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沙蒿籽胶的特性与提取工艺

发布时间:2023-06-14 10:06:48人气:4630

在我国西北部宁夏、甘肃、陕西、新疆、内蒙古等省区的腾格里沙漠、毛乌素沙漠、巴丹吉林沙漠地区以及青海省等地生长着一种良好的固沙野 生植物沙蒿。沙蒿是菊科蒿属多年生半灌木状植物,天 然生长在沙漠地区,其种籽在我国古代农牧民就有食用习惯,现在西北地区的农民仍用其作为食品添加剂制做蒿子面条。土豆粉条生产时亦添加蒿子粉增加韧性,防 止断条。华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,沙嵩籽胶(Sa-son seed gum)在食品工业中可以作为面团调节剂(加0.2%的沙蒿籽胶,面团拉伸强度能提高1~2倍)、保水剂、增稠剂、稳定剂、成膜剂和胶凝剂等添加剂使用。

 

 

(一)沙蒿籽胶的特性

白沙蒿籽粒与其它油料作物种子一样,似芝麻而比芝麻小,咖啡色,可分为皮层、胚乳、胚芽。沙蒿籽含脂肪20%以上,蛋白质20%~28%。在表皮被覆一层白色蜡状胶质(约占种籽重量的20%左右),称为沙蒿胶,两端结胶较多,胶体易碎,遇水溶胀性极 好,表皮为棕黄色,有一定韧性,手搓后胶体成片状脱落。在80倍显微镜下可见明显的纤维组织,胚乳显黄色、粉质,约占籽胶重量的60%左右,胚乳中含有一定的脂肪、淀粉和营养物质,散落性较面粉差,胚芽含有籽粒大部分脂肪。吸水后种子体积能膨胀十几倍,具有很强粘着力。

 

沙嵩籽胶不溶于水,但可均匀分散于水,吸水数十倍后溶胀成蛋清样胶体。沙蒿胶具有特别的化学稳定性,不同于一般胶体,在常温下几乎不溶于一船溶剂,也不溶于热的稀酸或稀碱中,在水中呈有限吸水溶胀状态,在二甲亚砜中亦呈有限溶胀现象,在65%高氯酸和72%硫酸中可以熔化。沙蒿胶是一种具有交联结构的多糖物质,经乙酸水解纸层析谱进行化学成分鉴定,沙蒿胶质为含有D-葡萄糖,D-甘露糖,D-半乳糖,L-阿拉伯糖及木糖组成的一种具有交联结构的多糖物质。但对于其具体结构组成和连接方式国内外还未见有报道。

 

沙蒿胶为一复杂的多种胶质混合物,实验发现应用纤维素酶和果胶酶催化水解可明显降低胶液表观粘度,而以果胶酶对表现粘度降低更大,预示着果胶质和纤维素是沙篙胶重要的组成成分。由于对沙蒿胶的化学组成研究资料还十分缺乏,所以进一步研究沙蒿胶质结构,探讨结构与流变学特性的关系等问题还有待深入研究。

 


1.高粘度 经分离提取的胶质相当粘稠,1%胶液的粘度可达900Pa.s,约为相同浓度明胶溶液的1800倍,是海藻酸钠溶液的12倍。沙蒿籽胶经过处理可均匀分散于水、明胶和海藻酸钠溶液中,在改良剂的作用下具有胶凝性及热凝集性。沙蒿胶液为非牛顿流体,表现出假塑性流体的特征,这与食品工业中常见的高分子溶液和悬浊液表现出一定的相似性,但是有时则为触变性假塑性流体。沙篙胶不同浓度流变学行为显示出其复杂的流变学特点。沙蒿胶的触变稀化和剪切稀化的现象对食品加工过程有重要影响。在物料体系中通过添加沙蒿胶,改善其流变性能,适宜于高剪切速率下加工,可以改进物料输送和灌注工艺,使能 量消耗减少,易于加工成型。

 

沙蒿胶的流变学测量值的重复性较差。实验中在严格条件,时间,多次重复求平均值而达到相对准确。实验中发现,若将沙蒿胶用水溶胀低速度搅拌后测定,测量值相差较大,且出现十分严重的“爬杆”现象(weissenberg效应),此时该流体表现出粘弹性流体的特征。所以实验中通过高速搅拌使沙蒿胶充分分散均匀,静置后再测定,测量值的重复性明显提高。这是沙蒿胶流变学测量研究中应充分注意的问题。这显示了沙蒿胶结构和流变学复杂性的另一方面。

