更新时间：2024-09-20 15:07
瓜尔胶（Guar gum）又称愈创树胶，来源于豆科的瓜尔豆（Cyamopsis tetragonoloba）所产豆荚中的胚乳部分，主要成分是有机高分子化合物亲水多糖，由半乳糖及甘露糖为基本糖单元连接而成，属于半乳甘露聚糖，相对分子质量为20万～30万。瓜尔胶无臭，味道平淡，为白色或黄白色粉末，不溶于有机溶剂，在水中可迅速分散并溶胀形成高黏度触变型凝胶。
瓜尔胶具有增稠能力高、稳定性和兼容性能良好等特性，在食品工业中用作增稠剂、乳化剂、成膜剂、保水剂和稳定剂，常用于果酱、肉汁的增稠，冰淇淋及冷冻食品的稳定，面制品中的增筋等；在采矿、石油开采中用作浮选剂、泡沫稳定剂、过滤助剂等；在水和废水处理中，用作絮凝剂。瓜尔胶无毒、无刺激性，但其服用后会在胃内溶胀而产生饱胀感。瓜尔胶粉需储存在密闭容器中，置于阴凉干燥处，配成溶液常需加入防腐剂储存。
瓜尔胶也称瓜尔豆胶、古耳胶、愈创树胶，主要来源于印度的Gujarat（古吉拉特邦）、Rajasthan（拉贾斯坦邦）、Punjab（旁遮普省）、Haryana（哈里亚纳邦）及巴基斯坦的Sind（信德）等半干旱地区广泛栽培的一年生草本作物瓜尔豆的胚乳部分，美国的得克萨斯州、俄克拉何马州及一些非洲国家也有生长。
瓜尔豆是一种抗旱，抗病虫害能力强，有固氮能力，能改善土壤环境的豆科农作物。在19世纪以前只是印度和巴基斯坦等少数国家作为蔬菜、饲料和绿肥作物大量裁培。20世纪以后，有10多个国家先后引种。第二次世界大战期间，美国从地中海地区进口工业原料长角豆种子很困难，价格上涨，长角豆胶不能满足工业需要，在研究多种植物之后，麦凯维伊（1947年）等首先确认瓜尔豆有许多潜在的工业用途。惠斯特（1948年）等对瓜尔豆种子的物理化学性质做了详细的研究。此后，经过大量研究工作和应用试验，瓜尔豆逐步发展成为现代工业用胶的重要原料。
2007年，作为肉类奶制品甜点或熟食制品中增稠剂的一种，食品添加剂瓜尔胶中被发现含有高剂量的二噁英。随后，欧盟委员会给所有成员国发布了卫生警报。受污染的瓜尔胶源头一直追踪到印度，发现来自那里的瓜尔胶中含有五氯苯酚，这是一种已经屏弃的杀虫剂，而它所含的二噁英正是污染物的源头。
瓜尔胶为白色或淡黄色粉末，无味，无臭，不溶于有机溶剂，不溶于油脂和烃类。在水中可迅速分散并溶胀形成高黏度触变型凝胶，能分散在冷水或热水中。质量浓度为10 g/L的瓜尔胶水分散液的密度为1.492 g/cm3。
水是瓜尔胶唯一的通用溶剂。瓜尔胶也能以有限的浓度溶解于与水混溶的溶剂中，例如乙醇。当水溶液中有其他电解质存在时，瓜尔胶的水化速率将大大减缓且无法达到正常水化的最大黏度，因此在食品配方中，一定要先制备瓜尔胶溶液，待胶体充分水化后，再加入其他食品配料。
瓜尔胶是黏度最高的天然胶体之一，黏度是其划分等级主要标准之一。瓜尔胶在25℃的水中经过2h可以基本充分水化，黏度达到最大黏度的95％。1％的瓜尔胶水溶液的黏度高达4~5 Pa·s。优质瓜尔豆原料在特定的加工方式下获得的胶粉，最大黏度可以高达10 Pa·s以上（采用布鲁克菲尔德转子黏度计测定）。瓜尔胶增稠速率和最终黏度与胶粉粒度、制备条件及温度有关，加热可以缩短到达最高黏度所需的时间。一般胶粉粒径越小，其胶液黏度越高、水化速度越快、获得最大黏度的时间越短。由于瓜尔胶的相对分子质量较大，其特性黏度值也高于其他半乳甘露聚糖胶。
