魔芋膠在低脂肉制品中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

楊　雯，李宏梁（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

魔芋膠在低脂肉制品中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

楊雯，李宏梁*
（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

摘要：綜述魔芋膠的結(jié)構(gòu)和特性及其在低脂肉制品中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹近幾年魔芋精粉、魔芋復(fù)配膠、魔芋油脂復(fù)配物、脫乙酰改性魔芋膠、接枝共聚葡甘聚糖衍生物分別在發(fā)酵干香腸、西式灌腸、新鮮羊肉香腸、肉丸、禽肉重組火腿中的配方、產(chǎn)品特性等研究概況。

關(guān)鍵詞：魔芋膠；結(jié)構(gòu)；特性；低脂肉制品；應(yīng)用

魔芋（又稱磨芋、鬼芋、蒟蒻等）屬天南星科魔芋屬多年生草本植物。魔芋膠（又稱魔芋粉）可從魔芋的塊莖中提取得到，其中主要成分魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，簡稱KGM）為非離子型水溶性高分子天然植物多糖。魔芋膠因其種類和生長時期不同，在魔芋塊莖中的含量也不同，在新鮮的成熟魔芋中可以達(dá)到10%～30%，在魔芋粉中可以達(dá)到50%～80%[1]。作為食品原料或添加劑的魔芋膠，因其天然安全的優(yōu)點(diǎn)，在肉制品、面制品、乳制品、豆制品、飲料、冰激凌、果凍等領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛[2]。

隨著人們生活水平的不斷提高，肉制品已經(jīng)成為一大類消費(fèi)食品，且食用量也在不斷增加，這導(dǎo)致人們對脂肪的攝入量也在不斷增加。脂肪在人群膳食中占據(jù)著舉足輕重的地位，它不僅提供人體能量和一些營養(yǎng)物質(zhì)，且肉制品的感官特性、優(yōu)良品質(zhì)和特殊風(fēng)味均與其密切相關(guān)[3]。但眾所周知，脂肪的過多攝入也會對人體健康產(chǎn)生一些不好的影響。現(xiàn)今，人們的飲食觀念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對低脂肉制品的需求越來越迫切，但肉制品中脂肪含量過少，肉制品應(yīng)有的良好口感、優(yōu)良品質(zhì)和特殊風(fēng)味都會受到影響。因此，如何得到品質(zhì)優(yōu)良的低脂肉制品已經(jīng)成為近年的研究熱點(diǎn)。將魔芋膠作為一種脂肪替代品用于低脂肉制品中，不僅能替代脂肪，還能改善低脂肉制品的品質(zhì)，從而得到低脂肪低熱量的肉制品。本文對近年來國內(nèi)外專家學(xué)者研究魔芋膠作為脂肪替代品用于低脂肉制品中的最新研究進(jìn)展做出概述，以期為今后相關(guān)研究提供參考。

1　魔芋膠的結(jié)構(gòu)及特性

KGM分子式為（C6H10O5）n，是由D-葡萄糖和D-甘露糖按照1∶1.6或1∶1.69的摩爾比，以β-1,4吡喃1糖苷鍵為主鏈連接而得到的多糖。在主鏈甘露糖的C3位上存在由β-1,3糖苷鍵連接的支鏈結(jié)構(gòu)，每32個糖殘基上約有3個支鏈，占主鏈8%左右。天然的K GM除了葡萄糖和甘露糖外，每9～19個糖殘基上約有一個以酯鍵結(jié)合的乙酰基，乙酰基約為糖基量的5%。經(jīng)測定得出的KGM的一級結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。

圖1　KGM結(jié)構(gòu)式Fig.1　Structural formula of KGM

因魔芋種類、品種、加工方法及儲存時間的不同，KGM的相對分子質(zhì)量也會有一定的變化，一般為200 000～2 000 000。

KGM大多為白色粉末，無異味，具很強(qiáng)的溶脹能力，可吸收自身重量80倍～100倍的水。常溫下溶于稀酸、稀堿，但不溶于乙醇、氯仿等有機(jī)溶劑。魔芋膠是親水膠體中黏度最高的一種食用膠，1%魔芋膠溶液的黏度高達(dá)50 000 mPa·s～60 000 mPa·s，高濃度（＞1%）的魔芋膠溶液是典型的假塑性流體[5]。魔芋膠具有保水性、凝膠性、增稠性、懸浮性、乳化性等多種特性[6]。魔芋膠與黃原膠、瓜爾膠、刺槐豆膠等添加劑相比，受鹽的影響很小，且魔芋膠不帶電荷，與大多數(shù)陽離子、陰離子和非離子型食用膠類都有互溶、協(xié)同或增效性。除此，魔芋膠還具有一些保健功能，對人體消化道疾病，心血管疾病、糖尿病和部分腫瘤都有一定療效，并可用于減肥。

