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发酵工程与食品（第2页）

（2）结冷胶的功能

天然结冷胶的主链上连接有酰基，使得它所形成的胶柔软，富有弹性而且粘着力强，脱酰基结冷胶由于主链上的酰基部分或全部除去，使得分子空间阻碍作用明显减弱，形成凝胶的能力增强。凝胶具有强度大、易脆裂的特性。食品工业普遍使用脱酰基的结冷胶。结冷胶具有以下功能：

假塑性和流变性结冷胶溶液是一种典型的假塑性流体，其溶液粘度随剪切速率的增加而明显降低，随剪切速率的减弱而恢复。当结冷胶溶十水后，分子之间会自动聚集形成双股螺旋结构，两条分子链以右螺旋方式形成双股螺旋，螺旋间距为2．815nm。稳定双螺旋结构的力主要为分子间氢键。双螺旋进g步聚集可形成三维网状结构。无机离子有助于稳定双螺旋结构和加速双螺体形成三维网状结构。加热升温或搅拌可使三维网状结构和双螺旋体解体，故在高剪切速率作用下，三维网状结构分解为无规则的线团结构而使粘度迅速降低。

②溶解性结冷胶可溶gf冷水或稍微加热即可溶解形成均g透明的溶液。溶解温度受水中离子种类和含量高低的影响，离子含量高，一般溶解温度提高。

③凝胶性结冷胶是一种广谱性的胶凝剂，其凝胶形成温度、熔化温度及凝胶强度，可以通过加入一价或二价阳离子来调节，可以制备形成热可逆性凝胶或热不可逆性凝胶。

④耐酸碱性凝胶热稳定性高，耐酸、耐碱能力强。结冷胶所形成的凝胶在pH4．0～8．0之间时几乎不受pH的影响。结冷胶所形成的凝胶对酶稳定，如淀粉酶、纤维素酶、果胶酶、脂肪酶、褐藻酸酶等均不会对结冷胶溶液的粘度和凝胶强度造成影响。

⑤凝胶能力强结冷胶的凝胶能力强，在相同浓度下，结冷胶强度为卡拉胶、琼胶的3～10倍，尤其在低浓度和酸性条件下使用更为有效。凝胶的模量高，意味着所形成的凝胶结实、爽脆而不太硬，表现出良好的风味释放特性。通常胶凝温度在20～50℃之间。融化温度在65～120℃之间。

在食品加工中，结冷胶并不仅仅作为一种胶凝剂，更重要的是可以赋予食品优良的质地和口感。通常可与多种食品胶配合使用，使产品获得最佳的产品质构和稳定性。常用于糖果（给产品提供优良的质构，缩短淀粉软糖凝胶形成的时间）、果冻与果酱（作为胶凝剂形成更佳的质构和口感）、馅饼与布丁（降低粘性便于加工，使产品形体更加稳定，口感、外观得到改善）和焙烤食品（增加产品的保水性和形体稳定性）等。

3、茁霉多糖

茁霉多糖是由出芽短梗霉（AureobasidiumpuUulans）菌体分泌的一种粘性多糖。出芽短梗霉为半知菌类短梗霉属，是一种具有酵母型和菌丝型形状的两类真菌，是酒厂附近植物和家庭房间涂饰物上繁殖的菌类。Bauer早在1936年就发现了这种多糖，1959年Bender等对出芽短梗霉产生茁霉多糖的条件进行了研究。茁霉多糖是以麦芽三糖为单元，以α-l，6键重复连接而成的线状多糖类，是一种由多个麦芽三糖通过α-l，6糖苷键连接而成的多聚物，分子式为（·H2O（n为100～5000）。

中国科学院微生物研究所和南开大学等科研院所先后开展有关研究，并筛选到有特色的菌株，于80年代中、后期通过中试鉴定，原料的转化率可达到50％～60％。茁霉多糖是一种可塑性能良好的多糖，已制成薄膜作为包装材料广泛应用于食品、医药工业。

