改性吉兰糖胶的组合物、制备方法及其应用的制作方法

专利名称：改性吉兰糖胶的组合物、制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及有特定效果的新型改性吉兰糖胶(gellan gum)组合物以及吉兰糖胶的改性方法。本发明也涉及用于食品或非食品领域的含吉兰糖胶的产品的生产方法，以及由这种新型改性吉兰糖胶构成的含糖胶产品。
糖胶又称氢化胶体，是多糖类物质。多糖是单糖结构单元的聚合物，自1900年左右就已使用。糖胶的应用在整个20世纪尤其是过去40年中一直增加，今天它们已应用于各种产品和工艺中。某些微生物能够生产性质不同于传统来源糖胶的多糖。这种微生物生产的多糖的最好实例就是黄原胶。最近公布的实例是魏兰糖胶(welan gum)、鼠李胶(rhamsan)和吉兰糖胶(gellan gum)。
于1978年首次发现的吉兰糖胶是由Sphingmonas Elodea[过去叫伊乐藻假单胞菌(Pseudomonas Elodea)]类菌株，尤其是ATCC31461菌株[Kang,K.S.等，EP12552；USP4326052、4326053、4377636以及4385125]生产的。工业上这种糖胶是由在含适当碳源、有机和无机氮和磷源以及适当微量元素的培养基上含水培养微生物所得的细胞外产品。发酵是在无菌状态下进行的，严格控制通气、搅拌、温度和pH值[Kang等，Appl.Environ.Microbiol.,43,(1982),1086]。发酵完成后，在回收糖胶之前，将所产生的粘稠培养液用巴氏法杀死活细胞。有几种办法回收糖胶。直接从培养液中回收的糖胶为天然或高酰基[HA]形式；经过碱脱酰基处理后回收的糖胶为低酰基[LA]形式。已发现糖胶中存在的酰基对其性质影响显著。
组成吉兰糖胶的糖类是摩尔比2∶1∶1的葡萄糖、葡糖醛酸和鼠李糖。它们联结在一起得到线性四糖重复单元的基本结构[O’Neill M.A等，Carbohydrate Res.,124,(1983),123和Jansson,P.E.等，Carbohydrate Res.,124,(1983),135]。在天然或高酰基[HA]形式中，存在两种酰基取代基乙酸基和甘油酸基。两种取代基分布在相同的葡萄糖残基上，平均来说，每个重复单元上有一个甘油酸基，每两个重复单元上有一个乙酸基。而在低酰基[LA]形式下，酰基被脱除，得到基本上没有这样基团的线性重复单元。光散射和特性黏度测量表明，低酰基[LA]糖胶分子质量约为5×105道尔顿[Grasdalen,H.等，CarbohydratePolymers,7,(1987),371]。X光衍射分析表明，吉兰糖胶以三重、左旋、平行双螺旋形式存在[Chandreskaran等,Carbohydrate Res.,175,(1988),1:181,(1988),23]。
低酰基[LA]吉兰糖胶，在有促进胶凝作用的阳离子，特别是象钙、镁这样的二价阳离子存在的条件下，冷却形成凝胶体。所形成的凝胶体硬而且脆。高酰基[HA]吉兰糖胶在形成凝胶体时无须阳离子存在，所形成凝胶体的结构和流变学特性很大程度上受酰基取代基影响，因此高酰基[HA]吉兰凝胶体的性质明显有别于低酰基[LA]吉兰凝胶体。高酰基[HA]凝胶体一般是软而有柔性，没有热滞后现象。
低酰基[LA]吉兰糖胶的典型胶凝温度为30～50℃，这取决于所存在的阳离子的性质和浓度。高酰基[HA]吉兰糖胶的典型胶凝温度为70℃左右。高酰基[HA]吉兰糖胶的较高胶凝温度，在某些应用中可能有好处，例如防止水果漂浮用的水果填充剂(fruit fillings)。然而在其它应用中，例如即食果冻和糖果，较高的胶凝温度可能在沉淀之前带来预胶凝问题。
