焦曉佳，鄧坤鑫，魏慧婷，許玲玲，朱艷冰,2,3，林坤城，姜澤東,2,3，倪 輝,2,3，李清彪,2,3，鄭明靜,2,3,

（1.集美大學海洋食品與生物工程學院，福建廈門 361021；2.福建省食品微生物與酶工程重點實驗室，福建廈門 361021；3.海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，遼寧大連 116034；4.福建省綠麒食品膠體有限公司，福建漳州 363107）

魔芋（Amorphophallus rivieri Durieu）是一種主要分布于東南亞的魔芋屬植物[1]。魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM）是從魔芋中提取的中性多糖，由D-甘露糖和D-葡萄糖以1.6:1.0 的比例通過β-1,4 糖苷鍵連接而成[2]。KGM 具有良好的增稠性和凝膠性，被用于食品膠體的生產(chǎn)。但是，單一的KGM 需要在高濃度和強堿性條件下才可形成凝膠，存在成膠能力弱、膠用量大、口感差等問題[3]。因此，KGM 總是通過與親水性膠體復配來改善其凝膠特性，從而提高其應用價值。在親水性膠體中，κ-卡拉膠是最常用與KGM 復配的膠體之一，由D-半乳糖-4-硫酸酯和3,6-脫水-D-半乳糖交替連接而成的線型凝膠多糖[4-5]。研究表明，KGM 與κ-卡拉膠之間能夠發(fā)生相互作用，改善了復配體系的凝膠性能[6-7]。近年來，在香腸、魚丸等肉制品中添加適量的κ-卡拉膠與KGM 等復配食品膠體，可起到黏結(jié)、爽口、降低脂肪、增加體積等作用[8-9]。然而，為了滿足火腿和魚丸等高凝膠強度食品的需求，KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠特性（如硬度、凝膠強度）仍有待改進。

大量文獻報道，對KGM 進行脫乙?；然瘜W改性能夠提高KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠特性[10-12]。但是，化學改性仍存在許多缺點，如耗時長、污染環(huán)境，增加后期醇洗成本等[13]。對KGM 進行簡單的加熱與醇沉處理，可避免以上問題。現(xiàn)有研究聚焦于通過改善KGM 的理化特性來精制和改性魔芋原料[14-15]，而對于不同精制條件下的KGM 如何影響復配體系的凝膠特性尚需研究。因此，本論文研究了KGM 精制的工藝條件（乙醇濃度、溶脹溫度和溶脹時間）對KGM 與κ-卡拉膠復配體系凝膠特性的影響，進一步通過質(zhì)構(gòu)儀、紅外光譜以及電鏡等測定最優(yōu)工藝條件精制的KGM 與κ-卡拉膠復配體系的理化性質(zhì)與結(jié)構(gòu)表征；并結(jié)合相關(guān)性分析從KGM 精制前后理化性質(zhì)的變化解析復配凝膠形成的關(guān)鍵因子，以期為KGM 與κ-卡拉膠復配食品添加劑的開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

KGM（純度55%，分子量67 kDa）食品級，福建省綠麒食品膠體有限公司；κ-卡拉膠（純度＞98%） 食品級，西班牙category 有限公司；其他試劑CaSO4、KCl、NaOH、檸檬酸、無水乙醇 均為分析級，北京化學試劑有限公司。

DV-C 數(shù)顯粘度計 美國Brookfield 公司；Quanta FEG 250 掃描電子顯微鏡 美國FEI 公司；8400S傅立葉變換紅外光譜儀 日本島津公司；LyoQuest-85 真空冷凍干燥機 西班牙Telstar 公司；FE20K pH 計 Mettler Toledo 公司；磁力攪拌器 德國IKA 公司；TA.TOUCH 質(zhì)構(gòu)儀 上海保圣實業(yè)發(fā)展有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 精制KGM 的制備

