專利名稱：改性吉蘭糖膠的組合物、制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有特定效果的新型改性吉蘭糖膠(gellan gum)組合物以及吉蘭糖膠的改性方法。本發(fā)明也涉及用于食品或非食品領域的含吉蘭糖膠的產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，以及由這種新型改性吉蘭糖膠構成的含糖膠產(chǎn)品。
糖膠又稱氫化膠體，是多糖類物質。多糖是單糖結構單元的聚合物，自1900年左右就已使用。糖膠的應用在整個20世紀尤其是過去40年中一直增加，今天它們已應用于各種產(chǎn)品和工藝中。某些微生物能夠生產(chǎn)性質不同于傳統(tǒng)來源糖膠的多糖。這種微生物生產(chǎn)的多糖的最好實例就是黃原膠。最近公布的實例是魏蘭糖膠(welan gum)、鼠李膠(rhamsan)和吉蘭糖膠(gellan gum)。
于1978年首次發(fā)現(xiàn)的吉蘭糖膠是由Sphingmonas Elodea[過去叫伊樂藻假單胞菌(Pseudomonas Elodea)]類菌株，尤其是ATCC31461菌株[Kang,K.S.等，EP12552；USP4326052、4326053、4377636以及4385125]生產(chǎn)的。工業(yè)上這種糖膠是由在含適當碳源、有機和無機氮和磷源以及適當微量元素的培養(yǎng)基上含水培養(yǎng)微生物所得的細胞外產(chǎn)品。發(fā)酵是在無菌狀態(tài)下進行的，嚴格控制通氣、攪拌、溫度和pH值[Kang等，Appl.Environ.Microbiol.,43,(1982),1086]。發(fā)酵完成后，在回收糖膠之前，將所產(chǎn)生的粘稠培養(yǎng)液用巴氏法殺死活細胞。有幾種辦法回收糖膠。直接從培養(yǎng)液中回收的糖膠為天然或高?；鵞HA]形式；經(jīng)過堿脫?；幚砗蠡厥盏奶悄z為低?；鵞LA]形式。已發(fā)現(xiàn)糖膠中存在的?；鶎ζ湫再|影響顯著。
組成吉蘭糖膠的糖類是摩爾比2∶1∶1的葡萄糖、葡糖醛酸和鼠李糖。它們聯(lián)結在一起得到線性四糖重復單元的基本結構[O’Neill M.A等，Carbohydrate Res.,124,(1983),123和Jansson,P.E.等，Carbohydrate Res.,124,(1983),135]。在天然或高?；鵞HA]形式中，存在兩種酰基取代基乙酸基和甘油酸基。兩種取代基分布在相同的葡萄糖殘基上，平均來說，每個重復單元上有一個甘油酸基，每兩個重復單元上有一個乙酸基。而在低?；鵞LA]形式下，?；幻摮玫交旧蠜]有這樣基團的線性重復單元。光散射和特性黏度測量表明，低?；鵞LA]糖膠分子質量約為5×105道爾頓[Grasdalen,H.等，CarbohydratePolymers,7,(1987),371]。X光衍射分析表明，吉蘭糖膠以三重、左旋、平行雙螺旋形式存在[Chandreskaran等,Carbohydrate Res.,175,(1988),1:181,(1988),23]。
低?；鵞LA]吉蘭糖膠，在有促進膠凝作用的陽離子，特別是象鈣、鎂這樣的二價陽離子存在的條件下，冷卻形成凝膠體。所形成的凝膠體硬而且脆。高?；鵞HA]吉蘭糖膠在形成凝膠體時無須陽離子存在，所形成凝膠體的結構和流變學特性很大程度上受?；〈绊?，因此高?；鵞HA]吉蘭凝膠體的性質明顯有別于低?；鵞LA]吉蘭凝膠體。高?；鵞HA]凝膠體一般是軟而有柔性，沒有熱滯后現(xiàn)象。