2　低脂肉制品的開發(fā)

美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）和美國農(nóng)業(yè)部食品安全檢查局（USDA-FSIS）將脂肪含量低于10%的肉制品稱為低脂肉制品，目前大多肉制品中脂肪含量大約為20%～30%[7]。經(jīng)過對肉制品的研究結(jié)果表明，較高的脂肪含量賦予肉制品美味、細(xì)嫩的口感，并使肉制品更富有彈性且易于切片；此外，脂肪也影響肉制品特殊的風(fēng)味，主要體現(xiàn)在影響其他香料的濃度及釋放持久性，脂肪可以減緩風(fēng)味的釋放，因此肉制品中的脂肪含量減少就不能起到減緩其他香料釋放的功能，這就導(dǎo)致了肉制品中的其他味道（酸味、甜味、苦味、咸味等）變得更加明顯，無法達(dá)到美味可口的標(biāo)準(zhǔn)[8]。然而，世界衛(wèi)生組織（WHO）經(jīng)研究聲明，肉制品中脂類物質(zhì)的過多攝入會使人肥胖、增加體重，并會引發(fā)某些營養(yǎng)代謝疾病，因此研究開發(fā)品質(zhì)更高的低脂肉制品勢在必行。目前市場上的低脂肉制品包括肉丸、香腸、火腿腸、午餐肉等。

研究開發(fā)低脂肉制品主要包括兩個要素。一方面是降低肉制品中的原有脂肪含量，另一方面是選擇合適的脂肪替代品，使其不僅能有效降低肉制品中脂肪含量，而且能保持或改善肉制品原有良好品質(zhì)。

3　魔芋膠作為脂肪替代品在低脂肉制品中的應(yīng)用

在低脂肉制品中添加適量的魔芋膠，可起到減少脂肪、改善口感等作用。但由于魔芋具有一種特別的腥味，若添加過量會影響肉制品的氣味，因此需要控制其添加量。隨著魔芋膠分子量下降，其彈性模量和黏性模量下降，形成更有彈性和黏性的魔芋膠[9]。且魔芋膠在冷藏或冷凍儲存時表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。

F.Jimenez-Colmenero等[10]研究表明魔芋膠作為脂肪替代品用于低脂肉制品中，在冷藏儲存條件下很穩(wěn)定。持水力（WBC）為87%～90%，且在冷藏期間沒有變化；質(zhì)地剖面分析（TPA）參數(shù)也不受冷藏儲存的影響；經(jīng)測定得到的流變性和微觀結(jié)構(gòu)也可以證實(shí)魔芋膠有很好的冷藏穩(wěn)定性；且冷凍儲存對魔芋膠的特性也沒有顯著的影響。

3.1魔芋膠在常見低脂肉制品中的應(yīng)用

香腸是市場上最常見的低脂肉制品之一，除色、香、味外，它的質(zhì)構(gòu)也是極其重要的性質(zhì)。KGM形成的聚糖網(wǎng)絡(luò)能改善物質(zhì)的質(zhì)構(gòu)，使其富有彈性，且KGM分子結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)（-OH）可束縛水分子，防止水分的流失。因此在香腸中加入魔芋膠可提高香腸的彈性和韌性。

C.Ruiz-Capillas等[11]用魔芋膠（0%、50%、80%）取代動物脂肪，將其加入發(fā)酵干香腸中，研究魔芋膠對香腸品質(zhì)的影響。結(jié)果表明香腸重量減輕，pH和持水力均受到脂肪含量減少和加工時間的影響，且魔芋膠的量增加可使熱量值降低24.5%，隨著脂肪含量的減少，硬度和咀嚼性增大且黏結(jié)性降低，但都在可接受的范圍內(nèi)。

肉丸也是市場上一種很常見的低脂肉制品，但傳統(tǒng)肉丸的脂肪含量較高，魔芋膠是一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維和功能性食品膠，利用魔芋膠作為脂肪替代品制得的肉丸脂肪含量會得到降低，且與傳統(tǒng)全脂肉丸具有相似的口感，滿足了消費(fèi)者對低脂肉制品的追求。

胡小芳等[12]將豬肉切碎，加入配料，在制丸之前加入魔芋膠，用質(zhì)構(gòu)儀測定豬肉丸的4個質(zhì)構(gòu)指標(biāo)：硬度、彈性、黏結(jié)性和耐咀嚼性，并以此為基礎(chǔ)確定綜合質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。結(jié)果表明，在100 g豬肉，16 g淀粉，0.48 g Ca（OH）2的豬肉丸配方中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的魔芋膠不僅可以降低脂肪含量，提高膳食纖維含量，其感官特性也比較理想。

