魔芋膠的黏度改性及其在食品中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀*

唐曉東，張立君，夏曾潤

（1.安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西 安康 725000；2.安康市富硒產(chǎn)品研發(fā)中心，陜西 安康 725000）

魔芋（又稱磨芋、鬼芋、蒟蒻等）為天南星科草本植物,地下有扁球形塊莖。它是一種新興的經(jīng)濟(jì)作物,已成為一種重要的農(nóng)產(chǎn)品。主要栽培于我國西南部及長江中下游,資源十分豐富。魔芋膠（又稱魔芋精粉）可從魔芋的塊莖中提取得到，其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%，在粗制后的魔芋粉中可以達(dá)到50%～80%[1]。

KGM具有凝膠性、可食性等多種特點，因而被廣泛應(yīng)用于食品、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域［2］，但其存在分子量大、黏度高、溶解度小、食用后難消化以及易引起腹脹等問題，故在食品領(lǐng)域的應(yīng)用受到了一定限制。然而，通過對其黏度進(jìn)行改性處理之后，得到分子量小的魔芋低聚糖，可作為理想的食品原料或食品添加劑［3］。2013年11月26日，國家衛(wèi)生和計劃生育委員會發(fā)布2013年第4號公告，正式批準(zhǔn)了來源于魔芋的魔芋低聚糖為新食品原料［4］，這將促進(jìn)魔芋低聚糖作為食品新原料在食品尤其是功能食品中的廣泛應(yīng)用。因此，魔芋膠黏度改性是一種拓寬魔芋膠應(yīng)用范圍的有效方式，下面就魔芋膠的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、黏度改性及其在食品中的應(yīng)用作綜述。

1 魔芋膠的基本結(jié)構(gòu)及特性

KGM分子式為(C6H10O5)n，它是一種高分子量的非離子型多糖,由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以1∶1.6或1∶1.69的摩爾比，以β-1,4吡喃糖苷鍵結(jié)合構(gòu)成的[4]。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。KGM的這種結(jié)構(gòu)特點使它具有多方面的生物活性。天然的KGM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?；阴；s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[5]。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[5]。

圖1 KGM結(jié)構(gòu)式

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80～100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)50 000～60 000 mPa·s，高濃度(＞1%)魔芋膠溶液是典型假塑性流體。魔芋膠具有保水性、凝膠性、增稠性、懸浮性及乳化性等多種特性[6-7]。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 魔芋膠黏度的改性方法

2.1 物理改性

在食品工業(yè)中，輻照被認(rèn)為是一種高效、低廉的物理加工手段而受到青睞。近年來，利用射線輻照技術(shù)改性KGM的研究也不斷出現(xiàn)，徐振林等［8］利用60Coγ-射線對KGM進(jìn)行輻照處理，發(fā)現(xiàn)KGM的黏度隨著輻照劑量的增加而顯著下降，但輻照前后KGM的熱性能變化不明顯。劉勤生等［9］利用60Coγ-射線輻照處理KGM得出了相同的結(jié)論，同時，他們還指出經(jīng)輻照處理后，魔芋膠的黏度、熱可逆性提高，經(jīng)8 kGy輻照的樣品黏度、熱可逆性最好。

2.2 化學(xué)改性

酸改性是一種傳統(tǒng)的降解方法[10]，早期應(yīng)用較多，但由于酸解反應(yīng)條件劇烈，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，反應(yīng)的穩(wěn)定性和重復(fù)性較差，對環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點，目前已逐漸被淘汰。

2.3 生物改性

酶法改性是一種目前運用最廣的生物改性方法。目前已用于生產(chǎn)的酶主要是β-甘露聚糖酶、纖維素酶和β-葡聚糖酶。β-甘露聚糖酶是一種能水解多種甘露聚糖的半纖維素酶［11］，它的來源非常廣泛，可以由微生物代謝產(chǎn)生，也可以從一些低等動物的腸道分泌液中分離得到；此外，從魔芋塊莖中也可以提取出β-甘露聚糖酶。纖維素酶是一種復(fù)合酶，主要由3種酶構(gòu)成，包括外切葡聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。β-葡聚糖酶也可由微生物代謝產(chǎn)生，能有效降解β-葡聚糖分子中的β-1，3和β-1，4糖苷鍵，使之降解為小分子。在這三種酶中，β-甘露聚糖酶和β-葡聚糖酶比纖維素酶的專一性更強(qiáng)、效率更高、運用更廣，陶興無等［12］已經(jīng)證實了這點。由于酶活力受到反應(yīng)條件的影響十分顯著，因此，要得到不同黏度的魔芋低聚糖可以通過酶解的條件得到很好地控制。

