魔芋葡甘露聚糖對(duì)β-葡聚糖復(fù)合凝膠性質(zhì)的影響

蔡夢(mèng)思，謝勇，周勇軍，張盛林，李耀，劉雄,4*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(閩南科技學(xué)院，福建 泉州，362200)3(西南大學(xué)，魔芋研究中心，重慶，400715)4(重慶西大魔芋生物科技有限公司，重慶，400715)

β-葡聚糖(β-glucan,BG)是D-葡萄糖以β-(1,3)(1,4)糖苷鍵連接的線(xiàn)性聚合物[1]，因其高黏度的特點(diǎn)，在降血糖、降膽固醇、維持腸道健康方面發(fā)揮良好的生理活性[2]。美國(guó)食品和藥物管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)以及歐洲食品安全局(European Food Safety Authority，EFSA)已證實(shí)了它的生理功能益處[3]。由于其良好的功能特性和膠凝特性，BG在低脂食品生產(chǎn)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，如PIERO等[4]將燕麥β-葡聚糖作為脂肪替代品添加到低脂肉餅中，明顯改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性；LIU等[5]證實(shí)了燕麥β-葡聚糖水解物在低脂肉丸生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力。但BG存在成膠濃度高，成膠速率慢，硬度較大，流動(dòng)性和貯藏穩(wěn)定性差[6-7]等缺陷，限制了它在食品中的應(yīng)用范圍。因此，如何改善BG的膠凝性質(zhì)，提高功能性食品中的膳食比例儼然成為食品領(lǐng)域亟待解決的生產(chǎn)難題。已有文獻(xiàn)證實(shí)膠體復(fù)配是改善凝膠性質(zhì)最簡(jiǎn)單有效的手段，如在明膠體系中加入結(jié)冷膠可改善混合凝膠性能[8]，魔芋膠和黃原膠共混表現(xiàn)出協(xié)同增效的凝膠效果[9]。

魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan,KGM)是由D-葡萄糖和D-甘露糖以β-(1,4)糖苷鍵連接而成的大分子聚合物[9]，具有較強(qiáng)的吸水性、高膨脹率及高黏度[10]。研究表明，KGM在抑制脂肪酸合成、降膽固醇、降血糖、腸道益生等方面發(fā)揮益處[11]，常作為代糖代脂原料而廣泛應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域。目前，KGM的應(yīng)用多采用堿熱脫乙酰的方式使之形成熱穩(wěn)定凝膠，但堿熱處理會(huì)降低KGM的功能活性[12]。在非堿熱條件下，KGM分子在水溶液中能有效保留其功能活性，在低濃度下形成較弱的水溶膠[13]。研究發(fā)現(xiàn)，適量KGM可降低卡拉膠的脆度、提高凝膠彈性[9]。綜上，在保留生理活性的基礎(chǔ)上，水溶膠KGM在降低凝膠硬度，增強(qiáng)持水性等方面表現(xiàn)出較大潛力。

鑒于BG和KGM在膠凝性質(zhì)方面具有潛在的互補(bǔ)性以及功能活性方面的增效性，二者共混可能改善單一凝膠性質(zhì)，提高功能性食品中的膳食纖維比例，拓寬生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。因此，將BG和KGM進(jìn)行物理共混，通過(guò)流變學(xué)性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、持水性測(cè)定探究不同KGM添加量對(duì)復(fù)合凝膠性質(zhì)的影響，通過(guò)掃描電鏡、傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared,FTIR)等手段探究二者的相互作用，為其在功能性食品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

燕麥β-葡聚糖(純度>88%)，張家口一康生物有限公司；純化魔芋微粉(純度>86%)，湖北十堰花仙子魔芋制品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司；MCR302流變儀，奧地利安東帕有限公司；LGJ-10型冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技有限公司；AXTG16G型離心機(jī)，鹽城市安信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；FA2004A型電子分析天平，上海精天電子儀器有限公司；Spectrum100紅外光譜儀，美國(guó)Perking Elmer公司；Phenom Pro掃描電鏡，荷蘭Phenom World公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 BKG復(fù)合凝膠的制備

固定總糖濃度為5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，設(shè)置KGM添加量為0%，0.3%，0.5%，0.7%，1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，依次記為BKG1,BKG2,BKG3,BKG4,BKG5。

