β-环状糊精在食品中的应用

1/3β-环状糊精在食品中的应用在这篇文章中我将介绍β-环状糊精的结构、性质及其在食品中的应用。β-环状糊精的简介：环糊精的制造及其应用进展较快,尤其是β-环状糊精在医药和食品工业领域的发展。1978年,日本成为第一个成功地利用生化方法生产环糊精的国家,之后美国、法国、匈牙利也发展成为生产环糊精的主要国家。β-环状糊精是由软化芽抱杆菌产生的葡萄糖基转移酶作用于淀粉产生的一种低聚糖。它是环状分子结构,外围具有亲水性,内部具有疏水性,所以内部空隙可包合其他物质形成包合化合物。由于其独特的结构和性能,已使之在国外食品工业中被广泛地应用,在国内也开始重视β-环状糊精的应用。1、β-环状糊精的结构β-环状糊精（β-Cyclodextrine,简称β-CD）是由淀粉经酶发酵生成的,由七个D-(+)-吡喃葡萄糖组成,其每个葡萄糖都取椅式构象,通过α-1,4-糖苷键首尾相接形成一个环状分子,具有一个略呈截锥形的圆筒结构。每个单糖C2、C3上含有的两个仲羟基,处于锥形圆筒开口较大的筒口上,并且都朝一个方向按顺时针排布,其C6伯羟基则处于锥形圆筒开口较小的一侧。如图所示：2、β-环状糊精的性质由于β-环状糊精分子中没有可还原的端基，它一般作为一种非还原性的碳水化合物参与化学反应。β-环状糊精对碱稳定，在碱溶液中不易降解。β-环状糊精在酸溶液中部分水解生成葡萄糖和系列开环的麦芽糖二酸盐。β-环状糊精对β-淀粉酶稳定,不被酵母发酵。β-环状糊精还能通过以下途径生成β-环糊精衍生物：①取代二个或更多的环状糊精端羟基或次羟基上的H；②取代一个或多个端轻基或次经基；③通过过氧化物的氧化破坏1个或多个C2~C3键由于其独特的结构和性能，β-环状糊精的应用越来越受关注，逐步广泛应用于食品工业，化学工业，医药等行业2/3β-环状糊精的溶解度与温度的变化关系3、β-环状糊精在食品中的应用β-环状糊精的特性：1、提高“客体”分子对氧化,水解、光和热的稳定性。2、改善了食品的气味和风味,即掩盖了不愉快的气味和风味。3、保持易挥发物质的长期稳定。4、改变物质的物理和化学特性,如提高难溶和不溶物质的溶解度。由于β-环状糊精具有上述特性,故在食品中可应用以下几个方面：①包缠维生素和色素等不稳定性的成份,提高它们的稳定性。②包缠香精、芳香的调味料,减少其芳香成份因挥发而造成的损失。③β-环状糊精良好的乳化性,可与食用油混合,这样混合物可直接加入水溶液中。④由β-环状糊精调配的乳化食用油脂还具有透明感和可塑性。具体应用实例：（1）保护天然色素合成色素具有不同程度的毒性，因此从人体健康的角度考虑不是理想的食品添加剂。天然色素色泽自然、种类繁多，不少具有营养价值，有的还有一定的保健作用，尤其安全性为人们信赖。但天然色素大多数不稳定，易受氧气、紫外线、热、酸、碱、作用而退色或变色。而环状糊精能很好地包结类胡萝卜素、叶绿素、黄酮类色素、多酚类、醌类色素以及其他天然色素，稳定色素。若包结同时使用还原糖、抗坏血酸、维生素E等还原剂，抗氧化效果更佳。（2）蔬菜保鲜和防腐β-CD可以作为杀菌剂的包埋剂，经过一段时间后，被β-CD包埋的杀菌剂会释放出来或在一定湿度下被激活，从而抑制霉菌的生长，将此放入蔬菜中可降低其腐败速度，并防止变色。研究证实，β-CD可与绿原酸形成包合物，从而阻止多酚氧化；2-羟丙基-β-环糊精具有更好的包合效果，在同样的储存条件下可通过调整其在果汁中的浓度，完全阻止或减缓酶促褐变的发生。在脱水蔬菜加工过程中，可以通过预处理工艺，使β-CD分子渗入蔬菜组织内部，采用亲水性β-CD处理后的蔬菜（糊精处理浓度以10～20%为宜），既能阻止其在干燥时收缩变硬，提高产品外观品质，又能使复原过程中水分容易浸透，提高其复原率。