通过适当混合高、低酰基吉兰糖胶，可以得到很宽范围的凝胶结构。然而，已证实[HA]、[LA]糖胶混合物在与各单个组分相应的温度下会显示出两种不同构象的转换[Morris,E.R等，CarbohydratePolymers,30,(1996),165-175]。但没有发现形成[HA]、[LA]两种分子都存在的双螺旋的迹象。这说明在混合体系中仍然存在与高酰基[HA]吉兰糖胶高胶凝温度相关的问题。
已经证实，在回收时采用氢氧化钾这类强碱的处理条件，对吉兰糖胶组合物和流变学性质均有影响[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.等主编，IRL出版社出版，OUP(1992),479-487]。这意味着在糖胶回收工艺中，采用强碱处理控制酰基含量，可能导致结构的多样化。但是，迄今这种观察结果并未导致在工业规模实现这种控制。因此，可以买到的吉兰糖胶仍然只有两种形式，即[HA]和[LA]。
吉兰糖胶在食品工业和非食品工业有着广泛的应用，除[HA]、[LA]基本形式外，还希望有各种供应形式，即各种中间体形式，而不是混合物。这样的新型吉兰糖胶在当前寻找适当的明胶替代物方面有潜在的用途。
本发明提供了一种吉兰糖胶组合物，它包含葡萄糖残基线性四糖重复单元的结构，其中某些残基联结乙酸基和/或甘油酸基取代基团，且乙酸基取代基与甘油酸基之比至少是1。
应该注意到，上述Baird等人的参考文献并未公开乙酸基/甘油酸基之比大于1的吉兰糖胶组合物。
乙酸基取代基和甘油酸基取代基之比最好高于1.1。
本发明进一步提供了一种通过改变酰基含量而对吉兰糖胶进行改性的方法，该方法包括用弱碱处理糖胶的步骤，所用弱碱的量及处理的条件可明显地改进形成凝胶的性质和流变学行为。
当用适当的弱碱进行处理后，吉兰糖胶组合物可能包括葡萄糖残基线性四糖重复单元的基本结构，其中某些葡萄糖残基联结乙酸基取代基和/或甘油酸基取代基团，每个线性四糖重复单元联结乙酸基取代基和/或甘油酸基取代基的总量至少是1，乙酸基取代基和甘油酸基取代基之比至少是1.1；或者每个线性重复单元上总酰基取代基团大于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。
按照本发明，我们进一步提供了一种生产含吉兰糖胶产品的方法，其包括如下步骤(1)用一定量弱碱处理糖胶，通过改变酰基含量而对吉兰糖胶进行改性，在此条件下糖胶的胶凝性质和流变学行为可以在相当可观的范围内改善；(2)在形成含吉兰糖胶产品的过程中促使改性糖胶形成凝胶。
虽然现有技术并未公开类似本发明的吉兰糖胶组合物，但是人们已经知道用强碱处理天然吉兰糖胶，在一定条件下可以如本发明一样产生改性吉兰糖胶。
弱碱一般是指在溶液中不能完全解离的碱。该术语定义见《Usborne图解化学词典(The Usborne Illustrated Dictionary of Chemistry)》一书第38页(该书由Tony Potter and Corrine Stockley主编，ISBN0860208214；Usborne出版公司出版，1986年版)“一种在水中仅部分离子化的碱，这种碱只有部分分子可以解离形成羟基离子，得到弱碱性溶液”。弱碱逐步离解，可以有效计量出其碱度随时间的变化。