低?；鵞LA]吉蘭糖膠的典型膠凝溫度為30～50℃，這取決于所存在的陽離子的性質和濃度。高?；鵞HA]吉蘭糖膠的典型膠凝溫度為70℃左右。高?；鵞HA]吉蘭糖膠的較高膠凝溫度，在某些應用中可能有好處，例如防止水果漂浮用的水果填充劑(fruit fillings)。然而在其它應用中，例如即食果凍和糖果，較高的膠凝溫度可能在沉淀之前帶來預膠凝問題。
通過適當混合高、低?；m糖膠，可以得到很寬范圍的凝膠結構。然而，已證實[HA]、[LA]糖膠混合物在與各單個組分相應的溫度下會顯示出兩種不同構象的轉換[Morris,E.R等，CarbohydratePolymers,30,(1996),165-175]。但沒有發(fā)現(xiàn)形成[HA]、[LA]兩種分子都存在的雙螺旋的跡象。這說明在混合體系中仍然存在與高?；鵞HA]吉蘭糖膠高膠凝溫度相關的問題。
已經(jīng)證實，在回收時采用氫氧化鉀這類強堿的處理條件，對吉蘭糖膠組合物和流變學性質均有影響[Baird,J.K.,Talashek,T.A.，和Chang，H.,Proc.6th International Conference on Gums and Stabilisers forthe Food Industry,Wrexham,Clwyd,Wales.July 1991-Phillips G.O.等主編，IRL出版社出版，OUP(1992),479-487]。這意味著在糖膠回收工藝中，采用強堿處理控制酰基含量，可能導致結構的多樣化。但是，迄今這種觀察結果并未導致在工業(yè)規(guī)模實現(xiàn)這種控制。因此，可以買到的吉蘭糖膠仍然只有兩種形式，即[HA]和[LA]。
吉蘭糖膠在食品工業(yè)和非食品工業(yè)有著廣泛的應用，除[HA]、[LA]基本形式外，還希望有各種供應形式，即各種中間體形式，而不是混合物。這樣的新型吉蘭糖膠在當前尋找適當?shù)拿髂z替代物方面有潛在的用途。
本發(fā)明提供了一種吉蘭糖膠組合物，它包含葡萄糖殘基線性四糖重復單元的結構，其中某些殘基聯(lián)結乙酸基和/或甘油酸基取代基團，且乙酸基取代基與甘油酸基之比至少是1。
應該注意到，上述Baird等人的參考文獻并未公開乙酸基/甘油酸基之比大于1的吉蘭糖膠組合物。
乙酸基取代基和甘油酸基取代基之比最好高于1.1。
本發(fā)明進一步提供了一種通過改變?；慷鴮m糖膠進行改性的方法，該方法包括用弱堿處理糖膠的步驟，所用弱堿的量及處理的條件可明顯地改進形成凝膠的性質和流變學行為。
當用適當?shù)娜鯄A進行處理后，吉蘭糖膠組合物可能包括葡萄糖殘基線性四糖重復單元的基本結構，其中某些葡萄糖殘基聯(lián)結乙酸基取代基和/或甘油酸基取代基團，每個線性四糖重復單元聯(lián)結乙酸基取代基和/或甘油酸基取代基的總量至少是1，乙酸基取代基和甘油酸基取代基之比至少是1.1；或者每個線性重復單元上總?；〈鶊F大于0.4而小于1，而乙酸基取代基和甘油酸基取代基之比至少是2。
按照本發(fā)明，我們進一步提供了一種生產(chǎn)含吉蘭糖膠產(chǎn)品的方法，其包括如下步驟(1)用一定量弱堿處理糖膠，通過改變酰基含量而對吉蘭糖膠進行改性，在此條件下糖膠的膠凝性質和流變學行為可以在相當可觀的范圍內改善；(2)在形成含吉蘭糖膠產(chǎn)品的過程中促使改性糖膠形成凝膠。
雖然現(xiàn)有技術并未公開類似本發(fā)明的吉蘭糖膠組合物，但是人們已經(jīng)知道用強堿處理天然吉蘭糖膠，在一定條件下可以如本發(fā)明一樣產(chǎn)生改性吉蘭糖膠。
弱堿一般是指在溶液中不能完全解離的堿。該術語定義見《Usborne圖解化學詞典(The Usborne Illustrated Dictionary of Chemistry)》一書第38頁(該書由Tony Potter and Corrine Stockley主編，ISBN0860208214；Usborne出版公司出版，1986年版)“一種在水中僅部分離子化的堿，這種堿只有部分分子可以解離形成羥基離子，得到弱堿性溶液”。弱堿逐步離解，可以有效計量出其堿度隨時間的變化。
