华东理工大学 胡国华  

    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，精确时间，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(如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0.5，2.0，5.0g／kg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0.5，2.0，5.0g／kg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。

 （4） Ames试验  白沙蒿籽以50，500，5000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。

(二)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(约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(约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)的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(约5min)。用组织捣碎机高速搅拌1min，使胶质和种子剥离，4000r／min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℃、4～6h，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25～85℃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pH3～12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→80～95℃榨油去脂→乙醇脱色→60℃烘干后粉碎→辊磨过90～110目筛→沙篱粉+海藻酸钠+面粉(比例42～48：4～8：48～52)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。

(三)沙蒿籽胶在食品中的应用

 沙蒿在我国分布甚广，资源丰富，我国内蒙西部、陕西北部、甘肃北部、宁夏等地区分布沙蒿达2700亿m²，仅腾格里沙漠就有42亿m’以白沙蒿为优势群的草场，估计白沙蒿的蕴藏量达5亿kg以上。华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,近年随着西部开发，沙蒿作为西北地区特有资源，如何进一步综合利用沙蒿籽，发挥沙蒿在治沙固沙中的生态环保效应，使社会及经济效益步入同步发展的良性循环具有重要的意义。

    沙蒿籽胶是一种纯天然无污染植物胶，是绿色食品添加剂。本身营养成份含量高，粘性大，吸水性强，乳化效果好，在食品工业中它可以替代果胶、琼胶、阿拉伯胶、海藻酸丙二醇酯等用作增稠剂、粘合剂、稳定剂、乳化剂。它可作为糖果、肉冻的凝胶改良剂，果酱的增稠剂，各种乳化液的分散剂、稳定剂，以及加工食品中的改良剂、保鲜剂及可食性膜等，应用前景广阔。沙蒿籽胶在养麦粉品质改良，苹果、鸡蛋的涂膜保鲜及沙棘果汁稳定性方面也有具体应用。

    目前在冰淇淋、人造奶油、面包、蛋糕等食品中，广泛使用的乳化剂如甘油硬脂肪酸酯、甘油醋酸酯、山梨酸脂肪酸酯、甘油乳酸酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸单甘酯等，很大一部分依靠进口，沙蒿胶可部分替代使用作为乳化剂，在国内有较大的潜在市场。

    沙蒿胶在雪糕、冰淇淋中作为增稠剂，用量是一般增稠剂的1／3～1／2，也有很好的乳化作用。沙蒿胶也可供给低温肠(火腿肠等)使用，用量只有卡拉胶的一半，产品性状不变，而且生产出的产品在低温冷冻下，延长保存期。解冻后完全可以恢复原状。

华东理工大学食品添加剂和配料研究组认为,沙蒿胶在挂面和方便面生产中作为品质改良剂用途更大，目前一般使用进口硬脂酰乳酸钙(CSL)与硬脂酰乳酸钠（SSL），价格昂贵。沙蒿籽胶可提高面条弹性和韧性，口感滑腻，有咬劲，不断条，对筋度较低或面筋质较差的面粉特别有效，更主要其是天然植物提取物，不是化学合成物质，在这方面比CSL和SSL更有市场竞争力。

1.面条工业

 （1）对面粉流变学特性的影响

 沙蒿籽胶能增强面筋结合力，使面团的流变学特性改善，面团稳定时间加长，衰落值减少，延伸性降低，能值显著增大。用于挂面生产试验，挂架断条率明显下降。

沙蒿籽胶在面团中具有很强的络合粘结力，能使面团的流变学特性大大改善、在面粉中加入2%左右的沙蒿籽胶就可使面团的拉伸强度提高1～2倍，其效果十分明显。这一点，在荞麦挂面和龙须挂面的生产应用中得到了证实。         

  荞麦面粉内不含面筋质，和好的面团易脆裂，无延伸性，不易压延成型，更无法用现有工艺设备生产出养麦挂面。在研制养麦挂面的过程中，在配方中使用沙蒿籽胶，在传统工艺上增加新工序，使养麦面团的压延、切条、挂竿均得以实现，能取得满意效果。