本发明改性方法中的弱碱处理可采用任何弱碱。可以使用的具体的弱碱包括磷酸盐，例如焦磷酸四钠(TSPP)、焦磷酸四钾(TPPP)、三磷酸钾(PTPP)、三磷酸钠(STPP)、磷酸三钠(TSP)和磷酸三钾(TPP)；碱金属碳酸盐，例如碳酸钠和碳酸钾；碱金属碳酸氢盐，例如碳酸氢钠和碳酸氢钾。也可以使用弱碱混合物，或者弱碱与氢氧化钠、氢氧化钾一类强碱混用。在与弱碱混合使用时，所用的强碱的数量取决于改性方法的类型。当使用碳酸盐或碳酸氢盐作为弱碱时，它们几乎不增加最终产品中的灰分含量，这在某些情况下是理想的性质。
改性方法中采用弱碱处理能够控制糖胶的酰基总量。这种处理也能改变联结到糖胶线性四糖骨架结构上的乙酸基和甘油酸基取代基之间的比例关系，因为弱碱处理在逐步减少糖胶的酰基含量的过程中，能够优先释放甘油酸基。弱碱处理导致糖胶中酰基即乙酸基和甘油酸基两者含量都减少，但增加了乙酸基的比例。这种处理可以使糖胶中甘油酸基部分减少或全部脱除而留下一定比例的乙酸基。本发明改性方法能够生产一定范围的糖胶，即可以定制糖胶，能生产性质介于[HA]、[LA]两种形式糖胶之间的各种糖胶。更好的处理由于选择性脱除甘油酸基而得到乙酸基比例提高的糖胶。用强碱处理糖胶也能使酰基含量有所减少，使乙酸基和甘油酸基之间的比例有所增加。但是，强碱的效果大大不如弱碱。用弱碱处理产生对酰基含量作用更强的效果，可大大影响糖胶性质即流变学特性和固化温度。
本发明改性方法可以应用于吉兰糖胶生产过程中或者食品或非食品应用的过程中。这种处理可以在发酵培养液或再水合吉兰糖胶溶液中进行。处理所用的弱碱的优选浓度取决于最终产品的所需性能。处理期间pH值一般降低，这减少了对酸中和步骤的需要，而该步骤在用强碱改性吉兰糖胶时通常要采用。
影响本发明改性方法的主要参数包括弱碱的摩尔浓度、处理温度和持续时间。无论使用那种弱碱，这些参数大体上对工艺有同样的影响。一般来说，处理温度和持续时间在碱浓度低时比在碱浓度高时影响小。为了使改性方法的操作令人满意，可根据所需的结果适当调节各个参数。但是，这些参数的适当范围为，温度在80℃以上，优选90～95℃；持续时间最高30分钟，优选5～20分钟，最好在5～10分钟。
适当的弱碱摩尔浓度取决于所需产品的性质以及要处理的是发酵培养液还是再水合吉兰糖胶溶液。处理发酵培养液时，适当的摩尔浓度范围如下(1)对完全脱酰基的产品是20～40mM；(2)对固化温度低的部分脱酰基、软且有弹性的产品是2～10mM；(3)对中间结构的产品[见Baird等在Wrexham会议上的论文]是10～20mM。
处理再水合糖胶溶液时相应的摩尔浓度范围分别是8～12mM、2～3mM和4～8mM。
弱碱浓度、温度和处理持续时间的影响都表明改性工艺导致所得吉兰糖胶凝胶产品的结构逐渐变化。随着处理强度增加，凝胶结构从软且有弹性(低模量、高屈服应变)变化到硬而且脆(高模量、低屈服应变)。随着处理强度增加，凝胶体的脱酰基程度也相应的逐渐增加。
某些情况下，在生产含吉兰糖胶产品的工艺中形成凝胶的步骤(2)所用的反应混合物中包括金属离子，特别是象钙离子这样的二价阳离子是有利的。可是，在某些情况下，含乙酸基和如果有也很少的甘油酸基的糖胶，比其它糖胶表现出脱水收缩作用(即渗出水)降低的趋势。如果需要，用柠檬酸之类中和的步骤也可以包括在改性工艺中。
