结冷胶

由于结冷胶优越的凝胶性能，目前已逐步取代琼脂、卡拉胶的使用。 结冷胶广泛的应用在食品中，如布丁，果冻，白糖，饮料，奶制品，果酱制品，面包填料，表面光滑剂，糖果，糖衣，调味料等。也用在非食品产业中，如微生物培养基，药物的缓慢释放，牙膏等。

结冷胶可以增强面制品面条的硬度、弹性、粘度，也有改善口感、抑制热水溶胀，减少断面和减轻汤汁浑浊等作用，加入到制作饼干的面团中，也可以起到改良饼干的层次，使饼干具有良好的疏松度的作用;结冷胶作为稳定剂应用于冰淇淋可提高保型性;用于蛋糕、奶酪饼中，具有保湿、保鲜和保形的效果;结冷胶应用于糖果，可以给产品提供优越的结构和质地，并缩短淀粉软糖胶体形成的时间;也可用于替代果胶制备果酱和果冻，也能用于糕点和水果馅饼填料中;在肉制品和蔬菜类制品的加工过程中，添加结冷胶会使其具有清爽的品味，起到弥补产品口味不足的良好作用。结冷胶可与其他水溶胶一起使用，用于凝胶宠物食品;可与蔗糖、柠檬酸钠、缓慢溶解性酸(脂肪酸、己二酸)等混合成干料，加入沸水中，制成具有极高透明度的热水甜点凝胶，具有人 口后快速破碎，风味释放松好的特点;可替代果胶制作果酱.也可与淀粉结合或部分取代淀粉，用糕点和水果馅饼填料。

根据《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2011)规定本品可在各类食品中按正常生产需要适量使用。

低酰基结冷胶

尝试通过发酵的途径来生产有实用价值的微生物多糖已有很长的历史，这当中被广泛研究的多糖包括:用Leuconostoc mesenteroides生产的葡聚糖，用Pseudomonas sp.生产的细菌海藻酸盐, 用Xanthamonas compestris生产的黄原胶 , 用Streptococcus faecalis生产的热凝胶，用Aureobasidium pullulans生产的普鲁兰糖，以及用Strptococcus equii 生产的透明质酸和Rhizobium生产的琥珀聚糖等。 尽管能获得商业化生产的多糖只占在所研究过的多糖中极少部份，但这一少部份多糖因其极好的性能而能在工业上被广泛使用。也正由于黄原胶等多糖的开发取得了巨大的成功，鼓舞人们期望找到更多的有商业前景的微生物多糖。

1) 结冷胶生产菌种

为了寻找理想的食品胶，Kelco公司在世界各地采集土壤或植物样本对30，000多株菌种进行了筛选，结冷胶的产生菌正是在这种不懈努力下获得的，原来称为Pseudomonas elodea，后来基于r-RNA特征及含有鞘氨醇糖脂被进一步确认为Sphingomonas paucimobilis，这是种带有黄色色素、Gˉ的好氧杆状菌。从生物技术的角度来看，Sphingomonas这一属中的菌株的共同特征是能分泌出如结冷胶、沃仑胶、鼠李胶这样的一类多糖。

这些菌株能从多种环境中分离得到，不过Sphingomonas paucimobilis中的多数菌株是从临床样本或医院周边环境中分离到的。工业上最早采用的结冷胶生产菌株为Pseudomonas elodea，它是从一种水百合上分离而得。