1.2.1.1 工藝流程 配制0.50%（w/ v）的KGM 水溶液，利用磁力攪拌器使其在不同的溶脹溫度下溶脹不同時間。隨后，采用120 μm 濾布過濾，濾液與不同濃度的乙醇按1:1.25（v/ v）比例混合，攪拌至沉淀全部析出。進一步采用120 μm 濾布過濾，沉淀經(jīng)無水乙醇洗滌5 次后70 ℃熱風干燥，粉碎過100 目篩，得到的精制KGM 置于4 ℃貯藏備用。

1.2.1.2 精制條件 以KGM 的得率及其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度為指標，在KGM 溶脹溫度為60 ℃、溶脹時間為2 h 時[16]，研究不同乙醇濃度（50%、60%、70%、80%、90%）對KGM 的得率及其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度的影響；采用最優(yōu)的乙醇濃度，保持其他因素不變，分析不同KGM 溶脹時間（1、1.5、2、2.5、3 h）對KGM 的得率及其與復配體系凝膠強度的影響；在最優(yōu)的乙醇濃度和溶脹時間下，確定不同溶脹溫度（40、50、60、70、80 ℃）對KGM 的得率及其與復配體系凝膠強度的影響。據(jù)此，得出KGM 的精制條件。

1.2.2 KGM 精制前后性質(zhì)的比較 以未精制的KGM為對照，針對1.2.1 方法獲得最佳精制條件下的KGM 進行理化和結(jié)構(gòu)特性分析，對比精制前后葡甘聚糖含量、粘度、色澤參數(shù)、感官分析、紅外光譜和微觀結(jié)構(gòu)（電鏡）的變化。

1.2.3 KGM 與κ-卡拉膠復配體系的制備 參照林瑞君[8]的方法并稍作改動，室溫下將0.7%κ-卡拉膠、0.5% KGM、0.4%氯化鉀和0.1%硫酸鈣溶于蒸餾水中充分混勻，微波加熱（700 W、5 min 至膠液透明，然后分裝至25 mL 小燒杯中，室溫下凝膠12 h。另外，在氯化鉀和硫酸鈣添加量不變的情況下，以膠體濃度為1.2%的κ-卡拉膠為對照組K1，以總膠濃度為1.2%的未精制的KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠為對照組K2?？疾炝瞬煌茥l件對復配體系的凝膠強度的影響，進一步研究了精制前后KGM 對復配體系質(zhì)構(gòu)特性、色澤、紅外光譜及微觀結(jié)構(gòu)（電鏡）的變化。

1.2.4 指標測定

1.2.4.1 KGM 得率測定 KGM 得率以獲得精制KGM 的重量與原KGM 的重量比值計算。

1.2.4.2 KGM 含量測定 準確稱量一定量精制后的KGM，按GB/T 18104-2000《魔芋精粉》附錄A 中的《魔芋精粉中葡甘聚露聚糖含量的測定》進行測定[17]。

1.2.4.3 KGM 粘度測定 參照GB/T 18104-2000《魔芋精粉》標準方法[17]，配制質(zhì)量分數(shù)為1%的KGM 溶液，在25 ℃溫度條件下攪拌溶液，每10 min 測定一次粘度，直到粘度達到最大值，即最終粘度。

1.2.4.4 KGM 感官評價 參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY/T 494-2010 魔芋粉標準方法[18]，對精制前后的KGM進行感官評價。

1.2.4.5 KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度測定 選用質(zhì)構(gòu)儀測定凝膠強度，室溫下使用P/5s 球形探針測定復配體系的凝膠強度。設(shè)定測試速度和返回速度為1 mm/s，測試距離為10 mm，觸發(fā)力為5 g，凝膠樣品高度約40 mm[19]。

1.2.4.6 KGM 與κ-卡拉膠復配體系的質(zhì)構(gòu)特性測定參照文獻[20]的方法并稍作改動。壓縮試驗選用質(zhì)構(gòu)儀TPA（texture profile analysis）模型進行分析，使用直徑為36 mm 的圓柱形探頭進行測試。壓縮力為5 g，壓縮速率為1 mm/s，壓縮距離為5 mm，樣品高度約40 mm。測定了KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的硬度、彈性、咀嚼性、膠著性、黏聚性和回復性。