本发明改性方法一般可以应用于高酰基[HA]吉兰糖胶。这类糖胶通常是细菌需氧发酵的细胞外产品，所用细菌为Sphingmonas Elodea属细菌，尤其为ATCC31461菌株，其在含适当碳源、磷源、有机和无机氮源以及微量元素的水性培养基中，于无菌状态下适当控制充气、搅拌、温度和pH值，可生产这类糖胶。Kang等人曾叙述过合适的发酵方法[Appl.Environ.Microbiol.,43,(1982),1086]。发酵完成后所得到的粘稠培养液，在回收糖胶如用醇类沉淀之前，用巴氏法杀死活细胞。一种非常适宜的高酰基[HA]糖胶是由位于美国加州圣迭戈的NutraSweet Kelco公司生产的“KELCOGEL”(注册商标)LT100。
本发明提供了一种方法，能够生产宽范围改性吉兰糖胶，包括此处特别要求保护的新型吉兰糖胶组合物。这些吉兰糖胶组合物在食品和非食品领域中有广泛用途。
典型的食品应用包括糖果；果酱和果冻；配制食品；水基凝胶；馅料和布丁；糖衣、糖霜和糖浆；乳制品；饮料；薄膜/涂层；宠物食品。
典型的非食品应用包括微生物培养基；室内除臭凝胶；胶囊和照相软片；膜和纤维；个人保健品；牙科用品。
采用本发明改性方法处理后的部分脱酰基吉兰糖胶有如下好处(1)降低胶凝温度较低的胶凝温度为制造者提供了更长的开放(未胶凝)时间，使产品更容易加工；(2)降低熔融温度可使熔融温度降低到接近明胶的熔融温度(～30℃)；(3)改善凝胶特性与高酰基[HA]吉兰糖胶相比，弹性降低而硬度提高。较之完全酰基化的吉兰糖胶凝胶体，感官性能有所改善。与低酰基[LA]吉兰糖胶相比，脆性小且硬度降低。可以制成从拟态明胶到类似于k-角叉菜聚糖(k-carrageenan)各种结构的凝胶体；(4)简化制备工序本发明改性方法很容易作为特别是即食果冻、UHT乳制品、糖果和浓缩胶冻块之类产品制造工序的一部分，或作为发酵培养液的处理过程；(5)单一胶凝温度
尽管混合高酰基[HA]和低酰基[LA]糖胶可以得到各种结构，但这类体系中会出现与混合物单个组分相联系的两个凝胶点，并且已知这些混合物有脱水收缩现象。而采用本发明改性方法生产的部分脱酰基吉兰糖胶凝胶体只有单一胶凝温度，而且无脱水收缩现象。
本发明用下列实施例进行详细说明。实施例1 吉兰糖胶脱酰基采用磷酸盐作为弱碱下述方法说明如何用弱碱处理糖胶使高酰基[HA]吉兰糖胶可以不同程度脱酰基。高酰基[HA]吉兰糖胶“KELCOGEL”LT100(0.5％)在室温下分散于事先溶解了不同数量弱碱的标准自来水中。采用CarriMed可控应力流变仪，以2℃/分的速度在不断搅拌下将分散体从20℃加热到90℃，然后再以同样的速度从90℃冷却到20℃。在冷却期间采用动力振动法测量凝胶温度。第二份分散体在加热板上加热到90℃。在热溶液中加入柠檬酸进行中和，所加的量是溶液中弱碱量的两倍。在用自来水适当补充蒸发损失后，样品注模，进行结构分布分析(TPA)。在5℃隔夜放置后进行TPA分析。凝胶被压缩到85％的应变。结构分布分析包括连续两次压缩自由静置的凝胶[Boume,M.C.,(1978)“结构分布分析”，FoodTechnology,32,67-72]。
试验结果胶凝温度和凝胶结构取决于所用磷酸盐的类型和浓度，它是每种作为弱碱的磷酸盐相对强度的函数(表1)。试验结果汇总于表2～4。
表11％磷酸盐溶液的pH值
表2磷酸三钠对0.5％高酰基[HA]吉兰糖胶凝胶体结构和胶凝温度的影响
表3焦磷酸四钠对0.5％高酰基[HA]吉兰糖胶凝胶体结构和胶凝温度的影响
表4三磷酸钠对0.5％高酰基[HA]吉兰糖胶凝胶体结构和胶凝温度的影响
上述结果表明，每种情况下使用弱碱量增加，最初胶凝温度明显降低。但是从表2可以看出，当碱浓度超过6.1mM后，胶凝温度保持基本不变。弱碱也影响凝胶的性质，诸如模量、硬度和脆性等，见表2～4。