瓜尔胶与其他许多胶体一样，温度上升时，其胶液黏度下降。这是因为受热时，分子链上的氢键变弱，分子链的舒展程度增加所致。
瓜尔胶自然溶液为中性，pH值在4～10的范围内对胶溶液的性状影响不明显。pH值6～8时胶液黏度可达到最大值。在酸性条件下水化速度快，而在碱性条件下，水化速度慢，pH值大于10后，则不能水化。
瓜尔胶及其衍生物的溶液都呈非艾萨克·牛顿流动特性的假塑性。随着溶液浓度加大，其假塑性程度增加。但随着相对分子质量降低，假塑性程度也降低，溶液不具有为触发流动所必须克服的屈服应力。瓜尔胶及其衍生物都具有很好的剪力稳定性，一般长时间的高速剪切不会导致黏度的永久丧失。
瓜尔胶是非离子型有机高分子化合物，因此具有良好的无机盐类兼容性能。它耐受一价金属盐（如食盐）的能力比较好，而高价金属离子的存在可使其溶解度下降，如钙离子浓度很高时，瓜尔胶会从溶液中析出，特别是在高pH值条件下。在控制溶液pH值的条件下，瓜尔胶与交联剂（如硼酸盐、金属离子等）反应可生成稍带弹性的凝胶，此时，瓜尔胶的抗热降解能力会提高，随着交联剂浓度的增加，瓜尔胶溶液的黏度会上升至最大值，然后溶解度下降，黏度也下降。有合剂（如酒石酸、正磷酸等）存在时，对瓜尔胶溶液的稳定性有益。瓜尔胶还能形成一定强度的水溶性薄膜。
瓜尔胶是直链非离子型大分子，链上的羟基可与某些亲水胶体及淀粉形成氢键。如瓜尔胶与小麦淀粉共煮可达到更高的黏度；瓜尔胶与黄原胶也有一定程度的协同功效，能使黏度进一步增加，但不似长角豆胶那样可以与之形成凝胶；瓜尔胶与卡拉胶则无协同效应。这主要是因为瓜尔胶分子链上的半乳糖支链太多，主链上缺少足够多的光滑片段，以至不能与卡拉胶上的双螺旋结构片段形成新的稳固的空间结构。瓜尔胶也具有控制胶体脱水收缩的能力。
瓜尔胶为水溶性高分子，可溶于水中产生很高的黏度，具有增稠作用，能够使食品的稠度增加，可作为馅饼馅、饮料、果酱等的填充剂，宠物食品的黏合剂，还可利用其胶黏性挂糖衣、上光、结霜，并能使某些果汁及啤酒的持气性增强。瓜尔胶常用于面制品中，增稠剂能与蛋白质相互结合形成大分子基团，淀粉嵌于网络中间，形成坚实的整体结构。同时，瓜尔胶是通过糖苷结合的胶体多糖，且无臭无味，能分散在热水或冷水中形成黏稠液，用于饮料中有增稠和稳定作用，可防止制品分层、沉淀，并使产品富有良好的滑腻口感。
瓜尔胶能稳定多相系统（油、水、固体物），亦能使黏度稳定，也可稳定胶体及降低表面张力，因而能使乳油液及悬浊液保持稳定，并能稳定泡沫液。瓜尔胶作为稳定剂广泛用于乳制品和食品蛋白质乳浊液体系中，常和其他物质复配，可以明显降低单一稳定剂的添加量，并且实现性能的叠加。如亚麻籽胶、瓜尔胶和变性淀粉作为复配稳定剂在搅拌型酸奶中应用，添加复配稳定剂后酸奶的保质期可延长至27天。瓜尔胶在gelato中添加可提高冰淇淋浆料的黏度，避免冰晶的生成，改善油脂及含油脂固体微粒的分散度，延缓微粒冰晶的增大，改善冰淇淋的口感、内部结构和外观状态，提高冰淇淋体系的稳定性、抗融性和抗骤热性能，赋予产品滑溜和糯性的口感。
瓜尔胶可用作被膜剂，覆盖于食品表面，形成一层保护性薄膜，保护食品不受氧气、微生物的氧化，从而起到保质、保鲜、保香或上光等作用。如利用瓜尔胶、卡拉胶、蔗糖酯和适量助剂涂膜草莓后，可在草莓表面形成较好的半透膜气调环境，可明显减小草莓的呼吸强度，延长草莓货架期。