本發(fā)明改性方法中的弱堿處理可采用任何弱堿?？梢允褂玫木唧w的弱堿包括磷酸鹽，例如焦磷酸四鈉(TSPP)、焦磷酸四鉀(TPPP)、三磷酸鉀(PTPP)、三磷酸鈉(STPP)、磷酸三鈉(TSP)和磷酸三鉀(TPP)；堿金屬碳酸鹽，例如碳酸鈉和碳酸鉀；堿金屬碳酸氫鹽，例如碳酸氫鈉和碳酸氫鉀。也可以使用弱堿混合物，或者弱堿與氫氧化鈉、氫氧化鉀一類強堿混用。在與弱堿混合使用時，所用的強堿的數(shù)量取決于改性方法的類型。當使用碳酸鹽或碳酸氫鹽作為弱堿時，它們幾乎不增加最終產(chǎn)品中的灰分含量，這在某些情況下是理想的性質。
改性方法中采用弱堿處理能夠控制糖膠的?；偭俊＿@種處理也能改變聯(lián)結到糖膠線性四糖骨架結構上的乙酸基和甘油酸基取代基之間的比例關系，因為弱堿處理在逐步減少糖膠的?；康倪^程中，能夠優(yōu)先釋放甘油酸基。弱堿處理導致糖膠中?；匆宜峄透视退峄鶅烧吆慷紲p少，但增加了乙酸基的比例。這種處理可以使糖膠中甘油酸基部分減少或全部脫除而留下一定比例的乙酸基。本發(fā)明改性方法能夠生產(chǎn)一定范圍的糖膠，即可以定制糖膠，能生產(chǎn)性質介于[HA]、[LA]兩種形式糖膠之間的各種糖膠。更好的處理由于選擇性脫除甘油酸基而得到乙酸基比例提高的糖膠。用強堿處理糖膠也能使?；坑兴鶞p少，使乙酸基和甘油酸基之間的比例有所增加。但是，強堿的效果大大不如弱堿。用弱堿處理產(chǎn)生對?；孔饔酶鼜姷男Ч?，可大大影響糖膠性質即流變學特性和固化溫度。
本發(fā)明改性方法可以應用于吉蘭糖膠生產(chǎn)過程中或者食品或非食品應用的過程中。這種處理可以在發(fā)酵培養(yǎng)液或再水合吉蘭糖膠溶液中進行。處理所用的弱堿的優(yōu)選濃度取決于最終產(chǎn)品的所需性能。處理期間pH值一般降低，這減少了對酸中和步驟的需要，而該步驟在用強堿改性吉蘭糖膠時通常要采用。
影響本發(fā)明改性方法的主要參數(shù)包括弱堿的摩爾濃度、處理溫度和持續(xù)時間。無論使用那種弱堿，這些參數(shù)大體上對工藝有同樣的影響。一般來說，處理溫度和持續(xù)時間在堿濃度低時比在堿濃度高時影響小。為了使改性方法的操作令人滿意，可根據(jù)所需的結果適當調節(jié)各個參數(shù)。但是，這些參數(shù)的適當范圍為，溫度在80℃以上，優(yōu)選90～95℃；持續(xù)時間最高30分鐘，優(yōu)選5～20分鐘，最好在5～10分鐘。
適當?shù)娜鯄A摩爾濃度取決于所需產(chǎn)品的性質以及要處理的是發(fā)酵培養(yǎng)液還是再水合吉蘭糖膠溶液。處理發(fā)酵培養(yǎng)液時，適當?shù)哪枬舛确秶缦?1)對完全脫?；漠a(chǎn)品是20～40mM；(2)對固化溫度低的部分脫?；?、軟且有彈性的產(chǎn)品是2～10mM；(3)對中間結構的產(chǎn)品[見Baird等在Wrexham會議上的論文]是10～20mM。
處理再水合糖膠溶液時相應的摩爾濃度范圍分別是8～12mM、2～3mM和4～8mM。
弱堿濃度、溫度和處理持續(xù)時間的影響都表明改性工藝導致所得吉蘭糖膠凝膠產(chǎn)品的結構逐漸變化。隨著處理強度增加，凝膠結構從軟且有彈性(低模量、高屈服應變)變化到硬而且脆(高模量、低屈服應變)。隨著處理強度增加，凝膠體的脫?；潭纫蚕鄳闹饾u增加。
某些情況下，在生產(chǎn)含吉蘭糖膠產(chǎn)品的工藝中形成凝膠的步驟(2)所用的反應混合物中包括金屬離子，特別是象鈣離子這樣的二價陽離子是有利的。可是，在某些情況下，含乙酸基和如果有也很少的甘油酸基的糖膠，比其它糖膠表現(xiàn)出脫水收縮作用(即滲出水)降低的趨勢。如果需要，用檸檬酸之類中和的步驟也可以包括在改性工藝中。