目前生产茁霉多糖的微生物有出芽短梗孢霉菌属，如出芽茁霉（pullulariapulluans）、发酵茁霉（P。fermentans）、发酵茁霉暗色变种（P．fermenttansVar．fusca）、出芽暗色孢霉（Dematiumpullulans）、产气杆菌（Aereremellameseterica）等。主要生产过程为：接种发酵、加热灭菌、絮凝除菌、过滤精制、超滤浓缩和fggh燥粉碎等。茁霉多糖是一种无色、无臭、无味、无毒的无定形白色粉末。

茁霉多糖的主要功能有：

（1）水溶液稳定由于它是一种由α-葡萄糖苷构成的多聚葡萄糖，因而在水中易溶解，呈中性、不离子化、不凝胶化的水溶液，不易老化，极为稳定。可溶于极性较强的有机溶剂如二甲基甲酰胺，与纤维素衍生物、丙烯系聚合物等有着良好的互溶性。

（2）黏结性强茁霉多糖虽然水溶液黏度低，但具有很强的黏结力，对木材、纸张、纤维、玻璃、金属等材料都有较强的黏结性。其相对分子质量为15万u的茁霉多糖对木材的黏结强度为70kg／cm2，为氧化淀粉的1．8倍，酚醛树脂的2．5倍、玉米淀粉的3．5倍。而且对无机物的固结性有特强的增效作用。

（3）浓度、温度、pH影响茁霉多糖的水溶液黏度受其相对分子质量的大小、浓度、温度和pH值等因素的影响。其相对分子质量越大，黏度也越大。浓度和温度对其黏性影响较大，pH的影响较小，pH在4～6之间影响很小。

（4）可塑性强茁霉多糖具有优良的可塑性，可以制膜、纺丝、任意造型。作为新型材料已引起有关科技工作者极大的兴趣。

发酵法生产食用色素和有机酸

这里介绍发酵法生产的红曲色素、β-胡萝卜素和r-亚麻酸等。

1、红曲色素

1932年，NiShiKawa首次从紫色红曲霉（M．Purpureus）培养发酵物中分离结品出黄色和红色色素品体。学者认可红曲色素是由化学结构不同、性质相近的紫、红、黄三类不同色谱组成的混杂色素物质。目前已测出的结构式有6种。1993年郭东川等用红色红曲霉通过有机溶剂萃取和两次胶柱层析，分离得到两种不同于前6种的新的红曲色素，确定它们的分子式为和。相对分子质量分别为125和397。20世纪60年代中科院微生物所分离出了150余种红曲霉菌种，优选出11株良种，为我国红曲生产创造了条件。70年代上海工业微生物研究所，采用**深层发酵生产红曲霉素取得了可喜成绩。

红曲霉色素是由红曲霉菌经固体发酵或**发酵两种方法培养产生的色素。

固体发酵生产过程为：大米浸洗沥干、蒸料冷却、接种堆积升温、上花培养、浸水、透心培养、出曲、晒干。

**发酵生产过程为：斜面菌种、种子罐培养（29～30h，33℃）、发酵罐培养（70～80h，33℃）、板框过滤、浸泡滤饼、离心去渣、浓缩色素、成品。

（1）曲色素的结构

红曲霉是一类腐生真菌，属于真菌门（Eumy-Cophyta）子囊菌亚门（Asya），不整子囊菌纲（Pleycetes），红曲科（Monascaceae），红曲霉属（Monascus）。红曲色素是红曲霉在生长代谢过程中产生的天然色素。是一类多种色素成分的混合物，目前已测出结构式有6种，其中呈红色的2种、紫色的2种、黄色的2种，包括红曲玉红素（MonasC23。H26O5·382）、红斑红曲素（Rubropun·C21H22O5·354）、红曲玉红胺（Monasine．O5·381）、红斑红曲胺（Rubropane。O4。353）、安卡红曲黄素（Ankaflavin。C23H30O5．386）、红曲素（Monas-C21H26O5．358）。