表5磷酸三钠对0.4％高酰基[HA]吉兰糖胶即食果冻的结构和胶凝温度的影响
实施例3糖果用糖胶的制备吉兰糖胶在碱性条件下水合降低热粘度和母液预凝胶的趋势，使糖料更容易注模。
成分 质量，g第一部分蔗糖149.0玉米糖浆(43DE) 159.0“KELCOGEL”F 3.75“KELCOGEL”LT100 1.00磷酸三钠0.12～0.24柠檬酸三钠二水合物 1.00磷酸二钙二水合物0.13水 120.0第二部分苹果酸 4.0柠檬酸钠1.70色素和香料 适量水 20.0注上面的DE是葡萄糖当量；“KELCOGEL”F是以与“KELCOGEL”LT100的相同方式生产的澄清低酰基[LA]吉兰糖胶，但是在发酵和醇沉降之间增加了脱酰基和澄清步骤。
制备第一部分1)把吉兰糖胶和磷酸三钠与20g蔗糖混合并分散在冷水中，然后煮沸；2)将预热的玉米糖浆加到热糖胶溶液中；3)将磷酸二钙二水合物和柠檬酸钠与剩下的干蔗糖混合，并加到保持沸腾的热母液中；4)沸腾到总可溶固体(TSS)约为72％；5)预先把酸、柠檬酸钠、色素和香料溶解于第二份水中，然后加到第一份物质中；6)直接注入在淀粉模子中并在40～45℃烘制72小时。
最终总可溶固体含量约80％，pH值为3.75。实施例4 弱碱和强碱处理比较用同样摩尔浓度的KOH、NaOH、K2CO3、K2CO3和磷酸三钠(TSP)处理再生的高酰基[HA]吉兰糖胶样品，然后比较其对酰基化程度和流变学性质的影响。
试验将高酰基吉兰糖胶(0.5％w/w)分散在预先溶入适量碱的标准自来水中。在均匀搅拌下将分散体加热到90℃，然后按所加碱的浓度的两倍立即加入柠檬酸中，进行中和。加入3体积的丙二醇使糖胶从溶液中沉淀出来，用540Whatman滤纸过滤回收。滤饼在55℃干燥过夜。
通过碱处理和醇沉淀的样品的流变学性质将上述物质分散在去离子水中并在搅拌下加热到90℃制得样品。一旦完全水合，则加入适量0.05M CaCl2·6H2O，使最终凝胶中含适量钙浓度。加入去离子水适当补充蒸发损失。在14mm高、29mm内径的圆筒模内铸成样品，准备作压缩试验。在5℃储存至少18小时后从模中取出凝胶样品，并采用备有63mm直径压缩板的Instron4301多用测试仪，以0.85mm/s速度连续压缩两次，使压缩到原有高度的15％(85％应变)。然后测量模量、硬度、脆性和弹性。
采用备有6cm平板、间隙0.5mm的CarriMed CSL2可控应力流变仪，通过动态振动追踪凝胶的变形行为。样品置于流变仪的平板上，用硅油(BDH DC200/200)覆盖裸露的表面，使其保持热度(90℃)且蒸发最小。样品以2℃/分速度、1％应变和10rad/s频率从90℃冷却到20℃。然后立即在同样条件下再加热。
结果汇集在表6和表7中。
表6碱处理对吉兰糖胶酰基化程度的影响
表7 含钙2mM的0.5％凝胶的流变学性质
表6、7分别提供了用强碱和弱碱处理对吉兰糖胶酰基化程度和流变学性质影响的比较。它们对总酰基含量和乙酸基/甘油酸基(A/G)比例的影响有明显区别。对脱除甘油酸取代基而言弱碱比强碱更有效，结果是可以制备(A/G)比较高的吉兰糖胶产品。这使吉兰糖胶产品可以通过弱碱处理获得奇特的性质。
表8和9提供更详细的比较。在低处理水平下，强碱和弱碱处理都提高A/G比(分别为～0.91和～1.15)，而弱碱影响更大，导致更低的胶凝温度。例如，用2mM氢氧化物处理后，胶凝温度为60℃左右，用2mM碳酸盐处理后，胶凝温度为41℃左右，而未处理的对照样品胶凝温度为70℃左右。两种样品都保持了未处理样品的柔软和弹性等结构特性。与弱碱处理样品相比，用3mM KOH处理过的样品有相同的总酰基含量(1.00)，但A/G比低(1.04)，表明较低的A/G比使凝胶胶凝温度较高(51℃)。