稱(chēng)取一定質(zhì)量的BG，加熱攪拌溶解，隨后緩慢加入不同質(zhì)量的KGM，繼續(xù)置于80 ℃水浴攪拌2 h，使二者攪拌均勻，取出倒模冷卻，置于4 ℃冰箱靜置存放，分別在3、5、7 d時(shí)測(cè)定其凝膠性質(zhì)。

1.3.2 復(fù)合凝膠的表觀(guān)特征

參考樊蕊等[7]的方法，稍作調(diào)整，樣品經(jīng)冷藏存放一定時(shí)間后，以復(fù)合體系不流動(dòng)、結(jié)構(gòu)不坍塌作為是否形成凝膠的判定標(biāo)準(zhǔn)，觀(guān)察記錄各個(gè)樣品的組織狀態(tài)。

1.3.3 流變學(xué)特性檢測(cè)

將制備好的凝膠于室溫平衡2 h，選擇PP25平板，平板間隙1 mm，在恒定25 ℃下進(jìn)行流變測(cè)量。

選擇旋轉(zhuǎn)模式進(jìn)行穩(wěn)態(tài)黏度掃描，剪切速率0.1～100 s-1，采集21個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。采用冪律方程模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析[14],如公式(1)所示:

τ=k×γn

(1)

式中：τ-剪切應(yīng)力；γ-剪切速率；k-稠度系數(shù)；n-流性指數(shù)。

在振蕩模式下，應(yīng)變?cè)?0 rad/s的恒定角頻率(ω)下從0.01%增加到100%，以確定線(xiàn)性黏彈區(qū)；根據(jù)線(xiàn)性黏彈區(qū)選擇應(yīng)變0.5%進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描，角頻率范圍0.1～100 rad/s，采集16個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

質(zhì)構(gòu)測(cè)定參考WANG等[8]的方法稍作調(diào)整，使用TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀的TPA模式，選取P/0.5探頭，測(cè)前、測(cè)試、測(cè)后速度設(shè)置為1 mm/s，壓縮形變50%，時(shí)間5 s，觸發(fā)力0.049 N；凝膠強(qiáng)度測(cè)定采用壓縮模式，選取P/0.5探頭，測(cè)前、測(cè)試、測(cè)后速度設(shè)置為0.5 mm/s，測(cè)試距離4 mm，感應(yīng)力0.039 N。

1.3.5 持水性測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)量1～2 g凝膠于離心管中，8 000 r/min離心20 min，取出，濾紙吸干凝膠表面水分，稱(chēng)重記錄[7]，持水性的計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

式中：m-離心析水后凝膠質(zhì)量，g；M-離心前凝膠質(zhì)量，g。

1.3.6 紅外光譜掃描

凝膠在-80 ℃下冷凍12 h，轉(zhuǎn)移至真空冷凍干燥機(jī)干燥48 h，得到凍干凝膠樣品，切薄片置于載樣臺(tái)，在波長(zhǎng)4 000～600 cm-1內(nèi)掃描16次，分辨率4 cm-1。

1.3.7 掃描電鏡觀(guān)察

將冷凍干燥得到的凍干凝膠切為0.5 cm厚的片狀，用雙面膠固定在樣品臺(tái)上，噴金，在2 000倍下進(jìn)行觀(guān)察拍照[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

所有測(cè)量均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，分別采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件和Origin 8.5數(shù)據(jù)繪圖軟件處理數(shù)據(jù)，采用ANOVA進(jìn)行顯著分析，P<0.05時(shí)認(rèn)為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 凝膠的表觀(guān)特征

為直觀(guān)反映復(fù)合凝膠隨貯藏時(shí)間的變化情況，對(duì)復(fù)合凝膠的表觀(guān)特征進(jìn)行記錄。如表1所示，與復(fù)合組對(duì)比，單一BG能較快形成固體凝膠，且表面光滑、質(zhì)地緊實(shí)。隨著KGM添加量的增加，成膠時(shí)間延長(zhǎng)，或不形成固體凝膠(如BKG4,BKG5)。當(dāng)KGM添加量>0.7%時(shí)，BKG凝膠表現(xiàn)出微流動(dòng)性，且在貯藏周期內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定；當(dāng)KGM添加量<0.5%時(shí)，由于膠凝作用，BKG凝膠在存放周期內(nèi)表觀(guān)狀態(tài)變化明顯，逐漸形成緊實(shí)的固體凝膠。說(shuō)明KGM的添加量及存放時(shí)間對(duì)BKG凝膠表觀(guān)狀態(tài)影響較大，KGM的復(fù)合弱化了BG的膠凝性能，延長(zhǎng)了成膠時(shí)間，增加KGM添加量可獲得貯藏穩(wěn)定的復(fù)合凝膠。