3.2改性魔芋膠在低脂肉制品中的應(yīng)用

KGM本身具有很強(qiáng)的吸水性，在水中極易溶脹，但形成的溶膠流變性和穩(wěn)定性差，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域，因此對魔芋膠進(jìn)行改性，使其應(yīng)用范圍更為廣泛。3.2.1魔芋膠以物理改性方式在低脂肉制品中的應(yīng)用3.2.1.1魔芋膠與其他食品膠以復(fù)配形式在低脂肉制品中的應(yīng)用

親水膠體在肉制品中有保水和乳化的作用，使用復(fù)配膠能減少膠體用量，降低生產(chǎn)成本，并可改善單體膠的性能，因此應(yīng)用前途更為廣闊。通常，魔芋膠可以復(fù)配形式作為脂肪替代品用于低脂肉制品中。魔芋膠與黃原膠、魔芋膠與卡拉膠均有很好的協(xié)同增效功能，復(fù)配后的溶液可形成熱可逆的彈性凝膠，魔芋膠與黃原膠形成的復(fù)配膠的膠強(qiáng)度隨膠濃度和凝膠時間增加而增加，但隨金屬離子濃度增加而減弱，魔芋膠與卡拉膠形成的復(fù)配膠的膠強(qiáng)度隨膠濃度增加而增加，適當(dāng)?shù)膬Υ鏈囟群蜁r間可保持膠體的凝膠強(qiáng)度[13]。

張科等[14]以豬肉和鴨肉為原料加工西式灌腸，在原料肉混合斬拌之后，于成模之前加入復(fù)配膠（魔芋膠、黃原膠、卡拉膠），研究其加入量對產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性（綜合硬度、彈性、內(nèi)聚性3個指標(biāo)）的影響，結(jié)果表明三種食品膠添加比例為3∶2∶3時（總膠濃度0.8%），西式灌腸的質(zhì)構(gòu)特性較同等添加量水平的單體膠更好。王正榮等[15]研究了魔芋復(fù)配膠對西式鹽水火腿感官特性和品質(zhì)的影響，當(dāng)魔芋膠、黃原膠和卡拉膠三者添加量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.27%，0.65%，0.59%時，使用魔芋復(fù)配膠比使用單一的魔芋膠制成的西式鹽水火腿的的感官評分高，且蒸煮損失率低，揮發(fā)性鹽基氮含量較低，具有與高脂參照樣相似的可接受性。3.2.1.2魔芋膠與優(yōu)質(zhì)油脂組合成為復(fù)合型脂代物在低脂肉制品中的應(yīng)用

將不同基質(zhì)的脂肪替代物以一定比例組合在一起，使其協(xié)同發(fā)揮脂肪替代作用的混合物被稱為復(fù)合型脂代物，魔芋膠可以與優(yōu)質(zhì)油脂組合成復(fù)合型脂代物應(yīng)用于低脂肉制品中。植物油是具有功能性的脂肪替代品，在肉制品加工中既可以降低肉制品中飽和脂肪酸總含量，又可以增加單不飽和脂肪酸（MUFA）和多不飽和脂肪酸（PUFA）的含量。將魔芋膠與植物油復(fù)配，可以優(yōu)化肉制品中脂肪的質(zhì)量，顯著降低肉制品中膽固醇及飽和脂肪酸含量，提高不飽和脂肪酸比例，且可以提高制品穩(wěn)定性。

M.Triki等[16-17]將新鮮羊肉香腸中脂肪替換為魔芋膠時，羊肉香腸脂肪含量減少53%～76%，將34%～ 49%的魔芋膠+橄欖油（總稱為OKM）結(jié)合作為脂肪替代品用于羊肉香腸時，23%～36%的脂肪來源于橄欖油，且香腸在冷藏時保質(zhì)期和生物胺含量不受脂肪替代品的影響。L.Salcedo-Sandoval等[18]利用魔芋膠與健康油（橄欖油、亞麻籽油、魚油）結(jié)合作為脂肪替代品加入法蘭克福香腸中，結(jié)果表明香腸中脂肪含量得到了降低，α-亞麻酸（ALA）、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）等功能性脂肪酸含量得到了提高。