表8 强碱和弱碱处理对吉兰糖胶酰基取代情况的影响之比较
表9强碱和弱碱处理对0.5％w/w吉兰糖胶流变学性质的影响之比较
注M=模量，H=硬度，B=脆性，A/G=乙酸基/甘油酸基*处理培养液对脱除甘油酸基来说，中等水平的碱比弱碱更有效。这导致样品模量提高而脆性中等。A/G比的重要性可以通过比较其总酰基含量类似(0.63)、但A/G比低(1.52)的用5mM KOH处理过的样品加以说明。这一样品的结构更软且更有弹性(模量低、脆性大)。
用弱碱脱酰基比用强碱完全脱酰基得到的产品更软、更富弹性(模量低、脆性大)。这些差别可能是少量残余乙酸基造成的。
上述试验结果得出如下结论结论
1)在脱除甘油酸取代基时，弱碱(碳酸盐或磷酸盐)比强碱(氢氧化物)更有效；2)弱碱处理对降低胶凝温度更有效。例如，用2mM氢氧化物处理的样品，胶凝温度为60℃左右，用2mM碳酸盐处理的样品，胶凝温度为41℃左右，而未处理的对照样品胶凝温度为70℃左右；3)由于存在少量的残余乙酸基，使得用弱碱脱酰基比用强碱完全脱酰基得到的产品更软、更富弹性(模量低、脆性大)。
15kg培养液用表面刮磨、带有蒸汽夹套的40升的锅加热到94℃。然后加1升适当浓度的弱碱并混合10分钟。用3体积恒沸异丙醇(88％IPA/12％水)沉淀，并用20目筛网过滤回收吉兰糖胶。用细滤布将湿物质挤压到固含量约为40％。在对流式烘炉中于40℃干燥12小时，脱去残余异丙醇。最终采用Wiley研磨刮刀研磨得到的纤维。
用未处理对照样和KELCOGEL LT、KELCOGEL F比较蔗糖(0～60％w/w)和加钙(0～14mM)对用改性吉兰糖胶制备的0.5％w/w凝胶的胶凝温度以及结构分布分析的影响。
KELCOGEL LT是完全脱酰基、未澄清的低酰基糖胶。
此例用下述

图1～3说明。
图1是模量(Ncm-2)和钙浓度(mM)的关系图，说明钙对于用30mM Na2CO3处理过的吉兰糖胶培养液制备的0.5％w/w凝胶和KELCOGEL LT模量的影响。
图2是脆性(％)和钙浓度(mM)的关系图，说明钙对于用30mM Na2CO3处理过的吉兰糖胶培养液制备的0.5％凝胶和KELCOGELLT脆性的影响。
图3是模量(Ncm-2)和钙浓度(mM)的关系图，说明钙对于0.5％w/w KELCOGEL F模量的影响。
试验材料所评价的吉兰糖胶样品见表10。
表10
将糖胶(0.5％w/w)分散在去离子水中制备样品，边搅拌边加热到90℃，一旦完全水合，则加入适量0.1M CaCl2·6H2O，随后加入蔗糖。加入适量去离子水补充蒸发损失。在热的糖胶溶液中加入0.1％柠檬酸钠和柠檬酸(0～0.09％)，制备不同pH值的凝胶。在14mm高、29mm内径的圆筒模内铸成样品，准备作压缩试验。在5℃下至少储存18小时后从模中取出凝胶样品，并采用备有直径63mm压缩板的Instron4301多用测试仪，以0.85mm/s速度连续压缩两次，将其压缩到原有高度的15％(85％的应变)。然后测量模量、硬度、脆性和弹性。
采用备有6cm平板、间隙0.5mm的CarriMed CSL2可控应力流变仪，通过动态振动追踪凝胶的胶凝行为。样品置于流变仪的平板上，用硅油(BDH DC200/200)覆盖裸露的表面，使其保持热度(90℃)且蒸发最小。样品以2℃/分速度、1％应变和10rad/s频率从90℃冷却到20℃。然后立即在同样条件下再加热。
