胶,其用量通常只是琼脂和卡拉胶的1/2-1/5,通常用量为0.1%-0.3%。应用时,如果水中的钙离子含量超过0.004%,就应使用柠檬酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠等螯合剂,其用量还需考虑体系中形成凝胶需要的钙、镁等二价离子浓度。螯合剂控制凝胶强度的机理与海藻酸盐一致。钙离子通常选择在中性pH值下只能微溶的二水硫酸钙,采用干法与柠檬酸钠等螯合剂并与结冷胶一起混合,溶解于冷水中并加热使其充分水化后,再趁热加入柠檬酸。由于酸性条件下二水硫酸钙的溶解度加大,有效钙离子随时间不断加大,使得冷却后形成的凝胶强度不断上升.使用螯合剂还能使结冷胶溶解于含60%的蔗糖或高果糖浆的热溶液中,体系中含有蔗糖有助于提高结冷胶的透明度。
温度上升时结冷胶溶液粘度迅速下降,但冷却后粘度又能完全恢复,当温度降低到体系的凝胶形成温度后即能迅速形成凝胶,结冷胶的凝胶形成温度取决于胶浓度及盐离子浓度,可在30-50℃ 以上,离子浓度增加导致凝胶形成温度上升,同时也使凝胶强度增大,但超过一定范围后（与离子种类有关）凝胶强度开始下降,与琼脂凝胶类似,结冷胶也有凝胶温度与融化温度之差, 融化温度值也与体系中的离子浓度及种类有关,其范围在70-130℃之间,使用含钙离子0.03% 的0.2% 结冷胶溶液,凝胶的融化温度就可高达120℃ 以上。
结冷胶在酸性产品中也很稳定,而以pH4-7.5条件下性能最好。贮藏时其质构不受时间和温度的变化而变化。凝胶富含汁水,具有良好的风味释放性,是一种脆性胶,对剪切力非常敏感,食用时有入口即化的感觉。由此可见,结冷胶形成的凝胶有良好的稳定性,耐酸、耐高温、热可逆,还能抵抗微生物及酶的作用.在高压蒸煮和烘烤条件下都很稳定。
结冷胶与其它胶类的配伍性,在复配时,刺槐豆胶、瓜尔豆胶、CMC、黄原胶等非凝胶性水溶胶,对结冷胶凝胶体组织特性无明显影响。但如加入明胶、黄原胶与刺槐豆胶的混合物、淀粉等凝胶性水溶胶时,可使质构发生明显变化。如当结冷胶、黄原胶、刺槐豆胶以2:2:1进行复配后所制得的凝胶体,其脆度由20%增至40%,而模量则由350kPa下降至80kPa。
综上所述可将结冷胶的特性与功效归纳如下表
3．饮料中的应用
结冷胶与其它食品胶复配可用于制备隐型饮料、胶化汽水、果味爽等饮料产品。还可用于制备珍珠胶粒,生产果粒悬浮饮料,与用海藻胶制成的胶粒不同,用结冷胶复合胶制成的胶粒口感滑韧,品质稳定,可制成不同颜色和风味的胶粒,而且胶粒中的颜色和风味不会扩散到饮料溶液中去。装在透明的玻璃瓶或塑料瓶中色彩鲜艳,富有新意,对儿童和青年消费者有很大的吸引力.2003年我国软饮料产销量达2374.4万吨，其中果汁和果汁饮料近310.8万吨。含乳饮料、植物蛋白饮料、固体饮料和茶饮料等品种占20%的份额近480万吨，但产值却占饮料总产值的42%，利税总额占饮料总计的47%，说明后者利润空间较高，对结冷胶的价格承受能力也较高，估计在这一领域目前对结冷胶的需求约500吨。
饮料中的应用实例列举如下：
实例1. 隐型饮料配方: 复合胶 0.25% 氯化钙 0.06% 水 99.71%
制法:将复合胶在不断搅拌下加入水中,加热至90℃,保温3-5分钟,加入氯化钙溶液（预先溶解好），冷却，待形成凝胶后搅碎成所需大小的颗粒。灌注一定量的胶粒于空瓶中（添加量15-20%）,加入果汁,封口、灭菌后即制成含胶粒的果汁饮料.
实例2.胶化汽水配方：蔗糖10.5% 复合胶0.055% 柠檬酸 0.12% 香精 0.1% 氯化钙 0.06% 苯甲酸钠 0.016% 加水至100%。
制法:(1)将复合胶加适量水边搅拌边加热至85-90℃，保持5min，使其充分水化；(2)将蔗糖加水溶解配制成浓度为18%的糖液、脱色过滤备用；(3)将溶解的复合胶与糖液加入配料缸，同时加入苯甲酸钠溶液和适量香精搅拌混合均匀，进入混合机冲入CO2气体；(4)将氯化钙、柠檬酸溶液预先加入清洗过的空瓶中，在灌装机上再加入上述冲入CO2气体的糖液，然后进行封盖、摇匀即得成品。
实例3.果味爽饮料配方：蔗糖10.0% 复合胶0.25% 柠檬酸 0.18% 香精 0.1% 氯化钙 0.06% 苯甲酸钠 0.016% 加水至100%。
制法：将复合胶用5-10倍的糖预混在不断搅拌下加入水中,加热至90℃,保温3-5分钟,加入氯化钙和柠檬酸溶液（预先溶解好），加香灌装、封盖。
实例4.胶粒悬浮饮料
1)珍珠胶粒
配方：蔗糖10% 复合胶0.98% 柠檬酸0.18% 水98.84%
制法：将复合胶与5-10倍的蔗糖预混，加入不断搅拌的水中，加热至70℃、加入剩余的糖，继续加热至90-95℃，保持5min；冷却至40℃左右，滴入浓度为5%的氯化钙水溶液中，成为直径3-5mm的胶粒小球。胶粒浸泡1hr左右取出，彻底洗净、沥干备用。
2)胶粒悬浮液
配方：蔗糖11% 胶粒2% 柠檬酸0.2% 复合胶0.35% 香精0.10% 水96.35%
制法：将复合胶与5-10倍的蔗糖预混，加入不断搅拌的水中，加热至70℃、加入剩余的蔗糖，继续加热至90-95℃，保持5min,然后打入装有搅拌装置的缓冲缸内；加入预先溶解好的柠檬酸 ；在搅拌下加入2%左右的胶粒、加香精、装瓶，然后在85℃下杀菌15min,冷却即得胶粒悬浮饮料。
本产品的特点可制得各种色彩胶粒，并均匀分散、悬浮于饮料中，饮料舒滑爽口、不粘不稠，所含胶粒细腻滑嫩。
实例5.明列子悬浮饮料
配方：蔗糖6.4% 明列子0.4% 复合胶0.35% 柠檬酸0.16% 柠檬酸钠0.06% 山梨酸钾0.04% 水92.59%
制法：将明列子放于热水中煮至浮起、捞出、水洗冷却，降至室温即可使用；将复合胶与糖预混，加入水中、边搅拌边加热至90-95℃，使复合胶完全溶解；将处理好的明列子加入饮料瓶中、121℃、15min杀菌；冷却至室温，将瓶子倒置、隔天摇一摇，产品即有悬浮效果。
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