魔芋葡甘聚糖在酸奶中應(yīng)用及其研究進(jìn)展

薛海波，吳棟平，許 瓊，朱玉英，程初林

（江蘇梁豐食品集團(tuán)有限公司，江蘇張家港 215600）

0 引言

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM）是從魔芋的塊莖中提取的天然大分子多糖，作為非淀粉多糖，魔芋葡甘聚糖因?yàn)槠涮赜械纳踔羶?yōu)于淀粉的增稠性、持水力、凝膠性等特性而廣泛應(yīng)用于淀粉體系中［1］。因此，在食品工業(yè)領(lǐng)域，魔芋葡甘聚糖具有非常廣泛的應(yīng)用前景。酸奶是牛乳通過乳酸菌發(fā)酵而成的具有特殊風(fēng)味的乳制品，獨(dú)特的風(fēng)味和特有的功能使其倍受消費(fèi)者的青睞，目前酸乳的增稠劑一般使用CMC、黃原膠、瓜爾豆膠、瓊脂、海藻酸鈉等，它們的黏性沒有KGM高，且營養(yǎng)價值較低；另一方面，隨著人民生活水平的提高，人們對健康營養(yǎng)的追求不斷提升，酸乳營養(yǎng)豐富，但是缺乏膳食纖維，對于一些亞健康人群或?qū)】涤刑囟ㄐ枨蟮娜巳憾?，僅僅食用普通的酸奶是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的［2］，研究發(fā)現(xiàn)，在酸乳中添加一定量的KGM，不僅可以增強(qiáng)酸乳的黏稠性，保持酸乳的穩(wěn)定，同時還可以加強(qiáng)酸乳的風(fēng)味，進(jìn)一步提高它的保健功能［3-4］。此外，魔芋葡甘聚糖作為一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維，已經(jīng)被證明是一種公認(rèn)安全的食品添加劑［5］。

本文就魔芋葡甘聚糖的理化性質(zhì)、加工特性及其在酸奶中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，討論了其在酸奶研發(fā)過程中的一些關(guān)注事項，以期為KGM在酸奶中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 KGM的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用

1.1 結(jié)構(gòu)

魔芋葡甘聚糖是一種中性線形高分子多糖，主要由葡萄糖和甘露糖通過β-1，4糖苷鍵按照摩爾比1：1.6或者1.4：1的比例連接，每19個糖殘基的C-16位置都會有一個乙酰基。根據(jù)種植區(qū)域，產(chǎn)品品種以及生產(chǎn)技術(shù)的差異，KGM分子質(zhì)量大約200到2 000 kDa［6-9］。X射線衍射分析證明［10］，KGM粒子近似于無定型結(jié)構(gòu)（如圖1）。

圖1 KGM的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structure of KGM

1.2 理化性質(zhì)

魔芋葡甘聚糖為乳白色或淡棕黃色粉末，基本是無臭無味，可溶解在偏酸性的水中，冷熱皆宜，借助加熱或機(jī)械攪拌等外力可提高它的溶解度［11-12］。由KGM的結(jié)構(gòu)可知，其本身存在較多的活潑基團(tuán)，獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，使得KGM也擁有較多特殊的理化特性見表1。

表1 KGM的理化性質(zhì)Tab.1 Physical and chemical properties of KGM

1.3 KGM在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

KGM是功能比較齊全的天然可食用膠類，根據(jù)KGM體現(xiàn)出的諸多優(yōu)良特性，常用作穩(wěn)定劑、增稠劑、乳化劑等添加在面制品、肉制品、豆制品、飲料等各種食品中。作為一種高品質(zhì)的水溶性膳食纖維，KGM具有熱能低，膳食纖維含量高的特征，與蔬菜中所含的非水溶性纖維不同，KGM參與人體的代謝，調(diào)節(jié)腸道功能，保持人體營養(yǎng)平衡［13-15］。

利用KGM成膜性特性，KGM還可應(yīng)用于食品保鮮，輔之以添加劑或者改性（物理或者化學(xué)）的方式，可以改善膜的保鮮效果，包括透氣性、柔軟度以及機(jī)械強(qiáng)度等［16-17］。經(jīng)過涂抹后的食品，由于表面形成一層KGM薄膜，不僅可以防止果蔬類生鮮食品因?yàn)楹粑饔靡鸬母瘮∽冑|(zhì)，延長貯藏期，而且更加經(jīng)濟(jì)方便，對于環(huán)境保護(hù)具有環(huán)保作用。