 

沙蒿胶的流变学特性显著地受浓度影响。表观粘度随胶浓度增 大而显著增加,并且浓度不同流体类型特征表现不同,在低浓度(0.5%时)为与时间无关的假塑性流体,而在1%~1.75%的高浓度时则为与时间相关的假塑性流体。

 

从食品工业应用目的出发,分析pH、温度和重复剪切时对其表观粘度的影响,可以发现沙蒿胶表现出较好的稳定性。PH变化,对表观粘度值影响很小,显示出其潜在的应用领域很广泛。在低酸性(pH3.5)和碱性体系中表现稳定,而不像琼脂、果胶、CMC、海藻酸钠等大分子胶体在这样的pH范围都存在着局限性。较好的热稳定性,预示着干燥制备沙蒿胶工艺的可行性,在焙烤食品、高温杀 菌食品中具有更大的工艺适应性。沙蒿籽胶与琼脂、CMC、海藻酸钠等常用食品增稠剂复合时表现出与其很好的互溶性,但无明显的增效及减效效应。

 

2.高保水性 沙蒿籽含有的这种特异的蜡状胶质,其吸水能力极强,可达沙蒿籽自身体积的数十倍。沙蒿籽胶吸水溶胀后形成蛋清样胶体,在蜡状胶质内形成三维网状结构,在网状结构内包围着许多水,且不易流散,起到了很好的保水性能。经试验表明,l%沙蒿籽胶液24小别内的保水性能优于全鸡蛋液。

 

3.非水溶性 沙蒿籽胶不溶于水的这一特性应用在挂面生产上取得了满意的效果;它可提高小麦粉品质,改良劣质小麦粉,解决发芽小麦的发粘问题,改善挂面的烹调性能,使煮后的面条不发粘,不混汤,富咀嚼感。

 

4.分散性 液状沙蒿籽胶经浓缩干燥后所制成的粉末胶被水稀释溶胀后具有成胶的可逆性,而且分散性好,用一般非高压均质设备便可达到满意的分散效果,形成非常均匀的液状胶体。

 

5.成膜性能 液状沙蒿籽胶的成膜性能十分稳定而且粘着力强,剥离后的胶膜具有一定的弹性和韧性,其弹韧性与成膜的厚度呈负相关。

 

6.无 毒性 根据我国“食品卫生法”的有关规定对沙蒿籽按新的食物资源进行毒理试验,结果如下:

 

1)急毒性试验雌雄两性小白鼠的LD50均大于10g/kg体重,属实际无 毒。

 

2)微核试验 以0.52.05.0gkg体重剂量,雌雄两性小白鼠骨髓细 胞微核千分率及骨储细 胞成份与对照组比,无明显差别,为阴性。

 

3)精子畸变试验:以0.52.05.0gkg体重剂量,小白鼠精子畸变率与对照组比,未见增 高,结果为阴性。

 

4Ames试验 白沙蒿籽以505005000微克/公斤体重,四对鼠伤寒沙门氏菌均无诱变性,结果为阴性。

 

以上毒理试验证实了沙蒿籽无 毒性。沙蒿籽胶是由沙蒿籽经物理方法取得的胶体,未加任何添加剂,因此,也无 毒性。

 

()沙蒿籽胶的提取工艺流程

 

我国民间自古有利用沙蒿籽的历史,一是作为杂粮及谷物类面粉的筋力增 强剂,增加延展性;二是作为一重要的油料植物,榨油食用。将籽粒直接粉碎作为食品加工辅料应用,由于其脂肪含量高易氧化变质、色泽不好、存在蒿臭味,使其应用受到限制。

 

实验室制取沙蒿籽胶可采用的工艺流程:水浸提→搅拌→离心分离→酒精沉淀分离→常温减压干燥→白色纸浆状胶质→沙蒿胶。得率约为种子重的20%。原料经过筛分、精 选除杂、漂洗或酒精淋洗、浸渍、搅拌、离心分离出胶液与料渣。胶液经改良剂调 理并浓缩后,制得灰白色液状沙蒿胶;继续浓缩干燥,制得粉状沙蒿胶;脱胶后的料渣经甩干、干燥、研磨及脱脂,还能制得副产品沙蒿油、沙蒿蛋白粉和沙蒿粗粉等副产品。