1.2.4.7 色澤測定 使用測色儀測定KGM（放置于培養(yǎng)皿中）和不同凝膠樣品（40 mm）的色澤參數(shù)（L*、a*、b*值）[21]，儀器采用標準白板校正。白度值的[22]計算公式：

式中：L*表示樣品亮度；a*正值表示樣品偏紅，負值表示樣品偏綠；b*正值表示樣品偏黃，負值表示偏藍。

1.2.4.8 紅外光譜分析 參照文獻[23]的方法并稍作改動。將KGM 與κ-卡拉膠復配體系真空冷凍干燥處理，粉碎過篩（120 目）。KGM 及其復配體系通過KBr 壓片法制樣，用傅立葉紅外變換光譜儀進行檢測，測試范圍4000～400 cm-1。

1.2.4.9 電鏡觀察 在液氮環(huán)境中對KGM 與κ-卡拉膠復配體系樣品進行冷凍破碎，以避免水分遷移。然后將冷凍的樣品置于真空冷凍干燥機中冷凍干燥48 h 得到所需凍干樣品。對凍干樣品進行噴金處理30 s，最后采用Quanta FEG 250 掃描電子顯微鏡在15 kV 的加速電壓下捕獲圖像以觀察樣品的表面形態(tài)[24]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)平行測定5 次，數(shù)據(jù)采用Origin 8.5 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Microsoft Excel、SPSS 軟件進行處理，顯著性檢驗為Duncan 檢驗，顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同精制條件對KGM 得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響

2.1.1 不同乙醇濃度對KGM 得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響 乙醇濃度對KGM 的得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響如圖1所示。50%乙醇濃度條件下精制KGM 的得率約為6.90%；隨著乙醇濃度增加為60%，精制KGM 的得率顯著提高至21.65%左右（P＜0.05）；乙醇濃度高于70%，精制KGM 的得率大幅度提高為40%左右。大量的研究報道KGM 與κ-卡拉膠具有協(xié)同提高復配凝膠的特性[7,10,19]。同樣地，在本研究中，相比與單一的κ-卡拉膠，添加未精制KGM 便能提高κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度（P＜0.05）。不同乙醇濃度（50%～90%）精制KGM 對其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響結(jié)果顯示：隨著乙醇濃度的增加，精制KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度先增加后降低。在精制KGM 的乙醇濃度為60%時，復配體系的凝膠強度最高（達到312 g），且顯著高于未精制KGM 與κ-卡拉膠復配體系（212 g，P＜0.05）。然而，進一步增大精制KGM 的乙醇濃度，其復配體系的凝膠強度降低；當乙醇濃度為80%和90%時，其復配體系的凝膠強度甚至低于未精制KGM 與κ-卡拉膠復配體系（P＜0.05）。這可能是因為高濃度的乙醇溶液不利于KGM 中雜質(zhì)的洗脫[16]。董曉等[25]研究發(fā)現(xiàn)卡拉膠與蛋白質(zhì)會發(fā)生相互作用，說明雜質(zhì)（如蛋白質(zhì)）某些活性基團的暴露和存在阻礙了KGM 分子與κ-卡拉膠分子之間相互作用與三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成，從而降低了KGM 對κ-卡拉膠復合體系的凝膠特性的改善作用。綜合考慮，本研究確定KGM 精制時的乙醇濃度采用60%，該條件能夠顯著提高KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠特性（P＜0.05）。

圖1 KGM 精制的乙醇濃度對得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響Fig.1 Effects of different ethanol concentrations during refining konjac glucomannan on yield and gel strength of its blend with κ-carrageenan

