环状糊精的络合作用及其在食品中的应用（二）

3、客体分子性质对络合的影响

主体分子空穴和客体分子之间的几何相容性，客体分子的结构、电荷和极性，以及反应介质（溶剂）和温度对于络合物的形成都有重要的影响。在所有可获得的母体CD分子中，β-CD分子的空穴能够包埋的分子种类最多，这也是β-CD应用研究最多的原因之一。

客体分子的电荷和极性在以CD为底物的主体分子一客体分子相互作用中也起着非常重要的作用，但是起决定作用的还是两者在几何结构上的契合。当某些分子比水分子的亲水性或极性差时，CD便可以与其形成络合物，且该配合物的稳定性与客体分子或客体分子某些部分的亲水性呈正相关。对于电荷对络合物的影响而言，中性分子比离子化状态更容易形成络合物。

络合发生的介质也起着非常重要的作用，因为反应介质的存在对络合平衡过程的两个方向均会产生影响。虽然CD络合物的形成过程本身并不需要任何额外的溶剂，但是少量的水对于络合过程是必需的。

4、 CD包埋客体分子在溶液中的性质

当一个或多或少具有一定非极性的水不溶性分子与CD水溶液发生反应时，有可能会产生如下结果：

A、客体分子在溶解相的浓度显著增加；当固体络合物同时形成时，溶解于溶液中的CD浓度开始下降（不包括那些同离子化的客体分子结合在一起的CD分子或形成了氢键的CD分子）。

B、客体分子的光谱学性质发生改变。

C、包埋分子的反应性发生改变。在大多数情况下，其反应性会降低。

D、包埋之前为疏水性的分子络合后变得具有亲水性。

二、 CD在食品工业中应用管理

目前，CD的使用量以每年20％～30％的速度增长，其中80％～90％用于食品工业。因此，各国对于CD在食品中应用的管理都给予了极大的关注。在美国，α-CD、β-CD-和γ-CD已经被列入了GRAS（generally recognized as safe）清单，因此可以同该清单中的其它物质一样进行商业化应用。在日本，α-CD、β-CD-和γ-CD被认为是天然产品，也可以在食品领域进行商业化应用，唯一的限制就是其纯度必须满足要求。在澳大利亚和新西兰，α-CD和γ-CD分别自2004年和2003起被归类为“新食品”。在中国CD早就作为食品添加剂在应用，《食品添加剂使用卫生标准》（GB 2920—1996）中规定：CD可用于烘烤食品。最大使用量为2.59／kg；用于汤料，为100s／kg。联合食品添加剂委员会（FECFA）推荐的β—CD在食品中的最大用量为5mg／kg每天。对于α-CD和γ-CD目前尚未制定每日允许摄入量（ADI），因为毒理学档案表明这两种物质的安全性很高。另外，2005年7月美国环境保护署（EPA）还废除了对α-、β-、和γ-CD在各种食品中最大允许残留量的规定。

三、CD在食品工业中的应用现状

CD应用到食品工业生产时，首先是将CD与被包接物制成包接复合物，再用包接复合物制造其他产品。包接络合物的制造法有两种，即饱和溶液法和同体混合体。饱和溶液法就是将CD加水加温制成饱和溶液，然后加入被包接物质充分搅拌混合即成复合物。固体混合法就是将CD与被包接物质充分混合或加人少量水在碾磨机中搅拌混合即成复合物。CD作为食品添加剂有以下的功能：保护含脂肪的、对氧气和光或热诱导降解敏感的食品组份；增溶食用着色剂或维生素；增加香精、香料、维生素和精油的稳定性，使其免于发生不需要的变化；抑制不愉快的风味和味道；实现部分食品组分的可控释放。

1、CD对风味物质的包埋

食品的香味对于提高客户的满意度起着重要作用，并影响食品进一步的消费。为了防止加工和贮藏过程中风味的降解和损失，可以利用CD与风味成分形成络合物加以保护。也就是说在喷雾干燥、喷雾冷影冷却、冷冻干燥、流化床造粒、挤压成形、复凝聚和共结晶等工艺中。利用CD与风味物质作用，形成CD-风味物质分子的包埋络合物，那么将可以更好的保护多组分食品体系中存在的挥发性和／或不稳定的风味物质，使其在食品加工中免受损失。如，在温州蜜柑果汁中加一定量的CD，经喷雾干燥制成的粉末状固体果汁，可显著提高贮藏期。在茶叶浸出液中加入一定量β-CD，经喷雾干燥得到的速溶茶，其芳香和茶味远比对照好。在所有的包埋技术中。风味物质的β-CD分子包埋技术已经被证明是保护风味物质免受加热和蒸汽影响的最有效方法。

分子水平的包埋可以抑制或避免天然或合成复合体系中不同组分之间的相互作用，比如香精浓缩物、精油、油树脂等。

2、对氧化降解、热引起的变化及光诱导降解的保护作用

与CD形成络合物可以保护某些含脂肪的、对氧气和热／光诱导降解敏感的食品组份。在果蔬汁的生产中，蔬菜和水果组织受到的机械损失通常都会导致酶促褐变反应迅速发生。因此，多酚氧化酶将无色的多酚类物质转化成了有色的物质。为了避免这种影响，蔬菜和水果汁可以用CD处理以通过络合的方式除去果汁中的多酚氧化酶。另外，CD能够通过和酚类物质发生络合从而保护这些酚类物质免受酶促氧化。