2 魔芋葡甘聚糖在酸奶中的應(yīng)用

隨著我國食品行業(yè)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者逐步關(guān)注營養(yǎng)、健康、環(huán)保、天然有機(jī)的食品，酸奶作為營養(yǎng)健康、口味純正、品種豐富的乳制品受到了消費(fèi)者的青睞，當(dāng)下日益增長的產(chǎn)品多樣化不斷促使著消費(fèi)者對酸奶的要求逐步提升，推動著酸奶的不斷更新與發(fā)展?；贙GM的功能性酸奶的研究與開發(fā)正成為酸奶的新視角，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

2.1 作為食品添加劑，提高酸奶質(zhì)構(gòu)與口感

酸奶制品常常出現(xiàn)黏稠度低、組織狀態(tài)粗糙、口感差、乳清析出等不良現(xiàn)象，通常在酸奶中添加一些穩(wěn)定劑或增稠劑去改善酸奶的品質(zhì)。目前酸乳的增稠劑一般使用CMC、黃原膠、瓜爾豆膠、瓊脂、海藻酸鈉等。這些復(fù)合的穩(wěn)定劑不但成本高，甚至影響酸奶的口感和風(fēng)味，且營養(yǎng)價值較低［18］。KGM作為一種食品添加劑，已被美國食品與藥品管理局、歐盟、加拿大衛(wèi)生部等機(jī)構(gòu)公認(rèn)具有安全性［19］，KGM可以單獨(dú)添加在食品中，也可以和其他添加劑復(fù)配使用。在酸乳中添加一定量的KGM，可以顯著増強(qiáng)酸乳的黏稠性，增強(qiáng)酸奶的口感，能夠確保乳清不被析出，從而有效改善并保持酸奶的穩(wěn)定性。王莉莉［20］對KGM提取工藝和最佳配方進(jìn)行了研究并應(yīng)用于酸奶中，發(fā)現(xiàn)KGM添加量0.11%時，配制的酸奶感官試驗(yàn)評分最高，且產(chǎn)品穩(wěn)定性最佳。在酸奶中添加通過KGM與其他多糖按照相應(yīng)的比例共混［21-22］，因此產(chǎn)生顯著協(xié)同增效作用，能夠形成更加均勻、穩(wěn)定和致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，添加到酸奶中，對于提高酸奶的穩(wěn)定性、口感、風(fēng)味具有明顯的增強(qiáng)作用。

2.2 作為膳食纖維，應(yīng)用于功能性酸奶的研發(fā)

牛奶是“最接近完美的食品”，酸乳是牛乳通過乳酸菌發(fā)酵而成的具有特殊風(fēng)味的乳制品，具有豐富的營養(yǎng)價值和功能特性，但是酸乳中缺乏膳食纖維［23-24］，KGM作為最優(yōu)質(zhì)的可溶性膳食纖維之一，使用KGM應(yīng)用在酸奶中，能夠有效改善人體內(nèi)糖代謝和脂質(zhì)代謝，調(diào)節(jié)腸胃功能，迎合了減肥和身體亞健康人士需求，同時，酸奶中配以添加木糖醇、益生菌等功能性物質(zhì)［25］，和KGM有效配合，極大地滿足了特殊人群對健康生活的消費(fèi)需求，對功能性酸奶的開發(fā)應(yīng)用，起到廣泛的拓展作用。楊毛元［26］通過對KGM優(yōu)化提取應(yīng)用于運(yùn)動飲料開發(fā)，發(fā)現(xiàn)KGM料液比最佳配方工藝為1：5（g/mL）時，研發(fā)的運(yùn)動型飲料更加清新爽口，對于適用于熱衷于健身運(yùn)動的KGM運(yùn)動型酸乳及酸乳飲料的開發(fā)起到一定的指導(dǎo)作用。

2.3 利用成膜性、凝膠性等特性，研制具有個性化的新酸奶

隨著時代的發(fā)展和人民生活水平的提高，一方面，消費(fèi)者除了對食品的質(zhì)量與安全有更高的要求，另一方面，產(chǎn)品的多樣化，尤其是個性化的體驗(yàn)成為一種新的消費(fèi)時尚。利用KGM的成膜性、凝膠性等多種特性，為新型酸奶研發(fā)提供了豐富的內(nèi)容和方向，根據(jù)KGM食品微膠囊技術(shù)，利用其保鮮、抗菌的作用［27-29］，將不同的物質(zhì)包裹在膠囊內(nèi)，如易吸水分的巧克力，抑或是某種花香通過特殊處理過的KGM膜涂抹或被微膠囊保護(hù)在內(nèi)，不僅有利于保持酸奶原有的色、香、味，飲用的同時通過咀嚼，增添了品嘗的趣味性，滿足了人們個性化的消費(fèi)需要，也豐富了市場產(chǎn)品的多樣性。