2.1.2 不同溶脹時間對KGM 得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響 不同溶脹時間對KGM的得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響如圖2 所示。結(jié)果表明，溶脹時間對精制KGM 得率的影響不顯著（P＞0.05）。另外，從KGM 與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度來看，相比與未精制的KGM，溶脹時間為1.5～2.5 h 時，精制的KGM 能夠顯著提高了其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度（P＜0.05）。溶脹時間過短（1 h）降低了復配凝膠的凝膠強度，具體的原因有待進一步探究。溶脹時間為2 h 時，KGM與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度最高，達到337 g。隨著溶脹時間的延長，其復配體系的凝膠強度降低，可能是由在加熱條件下較長的溶脹時間使得KGM分子發(fā)生部分降解引起的[26]。由于鏈長的減短，降解的KGM 僅起填充作用，與κ-卡拉膠分子之間的交聯(lián)作用減弱[27]。由此可見，KGM 精制時最佳的溶脹時間為2 h。

圖2 KGM 精制的溶脹時間對得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響Fig.2 Effects of different swelling time during refining konjac glucomannan on yield and the gel strength of its blend with κ-carrageenan

2.1.3 不同溶脹溫度對KGM 得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響 采用不同溶脹溫度精制KGM，分析其對KGM 得率及其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度的影響，結(jié)果如圖3 所示。不同溶脹溫度對精制KGM 得率的影響較小（P＞0.05）。相比與未精制的KGM，溶脹溫度為40 ℃時，精制KGM對其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度影響不顯著（P＞0.05）；溶脹溫度為50 和60 ℃時，精制的KGM能夠顯著提高其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度（P＜0.05）；尤其是溶脹溫度為50 ℃時，復配體系的凝膠強度最高，達到367 g；隨著溫度的增加至70 和80 ℃，復配體系的凝膠強度降低，并且低于未精制的KGM 與κ-卡拉膠的復配體系（P＜0.05）。王艷妮[28]報道魔芋粉在37 ℃、8 h 達到最佳溶脹效果，由此推測本文中較低溫度短時間處理（2 h）會使KGM 分子溶脹不完全，不利于后期乙醇洗脫出其中的雜質(zhì)，進一步影響了KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠特性。而溶脹溫度過高時，會使KGM 分子的β-1,4 糖苷鍵部分斷裂，多糖鏈間的氫鍵和疏水作用被破壞[26]；這可能阻礙了KGM 分子與κ-卡拉膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，導致復配凝膠體系凝膠強度的降低?；诖?，本研究確定精制KGM 的最優(yōu)溶脹溫度50 ℃。綜上得出，最佳精制KGM 工藝條件為：溶脹溫度50 ℃，溶脹時間2 h，乙醇濃度60%。與未精制的KGM 相比，最佳精制的KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度顯著提升了47.39%（P＜0.05）。

圖3 KGM 精制的溶脹溫度對得率及其與κ-卡拉膠復配體系凝膠強度的影響Fig.3 Effects of different swelling temperatures during refining konjac glucomannan on yield and the gel strength of its blend with κ-carrageenan

2.2 精制對KGM 性質(zhì)的影響

2.2.1 KGM 精制前后的理化性質(zhì)分析 分析KGM精制（溶脹溫度50 ℃，溶脹時間2 h，乙醇濃度60%）前后理化性質(zhì)的差異，結(jié)果如表1 和圖4，相比與未精制KGM，精制KGM 的葡甘聚糖含量、粘度、亮度、白度分別增加了34.43%、128.55%、17.94%、28.29%（P＜0.05），顆粒更為細膩緊實且無異味；同時a*和b*值明顯降低。這主要與乙醇水溶液對KGM 中天然存在的酶、淀粉、有色及異味物質(zhì)的脫除有關(guān)[29]。另外，與現(xiàn)有文獻相比，本研究最優(yōu)精制條件下制備的KGM 樣品的亮度較孟凡冰等[30]報道的樣品增加12%。精制后KGM 色澤的提升，一方面歸因于在進行醇沉前，本研究對KGM 進行溶脹處理，從而有利于雜質(zhì)和色素后期在醇溶液中充分溶解；另一方面，冷凍干燥處理避免了碳水化合物發(fā)生褐變反應[31]。另外，Galiba 等[32]報道粒徑小的粉末亮度通常高于粒徑大的粉末。由此推測，本研究中精制的KGM 粒徑的減小可能有益于亮度的提升，與掃描電鏡等觀察的現(xiàn)象相一致。此外，精制KGM 的葡甘聚糖含量及粘度指標均達到《GB/T 18104-2000》特級魔芋精粉的標準（葡甘聚糖含量≥70%，粘度≥22000 mPa·s）。由此可見，本研究精制工藝顯著（P＜0.05）提升了KGM 的理化性質(zhì)。