表1 不同存放時(shí)間下復(fù)合體系的表觀(guān)特征Table 1 The apparent structure characteristics of composite system under different storage time

2.2 凝膠的流變特性

2.2.1 靜態(tài)流變學(xué)特性

流變學(xué)特性常用來(lái)表征復(fù)合凝膠的膠凝過(guò)程。不同存放時(shí)間下的復(fù)合凝膠的流變學(xué)曲線(xiàn)如圖1所示，在0.1～100 s-1剪切速率內(nèi)，不同KGM添加量的復(fù)合凝膠在不同存放時(shí)間下均表現(xiàn)出典型的剪切稀化行為。凝聚層的剪切稀化特性可歸因于剪切下的結(jié)構(gòu)破壞或重排[16]，在0～20 s-1剪切速率范圍，由于剪切力的作用，凝聚層被破壞，黏度急劇下降；繼續(xù)增大剪切，凝膠內(nèi)部逐漸形成最佳定向取向，黏度趨于平穩(wěn)。復(fù)合體系的表觀(guān)黏度隨KGM添加量的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。黏度值用以說(shuō)明二者相互作用[16]，少量的KGM抑制了BG的凝膠性能，成膠結(jié)構(gòu)較為松散，故表現(xiàn)為黏度的下降(如BKG2)；當(dāng)KGM添加量>0.5%時(shí)，由于KGM大分子間發(fā)生交聯(lián)纏繞、聚集，表現(xiàn)出黏度上升。各凝膠組隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)黏度均顯著增加。這可能由于在存放周期內(nèi)，復(fù)合體系逐漸形成穩(wěn)定凝膠，分子間氫鍵等鍵作用力增強(qiáng)，導(dǎo)致剪切黏度上升[17]。

根據(jù)冪律方程模型對(duì)凝膠數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如表2所示，擬合方程相關(guān)系數(shù)均在0.89以上，具有較好的相關(guān)性。不同樣品的流性指數(shù)n<1，表明樣品為剪切稀釋型假塑性流體[18]。隨著KGM添加量的增加，k值增加，這與黏度曲線(xiàn)反映結(jié)果一致；n值也隨之增加，隨后在KGM添加量為1%時(shí)n值降低，說(shuō)明隨著KGM的添加，體系假塑性降低，流動(dòng)性能增強(qiáng)，證明了KGM存在弱化了BG凝膠性能；而1%的KGM可能完全抑制BG凝膠的形成，而表現(xiàn)出KGM高黏稠性質(zhì)。對(duì)比不同存放時(shí)間下的n值變化，隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)，n值降低，體系假塑性增強(qiáng)，這展現(xiàn)了凝膠結(jié)構(gòu)的緩慢形成過(guò)程。這也印證了表1記錄結(jié)果，KGM的添加延長(zhǎng)了BG的成膠時(shí)間。

表2 不同復(fù)合體系的冪律方程參數(shù)Table 2 Power law equation parameters of different composite systems

a-存放3 d;b-存放5 d;c-存放7 d圖1 不同存放時(shí)間下復(fù)合體系的表觀(guān)黏度Fig.1 Apparent viscosity of composite system under different storage time

2.2.2 動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性

對(duì)不同存放時(shí)間的BKG凝膠進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，儲(chǔ)能模量(G′)、損耗模量(G″)隨角頻率(ω)的變化趨勢(shì)如圖2所示。從流變學(xué)的角度來(lái)看，當(dāng)損耗模量G′至少比G″大1個(gè)數(shù)量級(jí)，并且模量不依賴(lài)于或僅輕微依賴(lài)于頻率時(shí)，就建立了真正的彈性凝膠網(wǎng)絡(luò)[19]。因此，G′可作為凝膠化程度的量度，在固化凝膠中，G′通常比較穩(wěn)定，不隨頻率的變化而發(fā)生變化，當(dāng)G′隨頻率變化明顯時(shí)，則表示凝膠較弱，由此可以評(píng)估凝膠的成膠過(guò)程及成膠能力。

