阿拉伯膠的結(jié)構(gòu)組成與物理化學(xué)特性

親水性膠體每年在市場(chǎng)上所占據(jù)的份額大約為25億美元。它具有一系列功能特性，例如：粘稠性，凝膠性和穩(wěn)定性等使得食品和飲料擁有誘人的口感和穩(wěn)定的性能。近幾年來(lái)，親水性膠體在低脂肪、無(wú)脂肪和低熱量食品中也有著廣泛的應(yīng)用。阿拉伯膠是目前上為廉價(jià)而又廣泛應(yīng)用的親水膠體之一，是工業(yè)上用途廣的水溶性膠，廣泛用作乳化劑、穩(wěn)定劑、懸浮劑、粘合劑、成膜劑等，同時(shí)由于應(yīng)用技術(shù)的日趨成熟及應(yīng)用的不斷增加，在亞洲尤其是在中國(guó)，市場(chǎng)對(duì)阿拉伯膠的需求也獲得大幅度上升，阿拉伯膠已經(jīng)成為在我國(guó)食品工業(yè)中應(yīng)用得為廣泛的膠體之一。
　　一、阿拉伯膠的結(jié)構(gòu)組成
　　阿拉伯膠(ArabicGum)是非洲豆科類(lèi)植物的分泌產(chǎn)物，是金合歡屬(Acacia)中的各種樹(shù)的樹(shù)皮割流所得的滲出物。迄今為止，發(fā)現(xiàn)的金合歡樹(shù)種類(lèi)已達(dá)1100多種，在這一千多種豆科植物中，大多數(shù)都能在   條件下分泌   量的樹(shù)膠。主要的品種有阿拉伯樹(shù)(AcaciaSenegal)、華美相思樹(shù)(AcaciaLaetia)等，但商品阿拉伯膠中的80%來(lái)自于阿拉伯樹(shù)。   阿拉伯膠塊多為淚珠狀，略透明的墟拍色，無(wú)味可食。精制膠粉則為白色；阿拉伯膠約由的多糖和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)。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。其主鍵由(1→3)鍵合的β-D一半乳糖基，側(cè)鍵有長(zhǎng)2~5個(gè)單位的(1→3)-β-D一半乳糖基，由(1→6)鍵合在主鍵上。主鍵和側(cè)鍵上均可鍵合有α-L-呋喃阿拉伯糖、α-L-吡喃阿拉伯糖、α-L-鼠李糖、β-D-葡萄糖醛酸和4-1-甲基-β-D-葡萄糖醛酸基。分子量為10萬(wàn)~30萬(wàn)不等。阿拉伯膠是一種含有鈣、鎂、鉀等多種陽(yáng)離子的弱酸性多糖大分子，在結(jié)構(gòu)上還連有2%左右的蛋白質(zhì)；不同金合歡樹(shù)獲得的阿拉伯膠，單糖比例各有差異。阿拉伯膠能與大部分   膠和淀粉相互兼容。雖然阿拉伯膠中2%蛋白質(zhì)所占的量不多，但它作為乳化劑的功能是的。蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵的形式與多糖聯(lián)結(jié)，目前對(duì)這種鍵的性質(zhì)尚不清楚。
　　二、阿拉伯膠的物理化學(xué)特性
　　在所有一般的商品膠(未水解的)中，阿拉伯膠水溶液的粘度是低的，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)，制備30%~50%濃度的水溶液非常容易。它具有高度的水中溶解性及較低的溶液粘度，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。25%的溶液粘度約在90~140cP之間，溶液pH值一般在4~5，pH值在2~10范圍內(nèi)變化對(duì)其膠溶液的性狀影響不大。溶液濃度在40%以下仍呈牛頓流體；40%以上則開(kāi)始表現(xiàn)出假塑性流體特性。阿拉伯樹(shù)膠是一種水溶性的多糖物質(zhì)，屬水合膠體一族。阿拉伯樹(shù)膠的平均分子量在350000，它的溶液有牛頓膠體的表現(xiàn)。在切變率發(fā)生變化時(shí)，其粘度幾乎不變。這類(lèi)現(xiàn)象通常我們只有在低分子量的溶液、鹽溶液或純水中看到。但在制備流體的阿拉伯樹(shù)膠溶液時(shí)，濃度甚至可以達(dá)到50%。阿拉伯樹(shù)膠的性質(zhì)與其它水合膠體，如瓜爾豆膠和瓊脂類(lèi)等有極為明顯的不同。一般來(lái)說(shuō)，阿拉伯樹(shù)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(lái)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)，竣酸基團(tuán)的離子化作用受到，結(jié)果就趨向于膠凝或沉淀。然而，一個(gè)多糖類(lèi)物質(zhì)怎樣能起到乳化劑的作用呢了在水包油溶液中，似乎阿拉伯半乳聚糖蛋白中的蛋白鏈接受了油相，而阿拉伯半乳聚糖成分則與親水成分結(jié)合。總而言之，阿拉伯半乳聚糖在阿拉伯樹(shù)膠的穩(wěn)定性功能上，也起到了至關(guān)重要的作用，以阿拉伯半乳聚糖蛋白的乳化穩(wěn)定性遠(yuǎn)比全阿拉伯樹(shù)膠的乳化穩(wěn)定性差得多，就可清楚地解釋。
　　另外，阿拉伯膠作為已知所有水溶性膠中用途廣泛的膠，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)均可和竣甲基纖維素(CMC)相配伍使用。