（2）红曲色素的功能

红曲色素是一类醇溶性色素，易溶于水，当其与水溶性蛋白、多肽或氨基酸作用时，形成水溶性复合物，其耐光性一般在中性条件下比较稳定。在100℃条件下也比较稳定，其色调不随pH变化而变化。当温度超过120℃，酸性条件下色调略有变化。红曲色素不受Ca、Mg、Fe、Cu等金属离子的影响。红曲霉在生长过程中，能产生淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶、果胶酶等多种酶类。具有高活性糖化酶的红曲酶可用于酿酒，具有高活性蛋白酶的红曲酶可用于腌制鱼肉等高蛋白食品。红曲霉在生长过程中可产生麦角固醇，它是维生素D2的前体，对促进人体Ca与P的吸收有明显的作用。

红曲色素应用于食品加工作为防腐发色剂，如应用于火腿、香肠等禽肉加工品、肉糜制品、酱类、米糕等糕点的着色。

2、β-胡萝卜素

β-胡萝卜素是维生素A原或维生素A的前体物质，是一种具有营养强化作用的重要着色剂。β-胡萝卜素在动物、人体中不能合成，只能靠高等植物或微生物提供。它广泛存在于植物、藻类和真菌中。

1990年，巴西Nattell等人用甘蔗汁发酵培养红酵母（Rhlutins）。1989年，我国张素琴等研究人员采用分枝杆菌菌种．SP）在最适条件下发酵6d，生成β-胡萝卜素280mgL。真菌发酵生产β-胡萝卜素主要有两种菌株，一是布拉克须霉菌（phyyocesblakeskeamis），生成β-胡萝卜素2．6mg／L：二是三泡布拉霉菌（Blakesleatrispora），产β-胡萝卜素0．8g／L。第二种菌种是实现工业化生产的菌种。国际上实验室水平生产β-胡萝卜素已达到3～3．5g／L。

β-胡萝卜素作为食品添加剂主要用于着色，在食品中添加β-胡萝卜素能使食品色泽金灿诱人。β-胡萝卜素具有刺激免疫、降血脂、预防心血管疾病等功能，在医疗保健方面有广阔的应用前景。

3、γ-亚麻酸

γ-亚麻酸（γ-Linolenicacid简称GLA）即18碳三烯酸，是人体必需脂肪酸之—，是合成人体一系列前列腺索的前体物质，可应用于医药、食品、化妆品以及饲料等领域。γ-亚麻酸广泛存在于自然界，在孢子植物和种子植物中含量颇丰富。

早在1919年，Heidushka等人从月见草籽的油中发现α-亚麻酸的同分异构体，并把它命名为γ-亚麻酸。它除存在于月见草籽中外，还存在于紫草科和黑醋栗等植物中，此外还存在于某些纤毛纲原生动物、螺旋藻及小球藻中及缘状真菌中的被孢霉（Mortiella）与毛霉（Mucor）等许多微生物中。

20世纪80年代末至90年代初，微生物发酵生产γ-亚麻酸进入工业化生产及降低成本的开发研究阶段。1988年，日本出光石油化学株式会社和英国John&Sturge有限公司已实现了微生物发酵生产r-亚麻酸的：工业化生产。我国在这一领域研究开发的较晚。1988年上海工业微生物研究所利用一种毛霉发酵生产γ-亚麻酸，其生物量为3％～5％，总脂肪率为40％～50％，γ-亚麻酸含量为7％～9％。1991年肖振英等人利用一种毛霉以葡萄糖为原料生产γ-亚麻酸，得率为12％～14％。

γ-亚麻酸除在医药上治疗人体心血管系统疾病外，还具有一定的减肥疗效，可为保健食品的有效成分和做添加剂，可添加到饮料、饼干、果汁、巧克力等食品中，可作为婴幼儿食品的强化剂，制造含γ-亚麻酸的婴儿奶粉，还可用于饲料和化妆品等。