瓜尔胶在肉制品中应用较多，这是因为它的增稠性、稳定性、持水性、凝胶性可提高低温蒸煮肉制品的品质，改善肉制品的组织结构、口感和风味，同时可降低生产成本、与其他多糖复配使用可以达到更好的效果。如瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶复配后，作为保油剂添加到火腿肠制品当中，使火腿肠表面没有了出油现象。
瓜尔胶能与蛋白质复合，形成一种很好的乳化剂，通过增稠来阻止或减弱分散的油滴发生迁移和聚合倾向的方式在食品中起乳化作用，且大豆蛋白与瓜尔胶配位化合物的乳化活性要高于原大豆蛋白，在碱性、高温条件下乳化活性最好。
瓜尔胶具有良好的持水作用，能够防止面包、方形蛋糕等焙烤制品老化失水，延长保质期，亦可用于冷冻食品、布丁及酸乳酪中。
瓜尔胶胶具有黏性增强作用，能够提高食品的黏弹性，提高面团的机械耐力和气体保持能力，常用于面包、面条及其他焙烤食品。瓜尔胶用于即食面时，可使面团柔软，切割时面条不易断裂，油炸时可避免吸入过多的油，不但可以节省油的用量，而且爽滑、不油腻，能增加面条的韧性，水煮不浑汤；可提高非油炸面条的弹性，防止面条在干燥过程中黏接，缩短烘干时间。可使面包的弹性增加，膨胀起发性好，蜂窝状组织均匀细密，断面不掉渣，保鲜性和口感提高。还可以用于薯条、虾条等膨化食品。
由于瓜尔胶含有许多活性基团，因此它和其他许多物质可以发生反应，从而形成结构更加稳定、相对分子质量更大的化合物，这些物质成膜后往往可以用于食品包装，如应用于快速汤料、即食饮料、微胶囊香料等，形成微胶囊和可食性大豆蛋白膜。与合成包装材料相比，可食性膜能被生物降解、无污染，还可以作为食品风味料、营养强化剂的载体。
瓜尔胶中含有丰富的碳元素，且价廉易得，故可以作为菌类的碳源。用瓜尔胶作为生产β-甘露聚糖酶的芽孢杆菌M-21的碳源，可获得高活力的β-甘露聚糖酶，为开发工业用酶提供一定的试验依据。明胶还能通过与瓜尔胶、槐豆胶等所含的半乳甘露聚糖作用来产生与脂肪相似的流变特性和颗粒感，形成混合型脂肪模拟替代品，能模拟脂肪的感官特性和特殊应用的功能性。
瓜尔胶在许多工业行业应用。在石油工业中，主要应用它的黏性配成凝胶制成水基压裂液，以提高后期油井的产量。在钻井液中，用作钻井液的液体损失控制剂。瓜尔胶还在井下临时封闭和堵塞剂中作为主要成分的胶凝材料。在浆状炸药中，利用瓜尔胶形成凝胶后，不再吸水渗水，能够抗水的性质制备，可用于潮湿地区和水下作业。在选矿中，瓜尔胶对于黏土等有絮凝作用，可作为硅酸盐类矿泥的抑制剂，提高矿砂收率。在钾矿、矿、铜矿、铀矿、金矿中应用成功。 在造纸行业中，瓜尔胶及改性瓜尔胶可用于打浆机中上胶的胶料、槽法上胶的胶黏剂、增强剂等。 在纺织工业中，瓜尔胶多用作印染浆的增稠剂或补充剂，也可作为纺织品上胶的胶料。在涂料行业中，瓜尔胶和改性瓜尔胶常用于涂料的增稠剂，可以提高涂料的性能。在烟草工业中，在以烟末制成大张烟草薄片时添加瓜尔胶可减少刺激性，增加柔韧性和伸展力。在化妆品中，瓜尔胶改性后可用于头发软化剂、膏、霜类的增稠剂、护肤品的滋润保湿剂等。另外，瓜尔胶在农药、建筑材料、泥浆配制等多种产品中均有应用。
瓜尔胶在药剂中可作为片剂黏合剂、崩解剂、增稠剂、助悬剂、保护胶体、乳剂的稳定剂。缓释制剂中，瓜尔胶可代替纤维素衍生物作为缓释材料，如甲基纤维素。瓜尔胶与MCC的复合粉是咀嚼片的理想材料，可减少沙砾感、不黏牙齿、且口感良好。瓜尔胶的衍生物羟丙基瓜尔胶可用于制备人工泪液，能与硼酸盐离子有效结合形成网状凝胶结构，在眼表形成凝胶样保护层，吸附于受损的角膜表面，发挥较好的眼表融化保护功效，有效避免眼表上皮受损。