本發(fā)明改性方法一般可以應用于高酰基[HA]吉蘭糖膠。這類糖膠通常是細菌需氧發(fā)酵的細胞外產(chǎn)品，所用細菌為Sphingmonas Elodea屬細菌，尤其為ATCC31461菌株，其在含適當碳源、磷源、有機和無機氮源以及微量元素的水性培養(yǎng)基中，于無菌狀態(tài)下適當控制充氣、攪拌、溫度和pH值，可生產(chǎn)這類糖膠。Kang等人曾敘述過合適的發(fā)酵方法[Appl.Environ.Microbiol.,43,(1982),1086]。發(fā)酵完成后所得到的粘稠培養(yǎng)液，在回收糖膠如用醇類沉淀之前，用巴氏法殺死活細胞。一種非常適宜的高?；鵞HA]糖膠是由位于美國加州圣迭戈的NutraSweet Kelco公司生產(chǎn)的“KELCOGEL”(注冊商標)LT100。
本發(fā)明提供了一種方法，能夠生產(chǎn)寬范圍改性吉蘭糖膠，包括此處特別要求保護的新型吉蘭糖膠組合物。這些吉蘭糖膠組合物在食品和非食品領域中有廣泛用途。
典型的食品應用包括糖果；果醬和果凍；配制食品；水基凝膠；餡料和布?。惶且?、糖霜和糖漿；乳制品；飲料；薄膜/涂層；寵物食品。
典型的非食品應用包括微生物培養(yǎng)基；室內除臭凝膠；膠囊和照相軟片；膜和纖維；個人保健品；牙科用品。
采用本發(fā)明改性方法處理后的部分脫酰基吉蘭糖膠有如下好處(1)降低膠凝溫度較低的膠凝溫度為制造者提供了更長的開放(未膠凝)時間，使產(chǎn)品更容易加工；(2)降低熔融溫度可使熔融溫度降低到接近明膠的熔融溫度(～30℃)；(3)改善凝膠特性與高酰基[HA]吉蘭糖膠相比，彈性降低而硬度提高。較之完全?；募m糖膠凝膠體，感官性能有所改善。與低酰基[LA]吉蘭糖膠相比，脆性小且硬度降低。可以制成從擬態(tài)明膠到類似于k-角叉菜聚糖(k-carrageenan)各種結構的凝膠體；(4)簡化制備工序本發(fā)明改性方法很容易作為特別是即食果凍、UHT乳制品、糖果和濃縮膠凍塊之類產(chǎn)品制造工序的一部分，或作為發(fā)酵培養(yǎng)液的處理過程；(5)單一膠凝溫度
盡管混合高?；鵞HA]和低?；鵞LA]糖膠可以得到各種結構，但這類體系中會出現(xiàn)與混合物單個組分相聯(lián)系的兩個凝膠點，并且已知這些混合物有脫水收縮現(xiàn)象。而采用本發(fā)明改性方法生產(chǎn)的部分脫?；m糖膠凝膠體只有單一膠凝溫度，而且無脫水收縮現(xiàn)象。
本發(fā)明用下列實施例進行詳細說明。實施例1 吉蘭糖膠脫酰基采用磷酸鹽作為弱堿下述方法說明如何用弱堿處理糖膠使高酰基[HA]吉蘭糖膠可以不同程度脫?；８啧；鵞HA]吉蘭糖膠“KELCOGEL”LT100(0.5％)在室溫下分散于事先溶解了不同數(shù)量弱堿的標準自來水中。采用CarriMed可控應力流變儀，以2℃/分的速度在不斷攪拌下將分散體從20℃加熱到90℃，然后再以同樣的速度從90℃冷卻到20℃。在冷卻期間采用動力振動法測量凝膠溫度。第二份分散體在加熱板上加熱到90℃。在熱溶液中加入檸檬酸進行中和，所加的量是溶液中弱堿量的兩倍。在用自來水適當補充蒸發(fā)損失后，樣品注模，進行結構分布分析(TPA)。在5℃隔夜放置后進行TPA分析。凝膠被壓縮到85％的應變。結構分布分析包括連續(xù)兩次壓縮自由靜置的凝膠[Boume,M.C.,(1978)“結構分布分析”，F(xiàn)oodTechnology,32,67-72]。
試驗結果膠凝溫度和凝膠結構取決于所用磷酸鹽的類型和濃度，它是每種作為弱堿的磷酸鹽相對強度的函數(shù)(表1)。試驗結果匯總于表2～4。
表11％磷酸鹽溶液的pH值
表2磷酸三鈉對0.5％高?；鵞HA]吉蘭糖膠凝膠體結構和膠凝溫度的影響
