魔芋葡甘聚糖的性質及在食品中的應用

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產品。本文對魔芋葡甘聚糖的組成及其固有的物理和化學特性，以及其在食品加工中的應用進行分析，為魔芋的開發和應用提供理論基礎。

關鍵詞：魔芋;葡甘聚糖;食品加工;應用

隨著科學和技術的發展、世界人口增長和人們生活水平的提高，人們越來越認識到新資源的價值，如食用魔芋和用于醫藥。魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）和生物堿在魔芋球莖中具有生物學活性和生理學功能，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，其他地方不適合生長，以重慶的三峽庫區和東北南山山區為主要山地[2]，所以魔芋是重慶的特產。魔芋中含有大量的葡聚糖，富含纖維，是業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，對預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。魔芋加工的精制粉末一般含有65%以上的葡甘聚糖，增加技術含量可使精制粉末中的葡甘聚糖含量可達到80%左右。華中農業大學、武漢大學的研究人員采用生物化學技術獲得了含量超過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時可形成可逆凝膠。當pH值>12.2并被加熱時，就會形成彈性凝膠，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個糖殘基都有一個乙酰基，由酯鍵結合而成。魔芋葡甘聚糖相對來說分子量較高，黏度驚人，是迄今為止發現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，水分子的擴散和移動速度遠遠超過魔芋葡甘聚糖高分子的擴散和移動速度，引起魔芋顆粒的膨脹，導致其表面變薄[5]。薄層的高糖黏性溶液使魔芋糖顆粒緊密并凝聚在一起，防止魔芋糖進一步溶解。因此，在溶解魔芋膠之前，應將稀釋的分散劑（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成膜，即使熬煮幾個小時，在冷熱水、酸中也很穩定。通過改變添加劑的種類和數量，可以改變薄膜的柔韌性和透氣性。例如添加潤濕劑甘油會使薄膜的機械特性發生變化，并且隨著甘油量的增加，薄膜的機械強度降低，透明度增加。

魔芋葡甘聚糖的大分子能夠通過簡單的加工，易于與水分子結合，形成更加穩定的大分子，在水中呈現黏性特點，運用牛頓流體特性，對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中的應用

3.1 KGM在熟肉制品中的應用

天然高分子多糖KGM具有良好的乳化性、保水性和凝膠特性，常被用作肉類產品中的脂肪替代品，能有效改善肉類的質感，降低肉類產品中的脂肪含量。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是目前肉類產品中應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對于禽肉火腿品質的影響，通過觀察發現，添加KGM之后，禽肉火腿性狀發生改變，品質變得更高，火腿肉質結構也發生變化。與對照組相比，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，網絡結構更加稠密，據此得出結論，在禽肉火腿中添加KGM后，火腿硬度增強，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。倪學文等通過比較添加KGM與不添加KGM的雞肉和豬肉的食品，對比不同食品的口感，分析了食品中藥凝膠的影響，得出結論，添加KGM后能夠有效阻止食品中營養的流逝，降低食品在二次加工后肉質品的營養損失，尤其是冷凍制品從凍結-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，質地、微結構的研究，結果表明添加了KGM能夠有效保證香腸肉質的穩定性，使香腸口感更好，通過與其他肉質冷凍品相比，添加了KGM肉質感官評價更高，更易獲得人們的青睞。KGM具有水溶性特點，還能夠保障食品的膳食纖維結構的穩定性，可以運用于肉類制品中，能夠獲得較好的收益。

3.2 KGM在淀粉制品中的應用

作為一種常見的親水性膠體，KGM也是一種高品質膳食纖維來源。當KGM加入到淀粉中后，KGM經過一系列反應，如與淀粉的架橋和凝聚，可能會對淀粉系統的明膠化和質感屬性發生改變。劉敏等研究發現，蓮藕淀粉與KGM復合系具有良好的濃縮效果，使得化合物具有良好的穩定性，復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，復合系統的微結構發生了很大變化，形成了更加均勻、穩定和稠密的網絡結構。王亞靜研究發現，在食品中添加KGM后食品口感更優，風味得到改善，接近鮮米，表明添加KGM可增加黏度，感官品質得到提升。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、抗拉強度和延伸距離的趨勢;KGM的加入影響了面筋網絡的發展，結構更稠密，面筋矩陣增厚，大大提高了面的品質和外觀。劉宣伯通過在饅頭中添加不同計量的KGM，并比較添加KGM后饅頭的口感與形狀的變化，結果表明，添加KGM后，饅頭的層狀結構被打破，整體面筋網絡結構越來越不清晰，表明KGM可以改善饅頭的微結構和質感特性。

3.3 KGM在食品風味中的應用

KGM凝膠和KGM也常用于包含添加到各種調味品和食品中的食品香料物質，從而控制香料物質的釋放，并使儲存過程更加穩定。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在香氣封裝中的應用，結果表明，當KGM溶液的表觀粘度經纖維蛋白酶水解降低到200 MPa時，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 結語

KGM是一種非常常見的高分子雜質多糖，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計供人類食用;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學和食品領域的研究熱點，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量要少得多，進一步的研究需要探討KGM在食品、飲料、營養補充劑和生物醫學中的潛在應用。

參考文獻

[1]雷愛玲，范盛玉，王亞楠，等.大豆分離蛋白/魔芋葡甘聚糖復合脂肪模擬物的制備及結構分析[EB/OL].食品與發酵工業，（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.超聲對魔芋葡甘聚糖與大豆蛋白復配體系粒徑與流變性的影響[J].中國糧油學報，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].食品工業科技，2021，42（13）：59-65.

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

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