2) 结冷胶的生物合成途径

微生物胞外多糖的生物合成可以分为同型多糖的合成与异型多糖的合成，结冷胶的合成属于后者。异型多糖的合成体系包含5个因子,即糖基核苷酸、酰基供体、脂中间体、酶系统及糖基受体。Ligio等提出了Pseudomonas eLAdea合成结冷胶重复四糖单元的可能途径。作为活性前体提供的糖基核苷酸被认为是UDP-葡萄糖、TDP-鼠李糖和UDP-葡萄糖醛酸,它们共同成为合成重复单位的单体供体。涉及前体合成的酶有磷酸葡萄糖异构酶(PG1)、磷酸葡萄糖变位酶(PGM)、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGP)、TDP-葡萄糖焦磷酸化酶(TGP)、UDP-葡萄糖脱氢酶(UGD)和TDP-鼠李糖合成酶(TRS)。Pseudomonas elodea对葡萄糖的代谢主要经由糖酵解途径和磷酸戊糖途径。

3) 结冷胶的生产技术

它是在含有碳源、有机和无机氮源、磷酸盐适量微量元素的介质中，通过通风发酵进行生产。发酵在消毒的条件下严格控制通气量、搅拌、温度和pH，发酵完成后，用物理、化学方法分离菌丝蛋白得到结冷胶产品。

分子结构

结冷胶又称凯可胶，是一种高分子线性多糖，由4个单糖分子组成的基本单元重复聚合而成.其基本单元是由1，3-和1，4-连接的2个葡萄糖残基，1，3-连接的1个葡萄糖醛酸残基，和1，4-连接的1个鼠李糖残基组成。其 中葡萄 糖醛酸可被钾、钠、钙、镁中和成混合盐。并且天然结冷胶含有O-酰基(甘油酰基和乙酰基)。天然或称高酰基结冷胶可形成高弹性低硬度凝胶。乙酰化结冷胶通过碱处理除去O-酰基后生成低酰基结冷胶，再经过滤可得到纯化低酰基结冷胶，即商品结冷胶，其相对分子质量约为50万。

性状

结冷胶干粉呈米黄色，无特殊的滋味和气味，约于150℃不经熔化而 分解。耐热、耐酸性能良好，对酶的稳定性亦高。不溶于非极性有机溶剂，也不溶于冷水，但略加搅拌即分散于水中，加热即溶解成透明的溶液，冷却后，形成透明且坚实的凝胶。溶于热的去离子水或整合剂存在的低离子强度溶液，水溶液呈中性。

结冷胶在阳离子存在时，在加热后冷却时生成坚硬脆性凝胶。其硬度与结冷胶浓度成正比，并且在较低的二价阳离子浓度时产生最大凝 胶硬度。结冷胶一般用量0.05%即可形成凝胶(通常用量为0.1%-0.3%)。所形成的凝胶富含汁水，具有良好的风味释放性，有入口即化的口感。结冷胶凝胶的凝固温度在30-45℃范围内，而凝胶的熔化温度既可低于又可高于100℃，这取决于阳离子类型和浓度等条件。添加黄原胶-槐豆胶到结冷胶中，可使其凝胶硬度降低而弹性增强。

结冷胶可作为增稠剂、稳定剂。使用注意事项:本品使用方便，它虽不溶于冷水，但略加搅拌即分散于水中。加热即溶解成透明的溶液，冷却后，形成透明且坚实的凝胶。用量小，通常只为琼脂和卡拉胶用量的1/3~1/2，一般用量0.05%即可形成凝胶(通常用量为0.1%~0.3%)。

制成的凝胶富含汁水，具有良好的风味释放性，有入口即化的口感。

有良好的稳定性，耐酸解、耐酶解，制成的凝胶即使在高压蒸煮和烘烤条件下都很稳定，在酸性产品中亦很稳定，而以pH值在4.0~7.5条件下性能最好。贮藏时其质构不受时间与温度的变化。

结冷胶作为微生物代谢胶，生产周期短，不受气候和地理环境条件的限制，可以在人工控制条件下利用各种废渣、废液进行生产，再加上其安全无毒，理化性质独特等优良特性，在食品工业中有着广泛的应用前景。