 

在工业上综合利用制取沙蒿胶可分为两种方案。方案一:沙蒿籽破碎后直接脱脂,脱脂粉经粉碎过筛制取混合胶质,称为干法工艺,该制胶工艺简单、设备投资少,混合胶得率高(70)、成本低。但混合胶只能在一般的对色泽要求不高的领域应用,如作为杂粮食品、面条制品增 强筋力和延展性能的添加剂,其它如石油钻井、化工等工业领域;方案二:沙蒿籽用水浸泡使胶质溶胀,然后机械打浆使胶质与种子分离,再浓缩干燥制胶,称为湿法工艺。该制胶工艺操作步骤多、设备投资大、能耗高,分离胶得率低(17),胶质成本较高,但分离胶杂质少、胶的质量优良、应用领域广泛。分离胶的商品价格高于混合胶,但对两种工艺的选择,应由沙蒿胶产品的市场和生产企业的经济效应来决定。

 

1.混和胶质制备 精 选沙蒿籽经粗粉碎、用溶剂法提取脂肪,除 去溶剂后再将其充分粉碎过150目筛,得到混合胶质,其得率为原沙蒿籽(未脱脂)70%左右,混合胶质外观为灰白色粉末。混合胶质生产工艺简单、得率高,它不同于直接粉碎应用的沙蒿籽粉,前者由于充分萃 取脂肪,使得混合胶质的脂肪含量低(小于0.5),去 除了大量脂溶性色素和沙蒿特有蒿臭味,且脱脂沙蒿粉粉碎工艺性能好。而不脱脂沙蒿籽直接粉碎则由于脂肪含量高,粉碎不彻 底,色素和蒿臭味明显,脂肪氧化变质使其贮藏性能差,在食品中应用会有局限性。

 

2.溶胀机械分离法制取胶质 沙蒿籽经溶胀机械分离法制取的胶质称为分离胶:沙蒿籽筛分去杂,加50倍水充分溶胀(5min)。用组织捣碎机高速搅拌1min,使胶质和种子剥离,4000rmin离心沉淀种子,再将胶液在70℃以下护色干燥,粉碎过筛即得分离胶质。经多次平行实验分离胶的平均得率为17.0(占沙蒿籽干重)。实验中分离胶液采用鼓风干燥箱浅盘干燥,70℃、46h,为防 止褐变,胶液中添加0.2%的亚硫酸钠,粉碎后得到淡黄色粉末。由于沙蒿胶液的高粘度,工业化规模生产中宜采用滚筒干燥工艺,若能采取真空干燥更 好。

 

上述两种沙蒿籽胶在水中的分散性能差别不大,混合胶质在常温水中分散需更强 力搅拌,分散后的胶液的粘度都很大,在2585℃温度范围内表观粘度无明显变化,表明沙蒿胶在加工中对温度的工艺适应性好。两种胶液在不同的PH值下,其粘度基本无变化,胶液的色泽却表现出很大的不同,分离胶在pH312范围内保持乳白色不变,而混合胶则在不同的pH值下色泽发生明显变化,酸性时为灰白色、中性为土黄色、碱性则变为绿色,且随PH增 大绿色加深,表明混合胶中含有叶绿素,其在碱性范围呈绿色,而在酸性范围则叶绿素变为去镁叶绿素而呈土灰色。

 

另外,据张文奇申请的“一种面食的改良剂”专 利(公开号CN1110515A)报道了沙蒿籽胶的工艺流程:沙蒿籽→风选除杂→过筛去石→自来水冲洗→过滤去水→60℃烘干→8095℃榨油去脂→乙醇脱色→60℃烘干后粉碎→辊磨过90110目筛→沙篱粉+海藻酸钠+面粉(比例4248484852)混匀得面食改良剂。可显著提高和改善粉状粮食的筋力及品质,粘弹性稳定持久,耐蒸、炸、煮、烙、烤等高温加工,尤可防 止挂面、方便面回生老化。

 

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