（3）除臭去苦环糊精除去食品中的臭气和苦涩味的效果特别显著。生鱼、咸鱼和其它海味品、羊肉和其它肉类、动物内脏、奶制品、粮食、大豆制品等用环糊精处理后能除去不快气味。蔬菜加工品中特有的臭味也可用环糊精除去。柑橘汁中的桔皮苷、柚皮苷和柠檬苦素有较重的苦涩味，溶解度小，使桔汁带苦味并形成浑浊，不易澄清，不利于制造瓶装和罐装产品，加入环糊精后沉淀完全消除，苦味也消失，而且不影响产品质量。冰淇淋、冰牛奶、冰棍等冷食中的奶油有独特的臭味，口溶性也差，加温度（℃）15202530405060708090溶解度（克/100ml水）1.351.551.852.253.525.629.0615.3025.3039.703/3入0.5%～10%的环糊精包接后风味得到改善。（4）防潮β-CD既可作为食品防潮剂，也可添加于肉制品中，增加肉品的保湿性，改进肉品质地。将10份β-CD、5份豆油和5份水混合成包接物，再与300份砂糖混合，干燥成粉，可作为糖果的抗潮解剂。添加该抗潮解剂的糖果在30℃、相对湿度为80%的空气中放置48h，完全不会吸水潮解；将此抗潮解剂涂于蛋糕表面，在相同条件下放置24小时，蛋糕无任何改变。（5）延缓香精的释放β-CD对薄荷醇具有包合作用，且随温度升高，包合物中薄荷醇的释放率增加，因此在食用含薄荷醇的食品时，可随口腔温湿度的变化而释放清凉的薄荷香味；甜橙油可以用来调配各种不同的橙味香精，也可配入其他味感的香精中，以增加其清新飘逸感，但是甜橙油的主要香味成分苧烯对光、热和氧气十分敏感，在贮存和加工过程中容易损失和变质，用β-CD将其微胶囊化，可减少甜橙油中主要香味成分苧烯的损失。（6）促进食品乳化、发泡含油量高的饮料、冰淇淋、蛋黄酱、冰淇咖啡饮料、搅拌奶油和调味汁等食品中添加β-CD，可生成长期稳定的悬浊液；在烘烤食品中添加糖（或糖醇）、表面活性剂与β-CD的混合物，可显著增大面包体积，增强面包的抗老化，有效延长产品的货架期的作用。（7）液体饮料的粉末化β-CD的包合结构可将饮料、酒、果汁等液体食品改变成固体粉末,从而减小了产品的体积,提高了产品的稳定性,便于运输和贮藏。国外已有报道将威士忌和其他酒类用β-CD包接而成粉末酒，使用时渗入热水即成饮料酒，据称这种产品可以保存五十年不变。又如，日本也正在深入研究蜂蜜、酵母浸青、大豆磷脂、含醋调味液、酱油、豆酱的粉末化。（8）对茶有保质保鲜作用β-CD在茶饮料生产中功效显著,可减少茶乳酪的产生,保持茶饮料原有的风味;对不良风味起到掩蔽作用;对茶汤中的色素物质也具有包埋作用;可防止光、热、氧等不良因素对茶饮料的影响。在速溶绿茶中加入β-CD，可显著提高产品保质期。与糊精、麦芽糊精和可溶性淀粉对速溶茶的芳香微胶囊相比，β-CD的包埋效果最佳，其产品的耐贮藏性最好，因此可作为速溶茶的增香手段。同时，在速溶茶加工中，β-CD可作为赋形剂，添加后可降低其吸湿性，并利于保持其分散性和耐贮藏性。在茶饮料或咖啡饮料加工中，可使用β-CD柱分离技术去除茶饮料或咖啡饮料中98%的咖啡碱，减轻饮料苦味；儿茶素是茶汤中的主要沉淀物之一，也是产生苦涩味的主要物质，使用β-CD柱分离技术可脱除红茶、绿茶等饮料中的儿茶素。4.展望随着社会经济发展的日益加快和人民生活水平的不断提高，人们越来越关注食品质量及其色香味，因此对食品添加剂的要求越来越高。由于β-CD具有特殊的结构，利用现代生物工程技术将其与食品添加剂或食品本身通过包埋、包接等方式相结合，可有效改善食品的有效营养成分和口感。因此它具有非常广阔的应用前景。