學習重點 依來源區分天然親水膠體:植物滲出膠、種子膠、微生物膠及海藻膠,並能由英文名稱辨認所屬類別。 掌握阿拉伯膠的基原(豆科 Acacia senegal)與別名 gum arabic,理解其屬於植物受傷後滲出的膠體,形成過程可能與細菌作用有關。 熟記 arabic acid 的主要骨幹為以 (1→3) 鍵結連接的 D-galactopyranose,不可誤認為 arabinoxylan 或葡萄糖醛酸骨幹。 比較瓜爾膠與刺槐豆膠:兩者皆為豆科植物的種子內胚乳產物,主要多醣皆屬 galactomannan,皆作增稠劑。 辨認科別與來源的例外:xanthan gum 為微生物膠,agar、algin、carrageenan 為海藻膠,都不屬於豆科。 核心觀念 一、先看來源,再判斷科別 天然親水膠體多含能與水作用的多醣,可在水中溶解或吸水膨潤,形成具黏度的分散系統。「膠」是材料性質與用途的統稱,不代表全部來自樹木,也不代表全部具有相同的多醣結構。 來源類別代表膠類辨認重點 植物滲出膠(exudate gums)Acacia、tragacanth、karaya gum植物樹皮、枝幹受創後分泌出的膠狀物。 種子膠(seed gums)Guar gum(guaran)、locust bean gum取自種子內胚乳;guaran 為瓜爾膠的主要多醣名稱。 微生物膠(microbial gums)Xanthan gum由微生物發酵製得的胞外多醣。 海藻膠(海洋來源)Agar、algin、carrageenan皆源自海藻:agar、carrageenan 來自紅藻,algin 來自褐藻。 科別辨認以acacia、tragacanth、guar gum 與 locust bean gum 均屬豆科植物來源為重點。Xanthan gum 是微生物產物,並無豆科植物基原;agar 是藻類來源,同樣不能列為豆科生藥。Karaya gum 雖為植物滲出膠,基原為 Sterculia 屬(梧桐科),也不屬豆科。 二、阿拉伯膠的基原與滲出膠性質 阿拉伯膠的英文為acacia,常稱gum arabic;典型基原植物為豆科的Acacia senegal。判讀名稱時,應將 acacia、gum arabic、阿拉伯膠視為同一生藥的對應名稱。 阿拉伯膠屬植物滲出膠(exudate gum),由樹幹、枝條皮部受傷後產生的膠狀滲出物乾燥而得。其形成可能涉及細菌作用所促成的膠化現象,因此「可能係經由細菌作用而得到的樹膠」是正確敘述,不能判為錯誤。 須分清形成過程有細菌參與與由微生物直接發酵生產多醣兩種概念:阿拉伯膠仍歸植物滲出膠;xanthan gum 才是典型的微生物膠。 三、阿拉伯膠與 arabic acid 的結構 阿拉伯膠主要由 arabic acid 的鈣、鎂、鉀鹽構成,屬高度分枝的酸性多醣,並含少量蛋白質組分;水解可得 D-半乳糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖及 D-葡萄糖醛酸等單元。考試最重要的結構定位是:arabic acid 的主要骨幹為 (1→3)-linked D-galactopyranose,亦即以 β-(1→3) 糖苷鍵連接的 D-吡喃半乳糖,其餘糖類多位於側鏈。 阿拉伯膠的主成分不可寫成 arabinoxylan。Arabinoxylan 是以木糖骨幹配上阿拉伯糖側鏈的多醣,不能因名稱同樣含有「arabin」就與 gum arabic 混為一談。 判斷骨幹時,必須同時核對糖單元及鍵結位置。葡萄糖醛酸、鼠李糖雖出現在阿拉伯膠多醣中,並不表示其主要骨幹就是 1,4-linked D-glucuronic acid 或 1,2-linked L-rhamnopyranose;1,2-linked D-mannopyranose 也不是 arabic acid 的骨幹。 