结果说明如下。
结果蔗糖的影响添加蔗糖对样品流变学的影响汇总在表11、12中。以0.5％w/w糖胶浓度在去离子水中制备凝胶，不添加钙。所有经过处理的样品与未经处理的对照样品相比，其胶凝温度和凝胶硬度都有所降低。一般来说，添加蔗糖会提高胶凝温度和凝胶硬度，但令人感兴趣的是，在含蔗糖60％的未经处理的对照样品中添加1mM钙，则导致凝胶化完全破坏。一般认为，低酰基吉兰糖胶对钙的耐受性会由于添加糖而大大降低，这一结果对高酰基吉兰糖胶和部分酰基化的吉兰糖胶也同样正确。
表11蔗糖对从吉兰糖胶样品制备(以0.5％w/w糖胶浓度在去离子水中制备凝胶，不添加钙)的凝胶性质的影响
表12蔗糖对从吉兰糖胶样品制备(以0.5％w/w糖胶浓度在去离子水中制备凝胶，不添加钙)的凝胶性质的影响
钙的影响添加低浓度钙(2mM)对凝胶性质的影响示于表13。在对照样品和用5mM碱处理过的样品中加钙，提高了胶凝温度和凝胶硬度，而且对模量、脆性和弹性没什么影响。在用12.5mM碱处理过的样品中加钙，对胶凝温度影响不大但对总体结构影响较大，因而导致模量和硬度增加而脆性和弹性降低。用30mM碱处理过的样品中不加钙则形不成凝胶。用30mM碱处理过的样品研究钙和蔗糖的联合作用。与KELCOGEL LT作比较。钙对凝胶模量和脆性的影响分别见图1和图2。
用30mM Na2CO3处理过的样品几乎没有取代基，因此期待有类似于KELCOGEL LT的性质。图1和图2表明，与KELCOGEL LT相比，钙有类似的影响，模量降低而脆性增加(凝胶更软，柔性更好)。加蔗糖可降低获得最佳模量所需的加钙量，但添加60％蔗糖会导致凝胶模量明显损失，这与KELCOGEL LT行为相同(图3)。人们认为糖会抑制吉兰聚集，从而得到更软更柔的凝胶。
上述试验导致如下结论结论1〕在回收吉兰糖胶之前用弱碱处理吉兰糖胶发酵培养液，可以得到与处理再生吉兰糖胶同样的好处，即·降低胶凝温度·降低熔融温度·改善凝胶特性·单一凝胶温度表13 钙对从吉兰糖胶样品制备(0.5％w/w糖胶浓度，去离子水)的凝胶性质的影响
实施例6浓缩果冻块/干混甜食果冻浓缩果冻块成分％蔗糖 22.5玉米糖浆(42DE) 22.5弱碱处理过的吉兰糖胶0.8～1.5*柠檬酸钠0.5～1.0柠檬酸 0.5～1.0乳酸钙 0.0～0.5色素和香料适量水到100注*用5mM弱碱(TSP,Na2CO3)94℃下处理过10分钟的吉兰糖胶发酵培养液来制备制备1)将改性吉兰糖胶与蔗糖和柠檬酸钠混合，然后分散在水中；2)边搅拌边加热到90℃，然后加入预先温热的玉米糖浆；3)将柠檬酸、色素、香料和乳酸钙溶解在少量水中，添加到上述混合物中；4)注入模具中使其胶凝。
可采用凝胶∶水=1∶2～1∶3的比例，以水稀释浓缩果冻块，并加热到95℃左右使其再熔融。当稀释体系冷却时形成凝胶，与明胶甜食果冻有类似的结构性质(表14)。
或者，改性吉兰糖胶产品可以配制成可直接在热水中配制的干混或即食甜食果冻，无论在水还是奶中。表14用浓缩果冻块稀释制造的甜食果冻结构比较(55％蔗糖、1.2％吉兰糖胶，按凝胶∶水=1∶2.66稀释)
吉兰样品1用从5mMTSP处理的发酵培养液中回收的吉兰来制备；吉兰样品2用从5mMNa2CO3处理的发酵培养液中回收的吉兰来制备。实施例7吉兰糖胶凝胶体的冷却和加热曲线用下述物质制备含2mM钙的0.5％w/w吉兰糖胶凝胶(1)未处理高酰基吉兰糖胶；(2)以5.44mM STPP在90℃处理过的吉兰糖胶。