圖4 精制前后的KGMFig.4 Konjac glucomannan before and after refinement

表1 精制前后KGM 理化性質(zhì)對比Table 1 Comparison of physicochemical properties of konjac glucomannan before and after refinement

2.2.2 KGM 精制前后的紅外光譜分析 采用傅里葉紅外光譜儀分析KGM 精制前后的紅外結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖5 所示。890 和808 cm-1附近處出現(xiàn)的峰分別對應著β-葡萄糖苷鍵和β-甘露糖苷鍵的吸收特征譜帶[33]；與未精制的KGM 相比，最優(yōu)條件精制的KGM中這兩個峰更加明顯，推測與2.2.1 處KGM 含量的增加密切相關(guān)。另外，KGM 樣品在1645、1726 cm-1以及3000～3600 cm-1均有明顯的吸收峰。1645 cm-1處的吸收峰是由于水分子在平面內(nèi)的變形引起的連接羥基C-O 鍵的延伸峰，1726 cm-1附近的吸收峰反映了乙?；拇嬖?，而3000～3600 cm-1的吸收峰代表O-H 伸縮振動[34-35]。相較于未精制KGM（圖5A），最優(yōu)精制條件下制備的KGM（圖5B）的O-H 伸縮振動波數(shù)由3420 cm-1降低至3416 cm-1，說明分子間的有序性增強[36]，這可能是去除雜質(zhì)的結(jié)果[35]。KGM 精制前后的紅外特征吸收峰沒有增加或減少，表明本文精制工藝沒有改變KGM 的基本化學結(jié)構(gòu)。

圖5 精制前后KGM 的紅外光譜分析Fig.5 FTIR analysis of konjac glucomannan before and after refinement

2.2.3 KGM 精制前后的微觀結(jié)構(gòu)分析 通過掃描電鏡研究了精制前后KGM 的形貌特征。如圖6 所示，各組間觀察到顯著的形態(tài)學差異。未精制的KGM（圖6A～圖6B）表面有碎片物附著，粒徑相對較大且分布不均勻，呈不規(guī)則圓形；而精制后的KGM（圖6C～圖6D）表面有小凹坑，粒徑變小且分布相對較均勻，呈不規(guī)則塊狀。據(jù)研究顯示，碎片物質(zhì)是滯留在多糖顆粒表面的淀粉、蛋白質(zhì)、可溶性糖等雜質(zhì)[11]；由此可知，KGM 加熱溶脹后再經(jīng)醇水溶液洗滌可以去除表面的雜質(zhì)，從而導致上述小凹坑、粒徑變小等表面形態(tài)的變化。Ye 等[37]在不同溫度下添加不同濃度的二甲基亞砜改善魔芋粉品質(zhì)的研究中，發(fā)現(xiàn)淀粉、可溶性糖、蛋白質(zhì)得到了高效地去除，同時KGM 精制前后的形貌結(jié)構(gòu)變化與本文相似。與之相比，本研究提出的方法在有效去除KGM 雜質(zhì)的同時不引入硫離子（二甲基亞砜是一種含硫有機化合物），是一種提高KGM 質(zhì)量的綠色且有效的手段。

圖6 精制前后KGM 的掃描電鏡分析Fig.6 SEM analysis of konjac glucomannan before and after refinement