瓜尔胶的主要成分是线状半乳甘露聚糖，属于非离子型高分子多糖，相对分子质量为20万～30万。在结构上，以β-1,4糖苷相互连接的D-甘露糖为主链，D-半乳糖通过α-1,6糖键与主链上一些D-甘露糖单元的C6位连接形成侧链。每个糖单体平均含有3个羟基，C6上的伯羟基是具有最高反应活性的基团，仲羟基也属于可取代的基团，瓜尔胶通过羟基官能团容易进行醚化和化反应。瓜尔胶分子中的半乳糖与甘露糖之比约为1∶1.8，简化为1∶2。
瓜尔胶理想的化学结构是半乳糖支链在甘露糖主链上均匀分布。但对瓜尔胶部分水解产物的各个片段进行研究后表明，其主链的一些区段并没有半乳糖支链分布，而另一些区段则是支链高取代区，这说明瓜尔胶分子中半乳糖的分布是随意无规则的。瓜尔胶的分子结构形状类似于“带有许多毛刺的毛发”，毛刺就是形象化的半乳糖。在离子强度很低的情况下，瓜尔胶分子中的无分支的光滑区段被认为能与黄原胶形成聚合物，产生弱的黏度增效作用。
瓜尔胶无毒，无刺激性，口服安全，小家鼠口服LD50为8.1 g/kg，大鼠经口LD50约为7.06 g/kg。中国的GB 2760-2014《食品添加剂使用标准》中将瓜尔胶列为“可在各类食品中按生产需要适量使用的食品添加剂”，仅在稀奶油及较大婴儿和幼儿配方食品中有限量，因此瓜尔胶应用十分广泛，被应用于各类食品中。
瓜尔胶可用作减肥药，一方面因为它热量很低，能通过结合大量水来代替脂肪，形成凝胶并增加水相黏度，使水相结构特性发生改变，产生奶油似的润滑和黏稠度，增加食品的可食性，避免摄入过量的脂肪；另一方面食用瓜尔胶能增加肠道粘度和餐后饱腹感，减少食物摄入量，有助于减轻体重，降低血糖，在治疗肥胖症上有一定疗效。但过量食用瓜尔胶，溶胀后会造成食管破裂、胃肠道痉挛（如恶心、腹泻或胃气胀）或形成堵塞，因此，不允许用作通便药，英国已禁止将其作为食欲抑制剂的辅料。
瓜尔胶符合《食品化学药典》和食品药物管理条例的规定，可直接用作食品添加剂。粉末状的瓜尔胶在干燥状态下是稳定的，不会发生粉末的发酵和结块。但瓜尔胶配成溶液后，会成为普通微生物生长的食物，如果配制的瓜尔胶溶液需要放置一段时间，可加入普通防腐剂如苯甲酸或山梨酸苯，用以抑制细菌的生长。在非食品应用中，也可以使用季防腐剂、氯代酚或甲醛水溶液作为细菌抑制剂。
瓜尔豆成熟后连荚一起采收，将豆粒剥出，分级磨碎除去种皮，并从胚乳中去除胚芽，将分离出的胚乳磨成细粉，而后分级、包装、贮存。
市售瓜尔胶分为两大类，食品用瓜尔胶和工业用瓜尔胶。前者虽然由于纯化过程不完全而带有少量皮及胚芽，但其主要成分是纯净胚奶粉，它以细粉、中粗粉和粗粉形式存在。工业级瓜尔胶是通过添加某些化学添加剂（如羧甲基、羟醇酸、季氨衍生物）生产出来的，添加这些物质可改变或控制瓜尔胶的胶凝性、粘度、溶胀速度和溶解性等功能特性。
瓜尔胶的化学改性是通过瓜尔胶与某种试剂发生化学反应，在瓜尔胶的结构中引入某个基团，生成一种衍生物。瓜尔胶的改性主要分为四大类：官能团衍生、接枝聚合、降解和金属交联。
官能团衍生：由于瓜尔胶的糖单元上含有大量的羟基，尤其是C6位的羟基空间位阻较小，反映活性较大，易于发生氧化、酯化和醚化反应，生成瓜尔胶衍生物。
接枝聚合：瓜尔胶与乙烯类单体在引发剂的作用下发生的自由基共聚反应。
降解：利用酶选择性地降解瓜尔胶；利用三氟乙酸、硫酸等无机酸部分水解或全部水解瓜尔胶；利用超声波、γ射线或微波等辐射降解；机械降解；热降解。
COMPOUND SUMMARY Guar Gum.PubChem.2023-11-16