魔芋葡甘聚糖的性質(zhì)及在食品中的應(yīng)用

王 元

（安康職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西安康 725000）

隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展、世界人口增長(zhǎng)和人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到新資源的價(jià)值，如食用魔芋和用于醫(yī)藥。魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）和生物堿在魔芋球莖中具有生物學(xué)活性和生理學(xué)功能，目前葡甘聚糖主要用于研究。

1 魔芋葡甘聚糖（KGM）

魔芋為草本植物，主要分布在東南亞和非洲，在美國(guó)和歐洲沒(méi)有種植記錄。主要分布在中國(guó)和日本，而緬甸、越南、印度尼西亞和其他國(guó)家有少量分布[1]。我國(guó)集中在秦嶺山向南海拔800～1 200 m的山區(qū)，其他地方不適合生長(zhǎng)，以重慶的三峽庫(kù)區(qū)和東北南山山區(qū)為主要山地[2]，所以魔芋是重慶的特產(chǎn)。魔芋中含有大量的葡聚糖，富含纖維，是業(yè)界提取純天然和高分子量葡聚糖的主要來(lái)源。魔芋食品熱量低、脂肪少、糖少，對(duì)預(yù)防肥胖和體重減輕有顯著效果。

魔芋的主要成分是葡甘聚糖，呈白色粉末狀態(tài)。魔芋加工的精制粉末一般含有65%以上的葡甘聚糖，增加技術(shù)含量可使精制粉末中的葡甘聚糖含量可達(dá)到80%左右。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)的研究人員采用生物化學(xué)技術(shù)獲得了含量超過(guò)95%的高純度KGM[3]。魔芋葡甘聚糖是一種吸水率高、膨脹性高的天然高分子化合物，溶解在冷水中可形成黏性溶膠，使其變厚，可乳化和懸浮，pH值＜12.2時(shí)可形成可逆凝膠。當(dāng)pH值＞12.2并被加熱時(shí)，就會(huì)形成彈性凝膠，這種凝膠在其他多糖中是罕見(jiàn)的[4]。

2 魔芋葡甘聚糖的性質(zhì)分析

魔芋葡甘聚糖是一種天然生的草本植物，是水溶性高分子多糖，易溶解在水中，是一種高分子化合物，每19個(gè)糖殘基都有一個(gè)乙?；?，由酯鍵結(jié)合而成。魔芋葡甘聚糖相對(duì)來(lái)說(shuō)分子量較高，黏度驚人，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的植物水溶性食用中黏度最高的。

魔芋葡甘聚糖很易溶于水，可吸收自身體積100倍的水。魔芋膠是水溶性膠體，溶出過(guò)程中，水分子的擴(kuò)散和移動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)魔芋葡甘聚糖高分子的擴(kuò)散和移動(dòng)速度，引起魔芋顆粒的膨脹，導(dǎo)致其表面變薄[5]。薄層的高糖黏性溶液使魔芋糖顆粒緊密并凝聚在一起，防止魔芋糖進(jìn)一步溶解。因此，在溶解魔芋膠之前，應(yīng)將稀釋的分散劑（如蔗糖、葡萄糖、鹽或淀粉）與魔芋膠混合，以防止其凝集。

魔芋膠成膜性好，魔芋膠脫水后可制成透明度和密度高的硬質(zhì)成膜，即使熬煮幾個(gè)小時(shí)，在冷熱水、酸中也很穩(wěn)定。通過(guò)改變添加劑的種類和數(shù)量，可以改變薄膜的柔韌性和透氣性。例如添加潤(rùn)濕劑甘油會(huì)使薄膜的機(jī)械特性發(fā)生變化，并且隨著甘油量的增加，薄膜的機(jī)械強(qiáng)度降低，透明度增加。

魔芋葡甘聚糖的大分子能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的加工，易于與水分子結(jié)合，形成更加穩(wěn)定的大分子，在水中呈現(xiàn)黏性特點(diǎn)，運(yùn)用牛頓流體特性，對(duì)于魔芋葡甘聚糖分子形成有重大作用。其持水容量是魔芋膠自身重量的30～150倍。魔芋葡甘聚糖是一種非牛頓流體，盡管其自身非常稀，但較厚的魔芋口香糖溶液更有黏性。魔芋葡甘聚糖具有較大的分子量、強(qiáng)大的水化能力和非離子特性，決定了其良好的濃縮特性。

3 魔芋葡甘聚糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 KGM在熟肉制品中的應(yīng)用

天然高分子多糖KGM具有良好的乳化性、保水性和凝膠特性，常被用作肉類產(chǎn)品中的脂肪替代品，能有效改善肉類的質(zhì)感，降低肉類產(chǎn)品中的脂肪含量。在香腸、火腿腸、肉丸等肉制品中添加適量的KGM，可以起到增濃、改善口感、減少脂肪、提高保水性的作用。KGM是目前肉類產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的脂肪替代品。