 生产龙须挂面，对原料面粉要求质量高，否则会严重影响产品质量，使面条断条率和次品增加。在不能得到质量稳定的原料面粉情况下，可以选用沙蒿籽胶。进行添加沙蒿籽胶的应用试验，结果表明，添加组比对照组断条率减少，出品率提高，而且能使龙须挂面的手工称量、包装时的耐操作性能明显加强。

   面粉中添加1～2％的白沙蒿粉时，面团拉力增加80％以上，韧性增强3～6倍；稳定性提高，拉伸阻力增大，抗拉性提高，延伸降低。对面粉流变学特性有显著改善，作用均匀，稳定而持久。特别对面筋含量低且品质差的面粉作用更显著。

（2)面条添加剂试验效果

 以白沙蒿籽为主要原料的面条添加剂对面条和挂面品质改良效果明显，操作条件耐受性大，可基本消除挂竿断条现象，使成品率和质量明显提高；使面条、挂面的复水性能改善，耐煮性提高，光滑、有弹性、筋韧适口；比使用乳化剂、海藻胶、魔芋粉的效果要好。

（3）机理探讨

 沙蒿籽胶作为新型天然植物添加剂，在面条、挂面、面包等方面的应用中，充分显示了它对面粉品质改良的工艺效果。特别是对面筋含量低且品质差的面粉，效果更为显著，其功能主要在于白沙篙籽中胶质对面筋质量强化的增效作用，和由于它的吸水性、持水性、复水性与成膜性而表现出来的增粘、增稠、稳定作用以及类似乳化剂的组织改良作用。

   a.强化面筋质量，改善面团性能  正常的小麦粉在加水形成面团时，随着含水量的增加面粉的水合作用增强，当自由水出现时，在蛋白质纤维之间发生相互作用而发展成一种面筋的复合物。面筋主要是由小麦蛋白组成的复合物。它具有可伸展性、粘性和弹性。面粉面筋的数量和质量不仅反映了粉质的优劣，而且很大程度上决定了面团性能与面食制品的品质。面筋有强弱之分，强的面筋粉有筋力大、弹性强，揉和时间长而面团弱化度小的特点，相反弱面筋粉有筋力差、弹性小，揉和时间短、弱化度大的特性。强面筋面粉适于制做面包、面条，而弱面筋面粉只有通过强化面筋质量之后才能提高其使用性能。

    前面说过，沙蒿籽胶是一种具有交联结构的多糖物质。其胶元之间按一定的取向连接成硕长的分子“链”，形成纤维结缔状结构。对面团具有很强的粘结络合力，可提高面筋的产出率及面团的弹性与强度。当弱面筋面粉加入沙蒿胶后，由于沙蒿胶的粘结作用和胶纤维的骨架强化作用，使原来破损了的面筋蛋白分子重新“接拉”，形成交联的网状结构，进而与蛋白质、淀粉通过水合作用为面团提供强度和延冲阻力、流动性与延展所需的粘合性。这种效果可从白沙蒿籽胶对面粉流变学持性影响的粉质仪图谱和面团拉伸仪曲线图谱以及烘焙面包、面条制做试验中得到很好的证明。

b.吸水作用、持水性—提高面团吸水率  沙蒿胶吸水溶胀性很好，它可以在吸收30～50倍于本身重量的水分后，仍能保持不流放，因而可使面团总吸水量增加1.5～5％，并因其胶体的特性，使面团持水性增强。

小麦粉面团吸水率是使小麦粉在Brabender和面机上达到500Bu的稠度所需要的水的百分数。它是小麦粉品质的一个敏感指标，它不仅与蛋白质、淀粉的含量有关，而且与蛋白质的质量、面筋的强弱有密切关系。所以，面团吸水率的高低则表示形成面团中淀粉和蛋白质的吸水性能的高低。加到面团里面的水分，其中约有85％分配到面筋和淀粉中。