表3焦磷酸四鈉對0.5％高?；鵞HA]吉蘭糖膠凝膠體結構和膠凝溫度的影響
表4三磷酸鈉對0.5％高?；鵞HA]吉蘭糖膠凝膠體結構和膠凝溫度的影響
上述結果表明，每種情況下使用弱堿量增加，最初膠凝溫度明顯降低。但是從表2可以看出，當堿濃度超過6.1mM后，膠凝溫度保持基本不變。弱堿也影響凝膠的性質，諸如模量、硬度和脆性等，見表2～4。
表5磷酸三鈉對0.4％高?；鵞HA]吉蘭糖膠即食果凍的結構和膠凝溫度的影響
實施例3糖果用糖膠的制備吉蘭糖膠在堿性條件下水合降低熱粘度和母液預凝膠的趨勢，使糖料更容易注模。
成分 質量，g第一部分蔗糖149.0玉米糖漿(43DE) 159.0“KELCOGEL”F 3.75“KELCOGEL”LT100 1.00磷酸三鈉0.12～0.24檸檬酸三鈉二水合物 1.00磷酸二鈣二水合物0.13水 120.0第二部分蘋果酸 4.0檸檬酸鈉1.70色素和香料 適量水 20.0注上面的DE是葡萄糖當量；“KELCOGEL”F是以與“KELCOGEL”LT100的相同方式生產(chǎn)的澄清低?；鵞LA]吉蘭糖膠，但是在發(fā)酵和醇沉降之間增加了脫?；统吻宀襟E。
制備第一部分1)把吉蘭糖膠和磷酸三鈉與20g蔗糖混合并分散在冷水中，然后煮沸；2)將預熱的玉米糖漿加到熱糖膠溶液中；3)將磷酸二鈣二水合物和檸檬酸鈉與剩下的干蔗糖混合，并加到保持沸騰的熱母液中；4)沸騰到總可溶固體(TSS)約為72％；5)預先把酸、檸檬酸鈉、色素和香料溶解于第二份水中，然后加到第一份物質中；6)直接注入在淀粉模子中并在40～45℃烘制72小時。
最終總可溶固體含量約80％，pH值為3.75。實施例4 弱堿和強堿處理比較用同樣摩爾濃度的KOH、NaOH、K2CO3、K2CO3和磷酸三鈉(TSP)處理再生的高?；鵞HA]吉蘭糖膠樣品，然后比較其對?；潭群土髯儗W性質的影響。
試驗將高?；m糖膠(0.5％w/w)分散在預先溶入適量堿的標準自來水中。在均勻攪拌下將分散體加熱到90℃，然后按所加堿的濃度的兩倍立即加入檸檬酸中，進行中和。加入3體積的丙二醇使糖膠從溶液中沉淀出來，用540Whatman濾紙過濾回收。濾餅在55℃干燥過夜。
通過堿處理和醇沉淀的樣品的流變學性質將上述物質分散在去離子水中并在攪拌下加熱到90℃制得樣品。一旦完全水合，則加入適量0.05M CaCl2·6H2O，使最終凝膠中含適量鈣濃度。加入去離子水適當補充蒸發(fā)損失。在14mm高、29mm內徑的圓筒模內鑄成樣品，準備作壓縮試驗。在5℃儲存至少18小時后從模中取出凝膠樣品，并采用備有63mm直徑壓縮板的Instron4301多用測試儀，以0.85mm/s速度連續(xù)壓縮兩次，使壓縮到原有高度的15％(85％應變)。然后測量模量、硬度、脆性和彈性。
采用備有6cm平板、間隙0.5mm的CarriMed CSL2可控應力流變儀，通過動態(tài)振動追蹤凝膠的變形行為。樣品置于流變儀的平板上，用硅油(BDH DC200/200)覆蓋裸露的表面，使其保持熱度(90℃)且蒸發(fā)最小。樣品以2℃/分速度、1％應變和10rad/s頻率從90℃冷卻到20℃。然后立即在同樣條件下再加熱。
結果匯集在表6和表7中。
表6堿處理對吉蘭糖膠酰基化程度的影響
表7 含鈣2mM的0.5％凝膠的流變學性質
表6、7分別提供了用強堿和弱堿處理對吉蘭糖膠?；潭群土髯儗W性質影響的比較。它們對總?；亢鸵宜峄?甘油酸基(A/G)比例的影響有明顯區(qū)別。對脫除甘油酸取代基而言弱堿比強堿更有效，結果是可以制備(A/G)比較高的吉蘭糖膠產(chǎn)品。這使吉蘭糖膠產(chǎn)品可以通過弱堿處理獲得奇特的性質。