Chen等通過(guò)在禽肉火腿中添加KGM，觀察KGM對(duì)于禽肉火腿品質(zhì)的影響，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，添加KGM之后，禽肉火腿性狀發(fā)生改變，品質(zhì)變得更高，火腿肉質(zhì)結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。與對(duì)照組相比，使用KGM的重組肉火腿口感更佳，在二次加工后食用口感更好，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加稠密，據(jù)此得出結(jié)論，在禽肉火腿中添加KGM后，火腿硬度增強(qiáng)，口感更具韌性，總體口感比不添加KGM的火腿口感更好，更適宜人們食用。倪學(xué)文等通過(guò)比較添加KGM與不添加KGM的雞肉和豬肉的食品，對(duì)比不同食品的口感，分析了食品中藥凝膠的影響，得出結(jié)論，添加KGM后能夠有效阻止食品中營(yíng)養(yǎng)的流逝，降低食品在二次加工后肉質(zhì)品的營(yíng)養(yǎng)損失，尤其是冷凍制品從凍結(jié)-解凍過(guò)程中的損失，提高肉制品中膜的持水能力，降低肉制品中膜的水分活性、硬度，結(jié)果表明可以改善肉的彈性和咀嚼度。Lin等在法蘭福香腸中添加了KGM作為脂肪代用品，用于香腸的顏色，質(zhì)地、微結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)果表明添加了KGM能夠有效保證香腸肉質(zhì)的穩(wěn)定性，使香腸口感更好，通過(guò)與其他肉質(zhì)冷凍品相比，添加了KGM肉質(zhì)感官評(píng)價(jià)更高，更易獲得人們的青睞。KGM具有水溶性特點(diǎn)，還能夠保障食品的膳食纖維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以運(yùn)用于肉類制品中，能夠獲得較好的收益。

3.2 KGM在淀粉制品中的應(yīng)用

作為一種常見(jiàn)的親水性膠體，KGM也是一種高品質(zhì)膳食纖維來(lái)源。當(dāng)KGM加入到淀粉中后，KGM經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，如與淀粉的架橋和凝聚，可能會(huì)對(duì)淀粉系統(tǒng)的明膠化和質(zhì)感屬性發(fā)生改變。劉敏等研究發(fā)現(xiàn)，蓮藕淀粉與KGM復(fù)合系具有良好的濃縮效果，使得化合物具有良好的穩(wěn)定性，復(fù)合系形成的凝膠具有較低的硬度、彈性和凝聚力，提高黏附力。加入魔芋膠后，復(fù)合系統(tǒng)的微結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，形成了更加均勻、穩(wěn)定和稠密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。王亞靜研究發(fā)現(xiàn)，在食品中添加KGM后食品口感更優(yōu)，風(fēng)味得到改善，接近鮮米，表明添加KGM可增加黏度，感官品質(zhì)得到提升。Zhao研究表明用KGM替代5%的小麥面粉有增加面的硬度、凝聚力、抗拉強(qiáng)度和延伸距離的趨勢(shì)；KGM的加入影響了面筋網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)更稠密，面筋矩陣增厚，大大提高了面的品質(zhì)和外觀。劉宣伯通過(guò)在饅頭中添加不同計(jì)量的KGM，并比較添加KGM后饅頭的口感與形狀的變化，結(jié)果表明，添加KGM后，饅頭的層狀結(jié)構(gòu)被打破，整體面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越不清晰，表明KGM可以改善饅頭的微結(jié)構(gòu)和質(zhì)感特性。

3.3 KGM在食品風(fēng)味中的應(yīng)用

KGM凝膠和KGM也常用于包含添加到各種調(diào)味品和食品中的食品香料物質(zhì)，從而控制香料物質(zhì)的釋放，并使儲(chǔ)存過(guò)程更加穩(wěn)定。研究表明混合薄膜可以在不同的溫度下以不同的速率使用。Yang等以橙精油為模型研究KGM在香氣封裝中的應(yīng)用，結(jié)果表明，當(dāng)KGM溶液的表觀粘度經(jīng)纖維蛋白酶水解降低到200 MPa時(shí)，KGM能提供最高的封裝效率；在有乳化劑80 ℃的情況下，水解的KGM可提供類似阿拉伯膠和鈉淀粉辛烯叔丁基酯（SSOS）的封裝速度。

4 結(jié)語(yǔ)

KGM是一種非常常見(jiàn)的高分子雜質(zhì)多糖，廣泛用于食品加工。在過(guò)去的幾年中，一些基于KGM的食品添加劑和功能性食品被設(shè)計(jì)供人類食用；KGM及其衍生物作為膳食纖維和加工材料的新來(lái)源，占有重要地位；近年來(lái)，KGM及其衍生物一直是生物醫(yī)學(xué)和食品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但與其他多糖（如纖維素和淀粉）相比，KGM及其衍生物的研究數(shù)量要少得多，進(jìn)一步的研究需要探討KGM在食品、飲料、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑和生物醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用。