    由于沙蒿胶具有提高面团吸水率的效能，在调制面团时沙蒿胶降低水分的表面张力，使水分向蛋白质分子和淀粉颗粒的渗透速度加快，加速调制面团的进程，由于增加淀粉的吸水作用，因而增强了面团的持水性，使面条在蒸煮时，可促使淀粉的糊化，它还能强化面筋弹性，使面条口感爽滑有韧性；由于沙蒿胶具有好的持水性与复水性，与淀粉分子形成交联作用，使面条在蒸煮时具有耐高温和耐高压的优点，且成熟速度快，使面条在食用时复水速度比较快，并保持良好的嚼劲。

c.作为稳定剂具有乳化剂的作用  沙蒿胶作为白沙蒿籽的主要成分，呈非离子性，因此不受PH和共存离子的影响，具有热稳定性，这是一般添加剂所不具备的。它亲水性极强，吸收水多，溶胀性大，具有形成薄膜的能力，提高面团的持水性和水分分散性，是一种良好的稳定剂。因而具有乳化剂的功能。

 d.表面活性作用　沙蒿胶能使面团中的水分分散得比较均匀，使面团的吸水率增强，有利于蒸煮时的成熟；能使面团中多相系统保持稳定，提高面团的气体保持能力。

e.防止淀粉老化　沙蒿胶在面团中能够涂布于直链淀粉的胶束表面，以减少胶束之间的自由水的相互接触，避免产生以水分子为中心的间接结合，从而延迟糊精的递解分解，减少淀粉粒子之间的粘着，防止可溶性淀粉的溶出，使加工成的成品有良好的组织结构，增加抗老化性能。

2.烘烤工业

    沙蒿籽胶能够显著改善面团的流变学特性。由于沙蒿胶具有很强的吸水溶胀性和对面粉有纤维结缔性功能，使面团的粘结络合力增强，改善面包焙烤性能；面团持水量加大且抗拉强度增大，能够经受较长时间的调制揉合操作，保持良好的弹性与塑性；使面团发酵中包络大量气体，强化面筋筋力，起发迅速，起发高度高，表皮筋韧，不产生崩解现象，面包比容增大，结构细腻、纹理清晰；可阻止淀粉再结晶老化，延长面包保存期。

     用于生产后能起到明显的保质保鲜作用。经生产性试验表明，成品面包在相同湿度、温度等条件下，保存两天后，加沙蒿籽胶组的面包松软丰满，弹性如初，不加沙蒿籽胶组的面包则变干变硬失去弹性，使商品性状变差。另外，在面包配方中加入0.2%的沙蒿籽胶后可完全取代原配方中的鸡蛋，而不影响面包的加工性能和质量，其口感甚至比加有鸡蛋的面包更为优良、并使生产成本下降。

3.饮料工业 

目前，由于生产条件的限制，有些地区上市的植物蛋白饮料品种单调，数量少，其主要原因是生产、加工过程中的蛋白质沉淀问题。针对这一问题．应用沙蒿籽胶的增稠作用和稳定作用。将其1%的胶液按5%的量加入豆乳和酸豆奶中，经处理和发酵起到了良好的稳定作用和增稠作用，能解决豆乳的蛋白质颗粒沉淀问题，使豆奶和酸豆奶的质量明显提高，同时也为中小企业和乡镇企业，减少了设备投资，在没有胶体磨和高压均质设备的条件下，也能生产出质量很好的豆奶和酸豆奶。

沙蒿籽胶除在上述食品加工方面具有明显的开发应用价值外，在其它食品行业以及化工、轻纺、造纸、建筑和石油等工业领域的应用以及价廉和性能方面的优势，将显示出诱人的开发的前景。

沙蒿作为沙漠荒地重要而分布广泛的植物，特别是随西部大开发，种草治沙工程的启动，沙蒿籽的蕴藏量将会迅速增加，沙篙籽综合开发利用和对沙蒿胶理论和应用研究更显重要，其产品不但是重要的食品天然添加剂，同时还可广泛应用于轻化工，石油钻探等领域。

                                                 ——摘自《功能性食品胶》，化工出版社

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