表8和9提供更詳細的比較。在低處理水平下，強堿和弱堿處理都提高A/G比(分別為～0.91和～1.15)，而弱堿影響更大，導致更低的膠凝溫度。例如，用2mM氫氧化物處理后，膠凝溫度為60℃左右，用2mM碳酸鹽處理后，膠凝溫度為41℃左右，而未處理的對照樣品膠凝溫度為70℃左右。兩種樣品都保持了未處理樣品的柔軟和彈性等結構特性。與弱堿處理樣品相比，用3mM KOH處理過的樣品有相同的總酰基含量(1.00)，但A/G比低(1.04)，表明較低的A/G比使凝膠膠凝溫度較高(51℃)。
表8 強堿和弱堿處理對吉蘭糖膠?；〈闆r的影響之比較
表9強堿和弱堿處理對0.5％w/w吉蘭糖膠流變學性質的影響之比較
注M=模量，H=硬度，B=脆性，A/G=乙酸基/甘油酸基*處理培養(yǎng)液對脫除甘油酸基來說，中等水平的堿比弱堿更有效。這導致樣品模量提高而脆性中等。A/G比的重要性可以通過比較其總酰基含量類似(0.63)、但A/G比低(1.52)的用5mM KOH處理過的樣品加以說明。這一樣品的結構更軟且更有彈性(模量低、脆性大)。
用弱堿脫?；扔脧妷A完全脫?；玫降漠a(chǎn)品更軟、更富彈性(模量低、脆性大)。這些差別可能是少量殘余乙酸基造成的。
上述試驗結果得出如下結論結論
1)在脫除甘油酸取代基時，弱堿(碳酸鹽或磷酸鹽)比強堿(氫氧化物)更有效；2)弱堿處理對降低膠凝溫度更有效。例如，用2mM氫氧化物處理的樣品，膠凝溫度為60℃左右，用2mM碳酸鹽處理的樣品，膠凝溫度為41℃左右，而未處理的對照樣品膠凝溫度為70℃左右；3)由于存在少量的殘余乙酸基，使得用弱堿脫?；扔脧妷A完全脫?；玫降漠a(chǎn)品更軟、更富彈性(模量低、脆性大)。
15kg培養(yǎng)液用表面刮磨、帶有蒸汽夾套的40升的鍋加熱到94℃。然后加1升適當濃度的弱堿并混合10分鐘。用3體積恒沸異丙醇(88％IPA/12％水)沉淀，并用20目篩網(wǎng)過濾回收吉蘭糖膠。用細濾布將濕物質擠壓到固含量約為40％。在對流式烘爐中于40℃干燥12小時，脫去殘余異丙醇。最終采用Wiley研磨刮刀研磨得到的纖維。
用未處理對照樣和KELCOGEL LT、KELCOGEL F比較蔗糖(0～60％w/w)和加鈣(0～14mM)對用改性吉蘭糖膠制備的0.5％w/w凝膠的膠凝溫度以及結構分布分析的影響。
KELCOGEL LT是完全脫?；⑽闯吻宓牡王；悄z。
此例用下述

圖1～3說明。
圖1是模量(Ncm-2)和鈣濃度(mM)的關系圖，說明鈣對于用30mM Na2CO3處理過的吉蘭糖膠培養(yǎng)液制備的0.5％w/w凝膠和KELCOGEL LT模量的影響。
圖2是脆性(％)和鈣濃度(mM)的關系圖，說明鈣對于用30mM Na2CO3處理過的吉蘭糖膠培養(yǎng)液制備的0.5％凝膠和KELCOGELLT脆性的影響。
圖3是模量(Ncm-2)和鈣濃度(mM)的關系圖，說明鈣對于0.5％w/w KELCOGEL F模量的影響。
試驗材料所評價的吉蘭糖膠樣品見表10。
表10
將糖膠(0.5％w/w)分散在去離子水中制備樣品，邊攪拌邊加熱到90℃，一旦完全水合，則加入適量0.1M CaCl2·6H2O，隨后加入蔗糖。加入適量去離子水補充蒸發(fā)損失。在熱的糖膠溶液中加入0.1％檸檬酸鈉和檸檬酸(0～0.09％)，制備不同pH值的凝膠。在14mm高、29mm內徑的圓筒模內鑄成樣品，準備作壓縮試驗。在5℃下至少儲存18小時后從模中取出凝膠樣品，并采用備有直徑63mm壓縮板的Instron4301多用測試儀，以0.85mm/s速度連續(xù)壓縮兩次，將其壓縮到原有高度的15％(85％的應變)。然后測量模量、硬度、脆性和彈性。
采用備有6cm平板、間隙0.5mm的CarriMed CSL2可控應力流變儀，通過動態(tài)振動追蹤凝膠的膠凝行為。樣品置于流變儀的平板上，用硅油(BDH DC200/200)覆蓋裸露的表面，使其保持熱度(90℃)且蒸發(fā)最小。樣品以2℃/分速度、1％應變和10rad/s頻率從90℃冷卻到20℃。然后立即在同樣條件下再加熱。