圖2-a、圖2-c、圖2-e顯示BKG凝膠在存放3、5、7 d時(shí)的G′，圖2-b、圖2-d、圖2-f則為G′'在3、5、7 d的變化曲線(xiàn)。對(duì)比圖2-a、圖2-c、圖2-e，BKG1、BKG2具有較低的頻率依賴(lài)，G′ >G″，表現(xiàn)為類(lèi)固體性質(zhì)，但BKG2表現(xiàn)出更強(qiáng)的頻率依賴(lài)，且BKG2的G′,G″均明顯低于BKG1，說(shuō)明KGM的少量復(fù)合，樣品的凝膠性能弱化；隨存放時(shí)間延長(zhǎng)，二者的模量均顯著增加且G′在7 d時(shí)幾乎不隨頻率變化，這與MAKELA等[20]的研究結(jié)論一致，證實(shí)了BG成膠時(shí)間較長(zhǎng)的特點(diǎn)。二者對(duì)比說(shuō)明少量的KGM不足以完全抑制BG凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，但降低了其成膠速度和強(qiáng)度，二者表現(xiàn)出拮抗的復(fù)配效果。凝膠的動(dòng)態(tài)流變行為可以通過(guò)考慮聚合物分子的流動(dòng)性來(lái)解釋?zhuān)蠓肿覭GM的大量纏結(jié)限制了BG分子在水溶液中的伸展，因此需要更長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行重新排列形成凝膠結(jié)構(gòu)[21]。

當(dāng)KGM添加量>0.5%時(shí)，G′均表現(xiàn)出明顯的頻率依賴(lài)，說(shuō)明增加KGM添加量，可能完全抑制復(fù)合凝膠彈性網(wǎng)絡(luò)的形成，從而導(dǎo)致高KGM添加組的輕微流動(dòng)性(表1)。在貯藏過(guò)程中，BKG3,BKG4,BKG5三組凝膠始終表現(xiàn)出高度頻率依賴(lài)，且G′，G″隨貯藏時(shí)間變化較小，說(shuō)明提高KGM添加量可減弱BG的膠凝能力，增強(qiáng)流動(dòng)性和貯藏穩(wěn)定性。這一性質(zhì)可能更適于模擬奶油順滑的口感和應(yīng)用的穩(wěn)定性。

a-G′-3 d;b-G″-3 d;c-G′-5 d;d-G″-5 d;e-G′-7 d;f-G″-7 d圖2 不同存放時(shí)間下復(fù)合體系的G′,G″ 隨角頻率變化曲線(xiàn)Fig.2 The curve of G′,G″ changing with ω of composite system under different storage time

另外，BKG1和BKG2的G′，G″隨頻率變化具有相似的曲線(xiàn)趨勢(shì)，而B(niǎo)KG3,BKG4,BKG5三組具有類(lèi)似的曲線(xiàn)趨勢(shì)，這可能提示低添加量和高添加量組間存在明顯結(jié)構(gòu)差異。為進(jìn)一步探究KGM的添加對(duì)復(fù)合凝膠的影響，實(shí)驗(yàn)對(duì)比了5% BG凝膠，添加量為1%的BKG凝膠及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的KGM溶膠的G′，G″(圖3)。1%KGM溶膠在高頻范圍內(nèi)，G′>G″，彈性性質(zhì)占主導(dǎo)地位，在低頻范圍內(nèi)，G′

圖3 BKG,BG,KGM的G′,G″ 隨角頻率變化曲線(xiàn)Fig.3 The curve of G′,G″ changing with ω of BKG,BG,KGM