2.3 精制對KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠性質(zhì)的影響

2.3.1 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的質(zhì)構(gòu)特性的影響 采用上述條件（溶脹溫度50 ℃，溶脹時間2 h，乙醇濃度60%）精制KGM，研究其對κ-卡拉膠復配體系的質(zhì)構(gòu)特性的影響。如表2 所示，相比于未精制的KGM，最佳條件精制下的KGM 與κ-卡拉膠復配體系的硬度、咀嚼性、膠著性、彈性分別顯著提升了60.47%、55.44%、45.87%、13.76%（P＜0.05），而對黏聚性和回復性影響不顯著（P＞0.05）。這可歸因于溶脹和醇沉處理后KGM 中雜質(zhì)被去除，使其能更好地穿插在卡拉膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)中[27]，促進多糖鏈的靠近，增強了KGM 與κ-卡拉膠的連接作用，從而與之形成致密的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。李丹[38]在不同類型卡拉膠對魚糜性質(zhì)影響的研究中發(fā)現(xiàn)，對魚糜硬度提升效果最顯著的是ι-卡拉膠，與對照組相比，添加0.6 g/組的ι-卡拉膠時，魚糜硬度提升26%，本文添加1.2%精制后的復配凝膠，相比于κ-卡拉膠組，凝膠硬度值提升74%。由此推測，本論文精制的KGM 和κ-卡拉膠復配體系對凝膠類產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)的改善作用更為明顯，同時，KGM 的加入也符合低脂食品的發(fā)展趨勢。

表2 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Textural properties of κ-carrageenan blend with refined konjac glucomannan

2.3.2 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的色澤影響不同食品領(lǐng)域?qū)δz劑的色澤需求不同，本文采用色差儀分析不同KGM 與κ-卡拉膠復配體系的色澤變化，結(jié)果如表3 所示。與未精制的KGM 相比，最優(yōu)條件精制下的KGM 顯著降低了復配體系的a*值（紅度）和b*值（黃度）（P＜0.05）；但是對亮度L*和白度影響不顯著（P＞0.05）這可能歸因于本文復配體系中κ-卡拉膠與魔芋膠的比例為7:5，所以復配體系的亮度和白度受KGM 的影響較小。與本文結(jié)果類似，王瑩[39]研究發(fā)現(xiàn)魔芋膠與黃原膠對雞胸肉糜的色澤影響不大，本文優(yōu)化的復配凝膠劑可以在不影響產(chǎn)品色澤的基礎(chǔ)上，改善產(chǎn)品的其他品質(zhì)。

表3 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的色澤Table 3 Color properties of κ-carrageenan blend with refined konjac glucomannan

2.3.3 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的紅外光譜分析 利用FT-IR 光譜，通過峰的位置及振動譜帶的寬度、強度能夠反映高分子聚合物的分子構(gòu)象[40]。不同KGM 與κ-卡拉膠復配體系的FT-IR 光譜如圖7 所示。κ-卡拉膠（圖7A）在847、927 和1253 cm-1附近處顯示了D-半乳糖-4-硫酸基、3，6-脫水-半乳糖基、硫酸酯基的特征吸收峰[24]。在KGM 與κ-卡拉膠復配體系的FT-IR 光譜圖中（圖7B～圖7C），可以發(fā)現(xiàn)，復配體系保留了以上3 個κ-卡拉膠的特征吸收峰，整體紅外吸收峰形與κ-卡拉膠相似。文獻報道，890 和808 cm-1附近處的吸收峰是魔芋葡甘聚糖的吸收特征譜帶[33]，而在KGM 與κ-卡拉膠復配體系的FT-IR 光譜里面兩個特征峰較弱。說明KGM 與κ-卡拉膠復配體系形成了以卡拉膠為主，KGM 穿插其中的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[41]，這可能歸因于復配體系中κ-卡拉膠的占比較高（卡拉膠與KGM 的復配比為7:5）。3000～3600 cm-1的吸收峰代表O-H 伸縮振動[34]。與單一的κ-卡拉膠相比，KGM 添加后κ-卡拉膠復配體系O-H 伸縮振動波數(shù)均向低波數(shù)移動，歸因于κ-卡拉膠中的-OSO3-基與KGM 的OH 基之間形成氫鍵[34]。復配體系分子間形成氫鍵以后，基團的鍵力常數(shù)下降，因此含有氫鍵的基團伸縮振動頻率減弱[42]。據(jù)此，相比于未精制的KGM，精制KGM 與κ-卡拉膠復配體系的O-H 吸收峰波數(shù)更低，說明分子間氫鍵相互作用更強，這與上述其凝膠性能最優(yōu)的結(jié)果相一致。