四、瓜爾膠與刺槐豆膠的共同點及差異 比較項目瓜爾膠刺槐豆膠 英文名稱Guar gum(主要多醣稱 guaran)Locust bean gum,又稱 carob gum 基原植物Cyamopsis tetragonolobaCeratonia siliqua 科別豆科豆科 取得部位種子內胚乳磨粉種子內胚乳磨粉 主要多醣GalactomannanGalactomannan 水合性半乳糖取代較多,冷水中即可水合半乳糖取代較少,充分水合通常需加熱 主要用途增稠劑、協助懸浮、調整流變性增稠劑、穩定分散系統、調整流變性 兩者的 galactomannan 均以β-(1→4) 連接的 D-mannopyranose構成主鏈,並具有α-(1→6) 連接的 D-galactopyranose側鏈。這與 arabic acid 的半乳糖主骨幹不同,應分開記憶。 取得部位一定要寫內胚乳(endosperm)。外胚乳(perisperm)是不同的組織;敘述成「二者皆由種子外胚乳磨碎而得」即為錯誤。 五、其他膠類與用途的整合判讀 Tragacanth(西黃耆膠)為豆科 Astragalus 屬植物的滲出膠;karaya gum也是植物滲出膠。兩者不能因能吸水膨潤,就歸為種子膠或微生物膠。 Xanthan gum(黃原膠)是由 Xanthomonas campestris 發酵製得的胞外多醣,常用於增稠與懸浮。Agar、carrageenan來自紅藻,algin來自褐藻,三者均屬海洋來源;acacia 則是陸生豆科植物的產物。 Amylopectin為澱粉中的支鏈澱粉,pectin為植物細胞壁中的多醣(多取自柑橘果皮、蘋果渣),兩者都不是皮部受創後分泌的滲出膠。 用途上,乳化著重穩定油水界面;阿拉伯膠含蛋白質的組分有助其吸附於界面,故常作乳化劑及保護膠體。增稠與懸浮則著重提高連續相黏度、減緩粒子沉降,瓜爾膠與刺槐豆膠為典型增稠劑。 流變性是材料受力時的流動與變形表現。許多膠體溶液具有剪切變稀現象,即剪切速率增加時表觀黏度降低,有利於靜置時維持穩定、攪拌或傾倒時流動;實際表現仍受膠類、濃度與配方條件影響。 常考陷阱 「阿拉伯膠主成分為 arabinoxylan」:錯;主成分為 arabic acid 的鹽類,骨幹是半乳糖。 「含葡萄糖醛酸或鼠李糖,所以骨幹就是它」:混淆組成糖與主鏈。arabic acid 骨幹要選 1,3-linked D-galactopyranose。 「阿拉伯膠可能經由細菌作用而得」:這是正確敘述,不要誤選為錯誤;但它仍分類為植物滲出膠,xanthan 才是微生物膠。 「瓜爾膠與刺槐豆膠來自種子外胚乳」:錯,應為內胚乳;兩者皆為豆科、皆含 galactomannan、皆為增稠劑,這些敘述都正確。 「Guaran 是滲出膠或微生物膠」:錯;guaran 是瓜爾膠的種子膠。 「Karaya、tragacanth 是種子膠或微生物膠」:錯;兩者皆為植物滲出膠。 「凡稱 gum 都是豆科植物膠」:錯;xanthan gum 為微生物來源,agar 為藻類,karaya 為梧桐科。不屬豆科的選項要優先找 xanthan、agar。 「Agar、algin、carrageenan、acacia 都來自海洋」:前三者為海藻膠;acacia 為陸生豆科植物滲出膠。 「Amylopectin、pectin 是皮部受傷滲出的膠」:錯;滲出膠代表為 acacia。 中文名稱混淆:阿拉伯膠(gum arabic)與中藥「阿膠」(驢皮熬製的動物膠)完全不同,不可簡稱混用。 記憶口訣 「阿拉伯半乳一三接,瓜豆甘露一四鏈。」阿拉伯膠:半乳糖主骨幹 (1→3);瓜爾膠與刺槐豆膠:甘露糖主鏈 β-(1→4)、半乳糖側鏈。 「樹傷流阿拉伯,瓜豆取內乳,黃原靠發酵;洋菜、藻酸、鹿角菜,三者海中來。」Acacia 為滲出膠;瓜爾膠與刺槐豆膠取種子內胚乳;xanthan 是微生物膠;agar、algin、carrageenan 是海藻來源。