2.3 凝膠的質(zhì)構(gòu)特性

硬度定義為達(dá)到變形所需要的力。根據(jù)感官分析，硬度是在咬第一口時(shí)咬合食物所需要的力[22]。如表3所示，BKG的硬度/凝膠強(qiáng)度與KGM添加量成反比，隨著添加量的增加，硬度/凝膠強(qiáng)度顯著下降。BG凝膠強(qiáng)度是由凝膠結(jié)構(gòu)中的彈性網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)的數(shù)量決定，隨濃度的增加而增加[23]。結(jié)果表明，隨KGM添加量的增大，復(fù)合凝膠結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)的數(shù)量減少，導(dǎo)致凝膠剛性減弱。內(nèi)聚性代表組成產(chǎn)品主體的內(nèi)部紐帶的強(qiáng)度，它與材料在機(jī)械作用下斷裂的速率成反比[22]。BKG凝膠的內(nèi)聚性與KGM添加量成正比，說(shuō)明隨添加量的增加，復(fù)合凝膠的柔性增強(qiáng)，在機(jī)械力的作用下不易斷裂。彈性是食物在第二次壓縮中的恢復(fù)高度與第一次壓縮變形量的比值[21]。在BKG復(fù)合凝膠中，當(dāng)KGM添加量>0.5%時(shí)，凝膠的彈性隨添加量的增加而顯著提升。膠著性用于表示咀嚼半固體食品至可吞咽時(shí)所需的能量。結(jié)果表明，隨著KGM添加量的增加，BKG樣品的膠著性顯著下降，這意味著KGM的復(fù)合對(duì)凝膠樣品的吞咽口感影響較大。上述結(jié)果表明，添加KGM可以改善單一凝膠剛性大、彈性低的問(wèn)題，提高添加量可得到更順滑和易吞咽的食用口感。

表3 不同存放時(shí)間下復(fù)合體系的質(zhì)構(gòu)特性Table 3 Texture characteristics of composite system under different storage time

在存放過(guò)程中，觀(guān)察到BKG1,BKG2,BKG3,BKG4組的硬度/凝膠強(qiáng)度/膠著性隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯增加，即在貯藏過(guò)程中，凝膠繼續(xù)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)區(qū)域，使得凝膠剛性增強(qiáng)。但時(shí)間因素對(duì)凝膠剛性的影響遠(yuǎn)低于KGM復(fù)合所帶來(lái)的影響。當(dāng)KGM添加量為1%時(shí)，凝膠硬度/凝膠強(qiáng)度/膠著性在存放過(guò)程中不發(fā)生顯著變化，說(shuō)明提高KGM添加量，樣品表現(xiàn)出更優(yōu)的貯藏穩(wěn)定性。

2.4 凝膠的持水性

持水性是評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的重要指標(biāo)，可以反映復(fù)合凝膠的結(jié)構(gòu)的緊密性，是用作食品加工方面的重要參考依據(jù)。

圖4顯示了各復(fù)合體系分別在3、5、7 d時(shí)的持水性差異。當(dāng)KGM添加量<0.5%時(shí)，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合體系的持水性提高，這是由于在存放過(guò)程中，復(fù)合體系逐漸形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故而持水性增強(qiáng)；添加量>0.5%時(shí)，持水性提高至99.5%，且在存放周期內(nèi)均表現(xiàn)出極好的持水性能。由于KGM分子中含有大量的親水基團(tuán)而表現(xiàn)出極強(qiáng)的吸水能力[10]。因此，由于KGM的作用，復(fù)合體系即可表現(xiàn)出良好的持水性能。

圖4 不同存放時(shí)間下復(fù)合體系的持水性Fig.4 Water holding capacity of composite system under different storage time

相同時(shí)間下，復(fù)合體系的持水性在BKG2處均出現(xiàn)最低點(diǎn)，整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，這可能與凝膠結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)。上述流變學(xué)和質(zhì)構(gòu)特性表明，BKG2形成比BKG1更弱的凝膠體系，形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)不足以籠絡(luò)住體系中的水分，加之體系中KGM濃度較低，不足以完全穩(wěn)定住水分，故而持水性降低。

2.5 FTIR分析

3 340 cm-1左右出現(xiàn)的吸收峰寬帶為分子間或分子內(nèi)—OH的伸縮振動(dòng)峰，證實(shí)了糖分子中存在明顯的分子間氫鍵[24]。1 642 cm-1處的寬峰為締合羥基C—O的拉伸，1 021 cm-1左右吸收峰是β-D-吡喃糖C—H的變角振動(dòng)峰，表明分子中含有β-D-吡喃糖環(huán)，896 cm-1處的吸收峰指示了分子以β-糖苷鍵連結(jié)[25]。在KGM的FTIR譜圖中，807 cm-1處為KGM甘露糖的特征吸收峰[26]。

