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        魔芋葡甘聚糖的性質(zhì)及在食品中的應(yīng)用

        2021-09-05 14:20:42王元
        食品安全導(dǎo)刊 2021年7期
        關(guān)鍵詞:食品加工魔芋應(yīng)用

        王元

        摘 要:魔芋葡甘聚糖具有多種保健功能,可制成多種食品及相關(guān)產(chǎn)品。本文對(duì)魔芋葡甘聚糖的組成及其固有的物理和化學(xué)特性,以及其在食品加工中的應(yīng)用進(jìn)行分析,為魔芋的開發(fā)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:魔芋;葡甘聚糖;食品加工;應(yīng)用

        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)絹碓秸J(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,在美國和歐洲沒有種植記錄。主要分布在中國和日本,而緬甸、越南、印度尼西亞和其他國家有少量分布[1]。我國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)乙酰基,由酯鍵結(jié)合而成。魔芋葡甘聚糖相對(duì)來說分子量較高,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,溶出過程中,水分子的擴(kuò)散和移動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過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養(yǎng)的流逝,降低食品在二次加工后肉質(zhì)品的營養(yǎng)損失,尤其是冷凍制品從凍結(jié)-解凍過程中的損失,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

        作為一種常見的親水性膠體,KGM也是一種高品質(zhì)膳食纖維來源。當(dāng)KGM加入到淀粉中后,KGM經(jīng)過一系列反應(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

        KGM是一種非常常見的高分子雜質(zhì)多糖,廣泛用于食品加工。在過去的幾年中,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源,占有重要地位;近年來,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、營養(yǎng)補(bǔ)充劑和生物醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]雷愛玲,范盛玉,王亞楠,等.大豆分離蛋白/魔芋葡甘聚糖復(fù)合脂肪模擬物的制備及結(jié)構(gòu)分析[EB/OL].食品與發(fā)酵工業(yè),(2021-03-09)[2021-03-15].https//doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.026544.

        [2]謝建華,張巧芬,張桂云,等.超聲對(duì)魔芋葡甘聚糖與大豆蛋白復(fù)配體系粒徑與流變性的影響[J].中國糧油學(xué)報(bào),2021,36(4):45-50.

        [3]張馨如,李曉丹,郭麗萍,等.陽離子魔芋葡甘聚糖的制備與表征[J].食品工業(yè)科技,2021,42(13):59-65.

        [4]王瑤,寧杰,宋慶賀,等.響應(yīng)面法優(yōu)化魔芋葡甘露聚糖制備工藝及其理化性質(zhì)分析[J].食品研究與開發(fā),2020,41(18):154-161.

        [5]潘廷跳,石停鳳,文狄,等.魔芋葡甘聚糖復(fù)合膜液對(duì)櫻桃番茄的保鮮效果[J].食品工業(yè),2020,41(6):60-63.

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