虽然结冷胶生产取得了许多成果,但还存在一些问题,如产量低;用于通气搅拌的能源高;提纯用的有机溶剂耗量大;有机溶剂的回收较困难等。因而如果能利用基因工程手段将产胶基因转移到嫌气性微生物中正常表达，从而在无氧或微氧条件下生产则可降低成本。总之,通过基因工程手段筛选优质多糖产生菌，并利用现代生物技术构建具有多种优异性能的基因工程菌与细胞工程菌来提高结冷胶产率与质量,将是未来结冷胶生产与研究的发展方向。

纯的结冷胶是一种复合盐，不溶于冷水，但在搅拌下可直接分散于去离子水中，提高水中阳离子的浓度，如硬度中等的水(相当于含CaCO3，180mg/kg)，有助于其在水中的分散。但Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子(如硬水)能阻止已分散的结冷胶加热水化，阳离子的浓度越高，则即使加热至沸也无法使之水化。

在已经分散的水中，加入少量整合剂(如柠檬酸钠、六偏磷酸钠)，可使分散的结冷胶即使在硬度很高的水中也能水化，只要所加熬合剂的量与Ca2+等的含量适当，甚至可溶于冷水。热的均匀水化的胶溶液冷却后可直接成为凝胶，但需加入阳离子后方能凝结，并随着阳离子浓度的提高可使凝胶的硬度和模量提高到最大值，但浓度超过一定限度，又会使凝胶体的硬度和模量下降，而且一价阳离子与两价阳离子的最适浓度并不一样。

绝大多数食品的pH介于4.0一8.0之间，结冷胶凝胶在这个PH范围内，其凝胶强度几乎不随pH变化而变化，而结冷胶应用于食品中时，可以不考虑pH的影响。美国一些专家研究指出:二价阳离子所形成的结冷胶凝胶。其强度在pH小于3.5或大于8.5时，凝胶强度迅速下降;一价阳离子所形成的凝胶，其强度在pH介于3.5-1L.5之间有微小的波动。但是，在相同胶浓度的条件下所形成的凝胶，二价阳离子的凝胶强度比一价阳离子的凝胶强度要大得多。

美国一些科技人员曾将各种酶(包括果胶酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、纤维素酶、褐藻酸酶、木瓜蛋白酶、脂肪酶等)添加于结冷胶溶液中，结果发现，任何一种酶对结冷胶溶液的粘度以及凝胶的强度均没有影响，由于具备这种性质，结冷胶可以替代琼脂作为微生物培养基的胶凝剂。

在复配时，槐豆胶、瓜尔豆胶、CMC、黄原胶等非凝胶性水溶胶，对结冷胶凝胶体的组织特性无明显影响。但如加入明胶、黄原胶与槐豆胶的混合物、淀粉等凝胶性水溶胶时，可使组织结构发生明显变化。

结冷胶的制法是由假单胞杆菌在葡萄糖、玉米糖浆、磷酸盐、蛋白质、硝酸盐和微量元素组成的液体培养基中培养两天，得到一种天然的、高乙酰基结冷胶。这时得到的结冷胶在其葡萄糖基上结有半个乙酰基和半个甘油酸酯，由于乙酰基的存在会严重影响其凝胶特性，故需在所得的醪液中加入氢氧化钾使呈碱性，以脱去乙酰基和甘油基，已取得低乙酰基结冷胶。然后加热、过滤，用异丙醇醇析而得脱乙酰基的澄清结冷胶。

结冷胶具有良好的热稳定性，它能承受多个周期的热处理。

LD50大鼠口服为5000mg/kg体重。ADI无需规定。

结冷胶具有显著的温度滞后性，即胶凝温度远低于凝胶的融化温度。通常，胶凝温度于20一50℃之间，而融化温度则介于65-120℃。胶凝温度和融化温度的大小主要取决于 凝胶的形成条件，如阳离子的类型和浓度等。结冷胶的温度滞后性对食品工业具有重要的实用意义。例如，有些制品要求在加上过程中凝胶后再融化;而其他制品要求在热处理过程中凝胶结构保持稳定。