結果說明如下。
結果蔗糖的影響添加蔗糖對樣品流變學的影響匯總在表11、12中。以0.5％w/w糖膠濃度在去離子水中制備凝膠，不添加鈣。所有經(jīng)過處理的樣品與未經(jīng)處理的對照樣品相比，其膠凝溫度和凝膠硬度都有所降低。一般來說，添加蔗糖會提高膠凝溫度和凝膠硬度，但令人感興趣的是，在含蔗糖60％的未經(jīng)處理的對照樣品中添加1mM鈣，則導致凝膠化完全破壞。一般認為，低?；m糖膠對鈣的耐受性會由于添加糖而大大降低，這一結果對高酰基吉蘭糖膠和部分?；募m糖膠也同樣正確。
表11蔗糖對從吉蘭糖膠樣品制備(以0.5％w/w糖膠濃度在去離子水中制備凝膠，不添加鈣)的凝膠性質的影響
表12蔗糖對從吉蘭糖膠樣品制備(以0.5％w/w糖膠濃度在去離子水中制備凝膠，不添加鈣)的凝膠性質的影響
鈣的影響添加低濃度鈣(2mM)對凝膠性質的影響示于表13。在對照樣品和用5mM堿處理過的樣品中加鈣，提高了膠凝溫度和凝膠硬度，而且對模量、脆性和彈性沒什么影響。在用12.5mM堿處理過的樣品中加鈣，對膠凝溫度影響不大但對總體結構影響較大，因而導致模量和硬度增加而脆性和彈性降低。用30mM堿處理過的樣品中不加鈣則形不成凝膠。用30mM堿處理過的樣品研究鈣和蔗糖的聯(lián)合作用。與KELCOGEL LT作比較。鈣對凝膠模量和脆性的影響分別見圖1和圖2。
用30mM Na2CO3處理過的樣品幾乎沒有取代基，因此期待有類似于KELCOGEL LT的性質。圖1和圖2表明，與KELCOGEL LT相比，鈣有類似的影響，模量降低而脆性增加(凝膠更軟，柔性更好)。加蔗糖可降低獲得最佳模量所需的加鈣量，但添加60％蔗糖會導致凝膠模量明顯損失，這與KELCOGEL LT行為相同(圖3)。人們認為糖會抑制吉蘭聚集，從而得到更軟更柔的凝膠。
上述試驗導致如下結論結論1〕在回收吉蘭糖膠之前用弱堿處理吉蘭糖膠發(fā)酵培養(yǎng)液，可以得到與處理再生吉蘭糖膠同樣的好處，即·降低膠凝溫度·降低熔融溫度·改善凝膠特性·單一凝膠溫度表13 鈣對從吉蘭糖膠樣品制備(0.5％w/w糖膠濃度，去離子水)的凝膠性質的影響
實施例6濃縮果凍塊/干混甜食果凍濃縮果凍塊成分％蔗糖 22.5玉米糖漿(42DE) 22.5弱堿處理過的吉蘭糖膠0.8～1.5*檸檬酸鈉0.5～1.0檸檬酸 0.5～1.0乳酸鈣 0.0～0.5色素和香料適量水到100注*用5mM弱堿(TSP,Na2CO3)94℃下處理過10分鐘的吉蘭糖膠發(fā)酵培養(yǎng)液來制備制備1)將改性吉蘭糖膠與蔗糖和檸檬酸鈉混合，然后分散在水中；2)邊攪拌邊加熱到90℃，然后加入預先溫熱的玉米糖漿；3)將檸檬酸、色素、香料和乳酸鈣溶解在少量水中，添加到上述混合物中；4)注入模具中使其膠凝。
可采用凝膠∶水=1∶2～1∶3的比例，以水稀釋濃縮果凍塊，并加熱到95℃左右使其再熔融。當稀釋體系冷卻時形成凝膠，與明膠甜食果凍有類似的結構性質(表14)。
或者，改性吉蘭糖膠產(chǎn)品可以配制成可直接在熱水中配制的干混或即食甜食果凍，無論在水還是奶中。表14用濃縮果凍塊稀釋制造的甜食果凍結構比較(55％蔗糖、1.2％吉蘭糖膠，按凝膠∶水=1∶2.66稀釋)
吉蘭樣品1用從5mMTSP處理的發(fā)酵培養(yǎng)液中回收的吉蘭來制備；吉蘭樣品2用從5mMNa2CO3處理的發(fā)酵培養(yǎng)液中回收的吉蘭來制備。實施例7吉蘭糖膠凝膠體的冷卻和加熱曲線用下述物質制備含2mM鈣的0.5％w/w吉蘭糖膠凝膠(1)未處理高?；m糖膠；(2)以5.44mM STPP在90℃處理過的吉蘭糖膠。
圖4a)和b)表示本發(fā)明的處理過程所得產(chǎn)品的分布和匯總對各種吉蘭糖膠凝膠的影響。
各實施例特別是實施例4說明強堿和弱堿對高?；m糖膠凝膠影響的主要區(qū)別。