3.2.2魔芋膠以化學(xué)改性方式在低脂肉制品中的應(yīng)用

3.2.2.1魔芋膠脫乙酰基改性在低脂肉制品中的應(yīng)用

魔芋膠在不同條件下可形成熱可逆凝膠和熱不可逆凝膠。在非堿性條件下，形成熱可逆凝膠；于堿性或高濃度鹽溶液條件下，在膠凝劑的作用下會發(fā)生脫乙?；磻?yīng)，形成一種熱不可逆的彈性凝膠，被稱為魔芋凝膠，即改性魔芋膠。改性魔芋膠能與肉中的肌球蛋白相互交聯(lián)，在肉制品制作時起到黏結(jié)作用，從而改善肉制品的結(jié)構(gòu)和口感。

湯丹等[19]先用Ca（OH）2和檸檬酸將水溶液的pH調(diào)到10，將魔芋膠粉末加入水溶液中，添加量為4g/100mL時會形成凝膠，于4℃下在冰箱中放置4 h，得到改性魔芋膠，將腌制好的肉塊放入絞肉機(jī)中，打碎成肉糜，后將改性魔芋膠加入肉糜中，用攪拌器攪拌混合均勻，成型。結(jié)果表明添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的改性魔芋膠，可提高肉丸的彈性，降低失水率，高溫加熱后品質(zhì)不變，肉丸中還含有膳食纖維魔芋膠。

3.2.2.2魔芋膠接枝共聚改性在低脂肉制品中的應(yīng)用

由于KGM的結(jié)構(gòu)中含有許多羥基和可置換的活潑基團(tuán)，因此可以與其它有機(jī)物反應(yīng)形成衍生物。魔芋膠的增稠性和吸水性可以防止肉制品析水、析油，提高肉制品的黏結(jié)力；其乳化性與重組工藝過程中的斬拌環(huán)節(jié)相結(jié)合，能夠使肉糜制品中溶出的肌蛋白和肉糜之間的黏結(jié)力得到提高。KGM與不飽和單體接枝共聚反應(yīng)生成的魔芋葡甘聚糖衍生物（KSAP），具有高吸水性和高保水性，且KSAP黏度比KGM高，對肉糜制品中溶出的肌蛋白和肉糜之間的黏結(jié)效果更好。

陳潔等[20]研究將KGM及其衍生物KSAP加入禽肉重組（鴨肉和鵝肉）火腿中，經(jīng)感官評價結(jié)果表明，添加KGM和KSAP的重組火腿感官特性（外觀、品質(zhì)等）得到了改善，減少了表面油脂和水分析出，且有利于禽肉的融合；經(jīng)掃描電鏡結(jié)果表明，添加KGM和KSAP的重組火腿具有均勻致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，原料肉組織表面覆蓋連續(xù)包膜層；經(jīng)質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果表明，添加KGM和KSAP的重組火腿組織致密性增強(qiáng)，硬度、黏結(jié)性和咀嚼性降低，彈性有所改善。

4　展望

魔芋是我國傳統(tǒng)的一類植物性食品，且中國擁有的魔芋資源極其豐富，魔芋膠的研究也起步較早，對魔芋膠的結(jié)構(gòu)、特性及其改性方法的研究已經(jīng)比較成熟，但將其應(yīng)用在各類食品中的研究仍需加強(qiáng)，尤其是將其應(yīng)用在肉制品中。今后在研究開發(fā)中，可以通過不同的改性技術(shù)（物理改性或化學(xué)改性），使魔芋膠能夠更好更廣泛地應(yīng)用于各類肉制品中。生產(chǎn)低脂肉制品時，不僅要在保證肉制品品質(zhì)的基礎(chǔ)上降低脂肪含量和成本，還要對魔芋膠的添加量進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣才能生產(chǎn)出符合消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。隨著現(xiàn)今人們對肉制品消費(fèi)觀由“量”向“質(zhì)”的轉(zhuǎn)變，將高脂肉制品低脂化是更健康的發(fā)展趨勢，因此魔芋膠在低脂肉制品中的應(yīng)用將會更加廣泛。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.18.050

收稿日期：2015-03-09

作者簡介：楊雯（1991—），女（漢），在讀研究生，研究方向：食品工程。*通信作者

Application of Konjac Gel in Low-Fat Meat Products

YANG Wen，LI Hong-liang*
（School of Food and Biological Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

Abstract：The structure，characteristics of konjac gel，and its application research status in low-fat meat products were summarized.Formulations，product characteristics and the like of konjac flour，complex konjac gel，konjac and oil compound，deacetylation modified konjac gel，graft copolymerization glucomannan derivative in dry fermented sausages，western-style sausages，fresh merguez sausages，meatballs，recombinant poultry hams were introduced in detail.

Key words：konjac gel；structure；characteristics；low-fat meat products；application