3 討論

KGM特殊的理化結(jié)構(gòu)以及展現(xiàn)出的獨(dú)特理化性質(zhì)，在食品添加劑、基料、食用膜等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，研究者對其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、共混、改性等基礎(chǔ)研究日益深入，有關(guān)KGM的深加工產(chǎn)品逐漸面向市場。但是產(chǎn)品種類相對單一，相關(guān)的應(yīng)用研究報道也較少，究其原因，KGM黏度高、吸水多、膨脹快等諸多優(yōu)良理化特性，使得KGM產(chǎn)品的加工工藝受到限制，另一方面，雖然KGM有很多生理功能，目前有關(guān)KGM功能的開發(fā)還有限。在未來KGM應(yīng)用于酸奶研發(fā)過程中，以下幾個方面還需研究者關(guān)注：

首先，KGM及其共混、改性作用機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。目前，關(guān)于KGM結(jié)構(gòu)及其共混、改性的機(jī)理研究已有大量報道，但由于其復(fù)雜的高分子構(gòu)造，國內(nèi)外對于KGM一級結(jié)構(gòu)和更高結(jié)構(gòu)尚未確切闡釋。研究KGM與其他物質(zhì)的作用機(jī)理可為相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用提供充足的理論基礎(chǔ)。牛奶中除含有蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖等眾多成分，且各組分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，將KGM添加到酸奶中，研究弄清酸奶發(fā)酵過程中KGM與牛奶作用機(jī)理，才能夠?yàn)镵GM在酸奶中應(yīng)用推廣起到指導(dǎo)作用。目前，已有這方面的相關(guān)報道，但是主要集中于添加量的工藝優(yōu)化，以及KGM與酪蛋白作用機(jī)理［30-31］，且報道有限，需要研究者們不斷探索。

其次，KGM具有許多優(yōu)良齊全的理化特性，可以作為穩(wěn)定劑在酸奶中起到增稠、乳化等作用，有效改善酸奶的質(zhì)構(gòu)和口感，但是黏稠度高、吸水率高、膨脹快等性質(zhì)一定程度上限制了KGM在酸奶中的開發(fā)與應(yīng)用?，F(xiàn)如今產(chǎn)品多樣化及個性化的需求加深了乳制品行業(yè)的競爭，不斷研發(fā)新品，開發(fā)適合于消費(fèi)者市場需求的產(chǎn)品成為角逐市場的重要項目之一，通過調(diào)整與優(yōu)化KGM性質(zhì)，研制適合于酸奶加工生產(chǎn)的KGM或KGM改性產(chǎn)品有助于酸奶行業(yè)發(fā)展。

再者，關(guān)于KGM的生理功能特性開發(fā)有限。KGM是一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維，大量的研究發(fā)現(xiàn)，KGM具有減肥、降血脂、益生腸道等方面具有保健作用［32-33］，但是對于其臨床觀察和診斷方面的驗(yàn)證尚不多，目前開發(fā)的KGM營養(yǎng)保健產(chǎn)品數(shù)量有限，需要進(jìn)一步地挖掘。另外，KGM除了以上功能外，可能還存在其他的許多功能特性，這些也需要廣大學(xué)者的科研攻關(guān)。利用KGM體現(xiàn)的諸多優(yōu)良的功能特性，應(yīng)用開發(fā)于功能性酸奶，符合當(dāng)下大健康環(huán)境以及人們?nèi)找嬖鲩L的健康理念需求。

最后，關(guān)于KGM在市場上的產(chǎn)品投入仍有較大的發(fā)展空間。KGM在食品領(lǐng)域的應(yīng)用已有研發(fā)并投入市場，涉及仿生食品，食品添加劑，食品保鮮等，但是同淀粉、大豆蛋白等傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品相比數(shù)量略顯不足，尤其KGM作為主要原料的相關(guān)產(chǎn)品和功能型產(chǎn)品研發(fā)，這或許是同國外先進(jìn)國家相比，深度開發(fā)KGM相對較晚有關(guān)，需要不斷深入研究。近年來，KGM在酸奶中的應(yīng)用研究正逐步開展，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步改性、共混、復(fù)配等，加大功能開發(fā)力度，拓展其應(yīng)用范圍?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，以添加KGM的相關(guān)功能性酸奶會逐漸走向市場，為大眾所熟知與青睞。總之，KGM酸奶的研發(fā)任重而道遠(yuǎn)。