3、风味改良以及消除食品中苦昧及不良味道和风昧

苦味是消费者拒绝许多食品的主要原因，如橙汁的苦味。新鲜的橙汁是不苦的，但是随着贮藏过程的进行，苦味变得特别强烈。因此，如何在保护产品所需的风味和营养价值不变的情况下，脱除食品中的苦味物质，人们进行了大量的研究。结果发现，用CD可除去或掩盖不需要的苦味。比如，大豆有青豆臭和苦涩味，在大豆加工中加入一定量的CD，可除去豆浆、豆腐、豆乳粉、大豆蛋白中的豆腥味。鱼、羊肉等腥味重的食品，在加工时用CD处理，则可有效的除去腥味。对于海产品和肉制品而言，CD并不需要纯品，而是用其混合物，将该混合物加入到鱼糜中之后，产品的质地有了改善，并且形成了良好的凝胶组成，使得油脂不会从凝胶中溢出。当大米贮藏时间过长时会产生一种令人不愉快的异味，这种异味可以通过在煮饭时加入0.01％～0.4％的β-CD来消除。另外。牛奶酪蛋白是一种可以快速消化的蛋白质源，但是其苦味是一个大问题。向酪蛋白水解物中加入10％的β-CD便可以消除苦味。

为了提高CD掩盖苦味的能力和拓宽CD的应用领域，将β-CD和γ-CD通过共价键结合到羧甲基几丁质和羧甲基纤维素上，可制备出一系列的大分子共价衍生物，这些物质对柠檬苷、柚皮苷和咖啡因有较好的结合能力。

4、胆固醇螯合剂

低密度脂蛋白胆固醇是被公认的冠心病的危险因子，如果长期摄入这类物质就会使动脉产生粥样硬化，引起冠心病、高血压病等。目前，对除去乳制品中胆固醇就采用了添加CD的方法。利用β-CD从稀奶油中脱除胆固醇的最佳工艺条件为： 20Mpa均质，添加质量分数8．5％β-CD，经30℃混合10min，40C静置30min，40001r．Min-1离心10min。胆固醇去除率能达到84.21％；用硅烷化法和β-CD固定化制备的β-CD玻璃珠可以清除牛奶中41％的胆固醇，并且β-CD的循环利用率可达几乎100％；用5％的交联β-CD在不同条件下处理猪油时，胆固醇的清除率为91.2％～93.O％

5、乳化增泡作用

某些含油量高的饮料，如冰淇淋、咖啡、搅和奶油、调味油、无蛋蛋黄酱等食品添加CD。可行成长期稳定的乳状悬液。用脂肪酸、甘油、甘油脂和β-CD做乳化剂，加入其他原料，可制成乳化性能良好的各种液体、膏状加工油脂食品，乳化状态稳定，保存一个月，品质不变。用β-CD调制的乳化食品还具有透明感和可塑性。冷冻蛋白和粉末蛋白的气泡力比新鲜蛋白显著降低下，传统的做法是添加烘烤糊精，但气泡力改善很有限。如果在蛋白冷冻或制粉时添加β-CD，效果显著，气泡力大。糖和糖醇加表面活性剂和β-CD制成的粉末状物质用作烘烤食品添加剂，可增大乳化气泡力。

6、食品保藏

CD在食品中的另外一个有趣的应用是含CD的食品包装材料。CD可以给食品包装材料提供双倍的好处：第一，CD降低了包装材料中残留有机挥发性污染物的含量。第二，CD改善了包装材料的阻隔性能（扩散速率和传输速率），从而在保持食品质量和安全性的同时还改善了食品的感官性质。
许多CD络合物都可作为抗菌剂或防腐剂用于食品。比如，0.1％的碘-β-CD络合物可以使鱼糜或冷冻海产品在20℃下贮藏2个月而不发生腐败。另外，天然存在的挥发性组分比如乙醛具有很好的抗真菌性能，但是其挥发性限制了其在采后的应用。利用β-CD-乙醛络合物来降低或防止浆果采后可能发生的疾病，以便在贮藏、销售和消费者购买过程中来提供抗真菌的挥发性成分。

将CD结合到一些用于鲜切水果或蔬菜的包装中，利用CD可与一些疏水性的抗菌分子结合形成络合物的特点，可形成抗菌传递系统，这样在鲜切水果或蔬菜的高相对温度和湿度环境下，由于水和CD之间的相互作用，主客分子之间的相互作用便削弱了。结果，抗菌分子被释放出来，并保护产品，使微生物不能生长。

CD本身不能防腐，但它可以保护防腐剂长期有效。CD同山梨酸、脱氢乙酸、苯甲酸或其盐类包接成复合物，远比原化合物有效，从而减少它们的使用量。用CD等复合物粉末在聚丙烯薄膜上制得抗腐涂层塑料膜，用此膜包装海昧品可保持一个月不腐败。

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