KGM和BG的相互作用可以通過(guò)FTIR來(lái)分析，如圖5所示，KGM和BG分別在3 330 cm-1和3 323 cm-1處出現(xiàn)寬峰，復(fù)合物BKG在此處的吸收峰向較高波數(shù)移動(dòng)，表明BG與KGM發(fā)生相互作用，分子內(nèi)氫鍵發(fā)生彎曲振動(dòng)。BKG的FTIR圖譜包含二者所有的特征峰，且峰減小，說(shuō)明二者可能存在類(lèi)似吸附的交互作用。BKG中1 723 cm-1處羰基伸縮峰減弱消失，而在1 642 cm-1處發(fā)生分子內(nèi)氫鍵的拉伸偶聯(lián)并向較低的波數(shù)輕微偏移，YE等[27]在研究KGM與殼聚糖的共混作用時(shí)觀(guān)察到類(lèi)似現(xiàn)象，表明BG與KGM分子在復(fù)合過(guò)程中發(fā)生新的氫鍵，二者可能通過(guò)氫鍵相互作用。

圖5 BKG、BG和KGM的FTIR圖譜Fig.5 FTIR spectra of BKG,BG and KGM

2.6 凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)

圖5中顯示了兩種完全不同類(lèi)型的空間結(jié)構(gòu)，一類(lèi)是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，另一類(lèi)是規(guī)律的片層結(jié)構(gòu)，這從微觀(guān)結(jié)構(gòu)上解釋了復(fù)合體系的宏觀(guān)性質(zhì)。如圖5-a，5%的β-葡聚糖在水溶液中逐漸形成緊密交聯(lián)的彈性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖5-b～圖5-e顯示，隨著KGM添加量的增加，復(fù)合體系的空間結(jié)構(gòu)逐漸由交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡為片層結(jié)構(gòu)，片層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在外界力的作用下易產(chǎn)生位移，從而表現(xiàn)出宏觀(guān)的流動(dòng)性。這合理解釋了KGM添加量較高時(shí)，體系具有微流動(dòng)性的原因。

對(duì)比圖5-a～圖5-c，BKG2，BKG3形成的彈性網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)的數(shù)量較BKG1明顯減少；圖5-d、圖5-e顯示BKG4，BKG5的凝膠呈明顯的片層結(jié)構(gòu)，與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的KGM膠體結(jié)構(gòu)(圖5-f)類(lèi)似。純KGM凝膠呈現(xiàn)表面光滑的片層結(jié)構(gòu)，而復(fù)合組的結(jié)構(gòu)片層較為粗糙，表面可觀(guān)察到網(wǎng)絡(luò)鑲嵌，網(wǎng)絡(luò)骨架鑲嵌在片層表面或內(nèi)部。這可以解釋為二者存在吸附或包埋的相互作用：在KGM和BG復(fù)合體系中，大分子KGM吸水溶脹，通過(guò)氫鍵作用吸附包埋了水溶液中的BG分子，限制了溶液中BG分子的伸展、交聯(lián)，溶液中可用作膠凝的BG分子減少，從而導(dǎo)致復(fù)合凝膠(圖5-b、圖5-c)的網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)較少，凝膠強(qiáng)度減弱，持水性下降。隨著KGM復(fù)合比例上升，更多的KGM分子參與作用，BG分子被完全吸附或包埋，從而微觀(guān)上表現(xiàn)為純KGM凝膠的片層結(jié)構(gòu)，宏觀(guān)上表現(xiàn)為微流動(dòng)性。

3 結(jié)論

本研究探討了不同添加量的KGM及不同貯藏時(shí)間對(duì)KGM/BG復(fù)合凝膠性質(zhì)的影響，并對(duì)凝膠機(jī)理進(jìn)行了初步討論，可以為BG在食品加工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定的理論支撐。研究發(fā)現(xiàn)添加KGM可顯著改變KGM/BG復(fù)合凝膠的性質(zhì)，KGM添加量<0.5%時(shí)會(huì)對(duì)BG凝膠的形成產(chǎn)生不利影響，不利于凝膠食品的開(kāi)發(fā)利用；當(dāng)KGM添加量>0.5%時(shí)，復(fù)合體系將獲得更好的持水性及流動(dòng)性，適宜于涂抹性食品的開(kāi)發(fā)利用?；诖耍a(chǎn)時(shí)可通過(guò)調(diào)配原料比例、控制添加量來(lái)拓寬BG在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍，這為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了有效思路及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

a- BKG1；b- BKG2；c- BKG3；d- BKG4；e- BKG5；f- 1%KGM圖6 不同復(fù)合體系的掃描電鏡圖(2 000 X)Fig.6 Scanning electron microscope images of different composite systems (2 000 X)