薛海波，吳棟平，許 瓊，朱玉英，程初林

（江蘇梁豐食品集團有限公司，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，魔芋葡甘聚糖因為其特有的甚至優(yōu)于淀粉的增稠性、持水力、凝膠性等特性而廣泛應用于淀粉體系中［1］。因此，在食品工業(yè)領域，魔芋葡甘聚糖具有非常廣泛的應用前景。酸奶是牛乳通過乳酸菌發(fā)酵而成的具有特殊風味的乳制品，獨特的風味和特有的功能使其倍受消費者的青睞，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對健康有特定需求的人群而言，僅僅食用普通的酸奶是遠遠不夠的［2］，研究發(fā)現(xiàn)，在酸乳中添加一定量的KGM，不僅可以增強酸乳的黏稠性，保持酸乳的穩(wěn)定，同時還可以加強酸乳的風味，進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)質的膳食纖維，已經被證明是一種公認安全的食品添加劑［5］。

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

1 KGM的結構、性質及應用

1.1 結構

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，產品品種以及生產技術的差異，KGM分子質量大約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構（如圖1）。

圖1 KGM的化學結構Fig.1 The chemical structure of KGM

1.2 理化性質

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，借助加熱或機械攪拌等外力可提高它的溶解度［11-12］。由KGM的結構可知，其本身存在較多的活潑基團，獨特的分子結構，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Tab.1 Physical and chemical properties of KGM

1.3 KGM在食品領域的應用

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還可應用于食品保鮮，輔之以添加劑或者改性（物理或者化學）的方式，可以改善膜的保鮮效果，包括透氣性、柔軟度以及機械強度等［16-17］。經過涂抹后的食品，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為呼吸作用引起的腐敗變質，延長貯藏期，而且更加經濟方便，對于環(huán)境保護具有環(huán)保作用。

2 魔芋葡甘聚糖在酸奶中的應用

隨著我國食品行業(yè)的不斷發(fā)展，消費者逐步關注營養(yǎng)、健康、環(huán)保、天然有機的食品，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者的青睞，當下日益增長的產品多樣化不斷促使著消費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。基于KGM的功能性酸奶的研究與開發(fā)正成為酸奶的新視角，具有非常廣泛的應用前景。

2.1 作為食品添加劑，提高酸奶質構與口感

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。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。這些復合的穩(wěn)定劑不但成本高，甚至影響酸奶的口感和風味，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)生部等機構公認具有安全性［19］，KGM可以單獨添加在食品中，也可以和其他添加劑復配使用。在酸乳中添加一定量的KGM，可以顯著増強酸乳的黏稠性，增強酸奶的口感，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行了研究并應用于酸奶中，發(fā)現(xiàn)KGM添加量0.11%時，配制的酸奶感官試驗評分最高，且產品穩(wěn)定性最佳。在酸奶中添加通過KGM與其他多糖按照相應的比例共混［21-22］，因此產生顯著協(xié)同增效作用，能夠形成更加均勻、穩(wěn)定和致密的網絡結構，添加到酸奶中，對于提高酸奶的穩(wěn)定性、口感、風味具有明顯的增強作用。

2.2 作為膳食纖維，應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)質的可溶性膳食纖維之一，使用KGM應用在酸奶中，能夠有效改善人體內糖代謝和脂質代謝，調節(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［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需求，對功能性酸奶的開發(fā)應用，起到廣泛的拓展作用。楊毛元［26］通過對KGM優(yōu)化提取應用于運動飲料開發(fā)，發(fā)現(xiàn)KGM料液比最佳配方工藝為1：5（g/mL）時，研發(fā)的運動型飲料更加清新爽口，對于適用于熱衷于健身運動的KGM運動型酸乳及酸乳飲料的開發(fā)起到一定的指導作用。

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，消費者除了對食品的質量與安全有更高的要求，另一方面，產品的多樣化，尤其是個性化的體驗成為一種新的消費時尚。利用KGM的成膜性、凝膠性等多種特性，為新型酸奶研發(fā)提供了豐富的內容和方向，根據(jù)KGM食品微膠囊技術，利用其保鮮、抗菌的作用［27-29］，將不同的物質包裹在膠囊內，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在內，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需要，也豐富了市場產品的多樣性。

3 討論

KGM特殊的理化結構以及展現(xiàn)出的獨特理化性質，在食品添加劑、基料、食用膜等領域具有非常廣闊的應用前景，研究者對其結構、性質、共混、改性等基礎研究日益深入，有關KGM的深加工產品逐漸面向市場。但是產品種類相對單一，相關的應用研究報道也較少，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KGM功能的開發(fā)還有限。在未來KGM應用于酸奶研發(fā)過程中，以下幾個方面還需研究者關注：

首先，KGM及其共混、改性作用機理有待進一步深入研究。目前，關于KGM結構及其共混、改性的機理研究已有大量報道，但由于其復雜的高分子構造，國內外對于KGM一級結構和更高結構尚未確切闡釋。研究KGM與其他物質的作用機理可為相關產品的開發(fā)與應用提供充足的理論基礎。牛奶中除含有蛋白質、脂肪、乳糖等眾多成分，且各組分結構復雜，將KGM添加到酸奶中，研究弄清酸奶發(fā)酵過程中KGM與牛奶作用機理，才能夠為KGM在酸奶中應用推廣起到指導作用。目前，已有這方面的相關報道，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，有效改善酸奶的質構和口感，但是黏稠度高、吸水率高、膨脹快等性質一定程度上限制了KGM在酸奶中的開發(fā)與應用?，F(xiàn)如今產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)適合于消費者市場需求的產品成為角逐市場的重要項目之一，通過調整與優(yōu)化KGM性質，研制適合于酸奶加工生產的KGM或KGM改性產品有助于酸奶行業(yè)發(fā)展。

再者，關于KGM的生理功能特性開發(fā)有限。KGM是一種優(yōu)質的膳食纖維，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證尚不多，目前開發(fā)的KGM營養(yǎng)保健產品數(shù)量有限，需要進一步地挖掘。另外，KGM除了以上功能外，可能還存在其他的許多功能特性，這些也需要廣大學者的科研攻關。利用KGM體現(xiàn)的諸多優(yōu)良的功能特性，應用開發(fā)于功能性酸奶，符合當下大健康環(huán)境以及人們日益增長的健康理念需求。

最后，關于KGM在市場上的產品投入仍有較大的發(fā)展空間。KGM在食品領域的應用已有研發(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)農產品相比數(shù)量略顯不足，尤其KGM作為主要原料的相關產品和功能型產品研發(fā)，這或許是同國外先進國家相比，深度開發(fā)KGM相對較晚有關，需要不斷深入研究。近年來，KGM在酸奶中的應用研究正逐步開展，需要在現(xiàn)有的基礎上，通過進一步改性、共混、復配等，加大功能開發(fā)力度，拓展其應用范圍?？梢灶A見，在不久的將來，以添加KGM的相關功能性酸奶會逐漸走向市場，為大眾所熟知與青睞?？傊琄GM酸奶的研發(fā)任重而道遠。