本試驗說明用例如磷酸鹽和碳酸鹽等弱堿在高于糖膠螺旋轉換溫度下處理再生高?；m糖膠或天然培養(yǎng)液，可以優(yōu)選脫除甘油酸取代基。乙酸基/甘油酸基(A/G)之比的增加，導致流變學性質改善。特別是，能生產(chǎn)具有高?；m軟而有彈性結構特性的、且顯著降低膠凝溫度的吉蘭糖膠凝膠。此外，在這些溫和條件下脫?；a(chǎn)的低?；m，其形成的凝膠體脆性增加(更有彈性)。采用弱堿可能導致對其結果有動力學影響的緩慢反應。
權利要求
1.一種通過改變?；慷鴮m糖膠進行改性的方法，其特征在于，該方法包括用弱堿處理糖膠的步驟，弱堿的用量和處理的條件可以明顯地改善該糖膠形成凝膠的性質。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所用的弱堿為焦磷酸四鈉、焦磷酸四鉀、三磷酸鉀、三磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸三鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉和/或碳酸氫鉀。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所用的弱堿的摩爾濃度為2～12mM。
4.如權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，用摩爾濃度為2～30mM的弱堿處理發(fā)酵培養(yǎng)液。
5.如權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，用摩爾濃度為2～12mM的弱堿處理再水合的糖膠溶液。
6.如權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，處理的溫度為80～95℃和/或處理的時間為0.5～20分鐘。
7.前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述的吉蘭糖膠是Sphingmonas Elodea菌需氧發(fā)酵的細胞外產(chǎn)品。
8.一種吉蘭糖膠組合物，它包括葡萄糖殘基線性四糖重復單元的結構，其中某些葡萄糖殘基上連接有乙酸基和/或甘油酸基取代基，其特征在于，乙酸基取代基與甘油酸基取代基之比至少為1。
9.如權利要求8中所述的吉蘭糖膠組合物，其特征在于，每個線性四糖重復單元所連接的乙酸基和/或甘油酸基取代基的總量至少是1，乙酸基取代基與甘油酸基取代基之比至少是1，或者每個線性四糖重復單元上所連接的取代基總量大于0.4而小于1，同時乙酸基取代基與甘油酸基取代基之比至少是2。
10.一種生產(chǎn)含吉蘭糖膠產(chǎn)品的方法，它包括下列步驟a)如權利要求1至7之一所述使吉蘭糖膠改性；然后b)在形成含吉蘭糖膠產(chǎn)品時使所說的改性糖膠凝膠化。
11.一種從權利要求8或9所述的吉蘭糖膠組組合物制得的含糖膠的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性吉蘭糖膠,在該糖膠中,每個線性糖類重復單元上的?；〈透视退峄〈目傰；恳约捌浔壤笥?。本發(fā)明還涉及一種用弱堿如鈉、鉀碳酸鹽或者適當?shù)牧姿猁}處理吉蘭糖膠從而改變其酰基含量的吉蘭糖膠改性方法。該方法能夠定制具有適當膠凝溫度和流變學性質的糖膠。本發(fā)明也要求保護含有這種糖膠的新型組合物。
文檔編號A23L1/05GK1312821SQ99809517
公開日2001年9月12日 申請日期1999年5月21日 優(yōu)先權日1998年6月10日
發(fā)明者格雷厄姆·斯沃恩, 陳幼龍, 尼爾·A·莫里森, 托德·塔拉什克, 羅斯·克拉克 申請人:孟山都有限公司