图4a)和b)表示本发明的处理过程所得产品的分布和汇总对各种吉兰糖胶凝胶的影响。
各实施例特别是实施例4说明强碱和弱碱对高酰基吉兰糖胶凝胶影响的主要区别。
本试验说明用例如磷酸盐和碳酸盐等弱碱在高于糖胶螺旋转换温度下处理再生高酰基吉兰糖胶或天然培养液，可以优选脱除甘油酸取代基。乙酸基/甘油酸基(A/G)之比的增加，导致流变学性质改善。特别是，能生产具有高酰基吉兰软而有弹性结构特性的、且显著降低胶凝温度的吉兰糖胶凝胶。此外，在这些温和条件下脱酰基生产的低酰基吉兰，其形成的凝胶体脆性增加(更有弹性)。采用弱碱可能导致对其结果有动力学影响的缓慢反应。
权利要求
1.一种通过改变酰基含量而对吉兰糖胶进行改性的方法，其特征在于，该方法包括用弱碱处理糖胶的步骤，弱碱的用量和处理的条件可以明显地改善该糖胶形成凝胶的性质。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的弱碱为焦磷酸四钠、焦磷酸四钾、三磷酸钾、三磷酸钠、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所用的弱碱的摩尔浓度为2～12mM。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，用摩尔浓度为2～30mM的弱碱处理发酵培养液。
5.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，用摩尔浓度为2～12mM的弱碱处理再水合的糖胶溶液。
6.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，处理的温度为80～95℃和/或处理的时间为0.5～20分钟。
7.前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的吉兰糖胶是Sphingmonas Elodea菌需氧发酵的细胞外产品。
8.一种吉兰糖胶组合物，它包括葡萄糖残基线性四糖重复单元的结构，其中某些葡萄糖残基上连接有乙酸基和/或甘油酸基取代基，其特征在于，乙酸基取代基与甘油酸基取代基之比至少为1。
9.如权利要求8中所述的吉兰糖胶组合物，其特征在于，每个线性四糖重复单元所连接的乙酸基和/或甘油酸基取代基的总量至少是1，乙酸基取代基与甘油酸基取代基之比至少是1，或者每个线性四糖重复单元上所连接的取代基总量大于0.4而小于1，同时乙酸基取代基与甘油酸基取代基之比至少是2。
10.一种生产含吉兰糖胶产品的方法，它包括下列步骤a)如权利要求1至7之一所述使吉兰糖胶改性；然后b)在形成含吉兰糖胶产品时使所说的改性糖胶凝胶化。
11.一种从权利要求8或9所述的吉兰糖胶组组合物制得的含糖胶的产品。
全文摘要
本发明涉及一种改性吉兰糖胶,在该糖胶中,每个线性糖类重复单元上的酰基取代基和甘油酸基取代基的总酰基含量以及其比例均大于1。本发明还涉及一种用弱碱如钠、钾碳酸盐或者适当的磷酸盐处理吉兰糖胶从而改变其酰基含量的吉兰糖胶改性方法。该方法能够定制具有适当胶凝温度和流变学性质的糖胶。本发明也要求保护含有这种糖胶的新型组合物。
文档编号A23L1/05GK1312821SQ99809517
公开日2001年9月12日 申请日期1999年5月21日 优先权日1998年6月10日
发明者格雷厄姆·斯沃恩, 陈幼龙, 尼尔·A·莫里森, 托德·塔拉什克, 罗斯·克拉克 申请人:孟山都有限公司