3 改性魔芋膠在食品中的應(yīng)用

3.1 改性魔芋膠在食品品質(zhì)改善方面的應(yīng)用

通過不同的改性方法處理KGM得到分子量較小的魔芋低聚糖以降低膠體的黏稠度，從而使食品制作時便于攪拌［12］。魔芋低聚糖可作為黏度較小的增稠劑和穩(wěn)定劑溶液添加于固體飲料、酸奶以及冰激凌中。吳月蛟等［13］已將KGM魔芋低聚糖復(fù)配制得了穩(wěn)定性較好的魔芋懸浮飲料。另外，魔芋低聚糖可用于制作彈性與韌性俱佳的魔芋面條、魔芋粉絲以及魔芋豆腐等食品；魔芋低聚糖還可作為輔料制作透明性和咀嚼性更好的魔芋果凍以及魔芋軟糖等食品。

3.2 改性魔芋膠在食品保鮮中的應(yīng)用

改性魔芋膠可制做食品保鮮涂膜。涂膜保鮮法是國內(nèi)外廣泛采用的果蔬保鮮技術(shù)，該方法成本低，易于操作，具有保鮮防腐的功效，可延長食物的貨架期?？墒承员∧ねㄟ^涂刷、噴灑的方式覆蓋在果蔬表面[14]，它既可以減少果蔬在貯藏期間水分的損失，又可以對果蔬起到自發(fā)氣調(diào)作用，減弱食品的呼吸強(qiáng)度，抑制營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，同時還能隔離外界污染、抑制病菌的侵入與繁殖，并且起到一定的機(jī)械保護(hù)作用。

3.3 改性魔芋膠在低脂食品中的應(yīng)用

臘腸是一種豬肉制品，因其具有獨特的腌肉風(fēng)味而備受青睞。近年來，隨著人們消費觀念的改變，臘腸的食用量也逐漸下降，主要是因其脂肪含量較高，不利于人體健康，高血脂癥等一些特殊人群是不建議食用的。新食品原料魔芋低聚糖的開發(fā)，有助于食品行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。研究表明魔芋低聚糖可作為脂肪替代品部分取代豬油添加到臘腸中生產(chǎn)低脂臘腸，同時又不影響其口感和風(fēng)味，從而達(dá)到控制食品中脂肪含量的目的［15］。另外魔芋低聚糖還可作為食品原料加工生產(chǎn)不同風(fēng)味的魔芋仿生制品如仿生牛肉、素蝦仁等，滿足多種消費需求。

4 展望

魔芋膠黏度改性后得到的魔芋低聚糖，具有水溶性和不消化性，而且還有一定的甜度、黏度等糖類的屬性，可作為優(yōu)良的食品配料廣泛應(yīng)用于各種食品。我國魔芋資源十分豐富，但在魔芋精深加工方面做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，運用現(xiàn)代高新技術(shù)，進(jìn)一步深入研究改性魔芋膠功能特性、應(yīng)用形式和機(jī)理等等，尤其是加強(qiáng)功能及其機(jī)理的研究，促使其在食品、保健品等行業(yè)更為廣泛的應(yīng)用。我國每年通過各種渠道出口日本、歐、美、韓國以及中國臺灣地區(qū)的魔芋產(chǎn)品超過10 000 t。特別是近年來，市場對健康食品的需求與日俱增，以魔芋為原料的食品及食品添加劑逐步取代了傳統(tǒng)的卡拉膠、瓊脂和昂貴的海藻提取物等。在魔芋資源的綜合利用上開展廣泛的研究，將魔芋中的生物堿、蛋白質(zhì)、淀粉等副產(chǎn)品都加以利用，不斷提高魔芋的附加值，魔芋產(chǎn)業(yè)將會有更廣闊的開發(fā)前景。