圖7 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的紅外光譜分析Fig.7 FTIR analysis of κ-carrageenan blend with refined konjac glucomannan

2.3.4 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的凝膠微觀結(jié)構(gòu)分析 采用電鏡觀察不同KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖8 所示。未精制的KGM 與κ-卡拉膠復配體系（圖8A～圖8B）表面粗糙，褶皺豐富，凹凸不平；在3000×高倍放大圖像中可以看到，它的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不夠緊密，表面有碎片物和大小不均勻的孔洞。相比之下，精制后的KGM與κ-卡拉膠復配體系（圖8C～圖8D）的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更為緊密，表面光滑且沒有孔隙，表明精制后的KGM能更好地填充在κ-卡拉膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，并在氫鍵和疏水作用下形成更加致密的凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[34]。這與其復配體系良好的凝膠強度和質(zhì)構(gòu)特性相一致。徐東彥[24]發(fā)現(xiàn)，精制后的KGM 與κ-卡拉膠復配體系的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密，壁面堅挺且連續(xù)性好，與本文結(jié)果一致。

圖8 精制KGM 與κ-卡拉膠復配凝膠的掃描電鏡分析Fig.8 SEM analysis of κ-carrageenan blend with refined konjac glucomannan

2.4 基于KGM 精制前后的理化性質(zhì)解析復配體系的凝膠形成的關(guān)鍵因素

如圖9 所示，KGM 的理化性質(zhì)與復配體系的凝膠特性之間具有一定的相關(guān)性。KGM 的黃值（b*）、紅值（a*）與自身葡甘聚糖含量、復配體系的白度值、彈性之間呈負相關(guān)，其中，黃值（b*）與以上參數(shù)呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）；KGM 的粘度與復配體系的硬度、咀嚼性、膠著性、凝膠強度之間呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），亮度（L*）與復配體系的膠著性、凝膠強度之間呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。結(jié)合2.2.1 中KGM的a*、b*值變低，進一步說明本研究精制條件能夠有效洗脫了KGM 的色素等雜質(zhì)，從而提升復配體系的白度和亮度；另外，精制提高了葡甘聚糖含量和粘度，促進了其與κ-卡拉膠復配體系中三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成和彈性增強。該結(jié)果證實了精制前后KGM顆粒色澤、葡甘聚糖含量、粘度的變化是影響復配體系凝膠特性的關(guān)鍵因素。

圖9 精制KGM 品質(zhì)指標與復配體系凝膠特性的相關(guān)性分析Fig.9 Correlation analysis of quality index of refined konjac glucomannan and gel properties of compound system

3 結(jié)論

本論文基于KGM 的得率及其與κ-卡拉膠復配體系的凝膠特性獲得了KGM 的精制工藝條件，具體為乙醇濃度60%、溶脹時間2 h、溶脹溫度50 ℃。在該精制條件下，KGM 的葡甘聚糖含量、粘度、亮度和白度分別增加了34.43%、128.55%、17.94%、28.29%（P＜0.05），精制后KGM 的顆粒物雜質(zhì)、色素和異味明顯脫除。KGM 與κ-卡拉膠復配體系的凝膠強度、硬度、咀嚼性和膠著性分別顯著提升了47.39%、60.47%、55.44%、45.87%（P＜0.05）。復配體系的氫鍵作用力增強，凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加平滑緊密。相關(guān)性分析結(jié)果表明，精制后KGM 顆粒色澤、葡甘聚糖含量、粘度的變化是影響復配體系凝膠特性的關(guān)鍵因素。本論文為開發(fā)高凝膠強度的KGM與卡拉膠復配食品添加劑提供了一種高效簡單的精制KGM 的方法，并為后續(xù)精制KGM 的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。KGM 與不同類型卡拉膠之間的相互作用及其復配體系營養(yǎng)功能的研究還需要進一步探究。