第２７卷第２期２００８年４月
华中农业大学学报’
ＪｏｕｍａｌｏｆＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ
Ｖ０１．２７Ｎｏ．２
Ａｐｒ．２００８，３２１～３２５可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备工艺★
孙建清杨莉莉熊善柏一杨依姗刘鑫
（华中农业大学食品科学技术学院／湖北省水产品加工工程技术研究中心，武汉４３∞７０）
摘要采用响应面分析法对可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备条件进行了优化，观察了不同碱试剂及其浓度对可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶特性的影响。结果表明；在碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钙和磷酸氢二钠４种碱试剂中，采用磷酸氢二钠可在中性或弱碱性条件下制备可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶；魔芋葡甘聚糖浓度、磷酸氢二钠浓度和加热时间对可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶特性有显著影响；可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶最佳的制备条件为魔芋葡甘聚糖浓度２．８２％、磷酸氢二钠浓度１．ｏｏ％、９５℃下加热３．ｏｏｈ。
关键词魔芋葡甘聚糖；可逆性凝胶；响应面分析法
中图法分类号ＴＳ２０１．１文献标识码Ａ文章编号１０００—２４２１（２００８）０２一０３２卜０５
魔芋葡甘聚糖是魔芋块茎中所含的一种水溶性中性多糖，由Ｄ葡萄糖和口甘露糖通过口一１，４糖苷键聚合而成，且每隔１７～１９个糖残基上连接有１个乙酰基。葡甘聚糖具有吸水、增稠、胶凝和成膜等性能，对高血脂、糖尿病、肥胖症、便秘等具有良好的预防和治疗作用，被广泛应用于食品、化工、医药等领域［１－３］。
魔芋葡甘聚糖在碱性溶液中加热可形成有弹性的凝胶体［４］，因而传统的魔芋豆腐、魔芋粉丝等魔芋凝胶食品是在碱性条件下加热成型后再经漂洗加工而成的，存在成份单一、营养差及难着味等缺陷。１９８３年原和雄开发出在ｏ～１０℃呈液态或糊状而在常温或６０℃以上则变为固态的可逆性葡甘聚糖凝胶睁６ｌ，并以此为基础开发出蛋白质魔芋制品、糊状巧克力、多种口味的布丁等多种新型魔芋凝胶食品［７｜，而我国在这方面的研究仅有ｌ篇专利报告［８］。笔者以魔芋葡甘聚糖为原料，观察了胶凝剂种类和浓度对可逆魔芋凝胶特性影响，旨在优化可逆性魔芋凝胶的制备工艺，制备弱碱性可逆性魔芋凝胶，为开发新型魔芋凝胶食品提供科学依据。
１材料与方法
１．１供试材料
供试特级魔芋精粉，由武汉市清江魔芋制品有限公司生产；碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钙、磷酸氢二钠等，均为分析纯，由上海化学试剂总厂生产。
１．２主要仪器
物性测试仪：ＴＡｌＸＴ２ｉ／２５型，英国ＳｔａｂｌｅＭｉ—
ｃｒｏＳｙｓｔｅｍ公司产品；色度仪：ＷＳｃ．Ｓ型，上海物理光学仪器厂产品；恒温水浴锅：ＨＨＳ２１４型，江苏省医疗器械厂生产；ｐＨ计：８１８型，美国奥立龙公司产品。
１．３可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备
魔芋精粉（葡甘聚糖）加水溶胀１２ｈ后，加入一定量的碱液搅拌均匀，密封后在９５℃条件下加热一定时间至形成凝胶，经冷水水浴冷却至室温后，将其放入４℃冰箱内冷藏４ｈ以上至恢复到溶胶状，再经９５℃加热Ｏ．５ｈ后再次形成凝胶。
１．４魔芋葡甘聚糖溶胶ｐＨ的测定
魔芋葡甘聚糖加水搅匀、溶胀１２ｈ后，加入一定量的碱液并搅拌均匀，再将ｐＨ计的复合电极插入溶胶中，待读数稳定后测定。
１．５魔芋葡甘聚糖溶胶性质的测定
将恢复到溶胶态的魔芋溶胶从冰箱取出后立即上机测试。探头：Ａ／ＢＥ＿３５；模式：下压过程测量力；测试前速度：５．ｏｍｍ／ｓ；测试速度：１．０ｍｍ／ｓ；测试后速度：５．Ｏｍｍ／ｓ；测试距离：１０ｍｍ；感应力：Ａｕ—ｔ旷５ｇ；记录速率：１００ｐ／ｓ。
收稿日期：２００７一０９—１３；修回日期：２００７—１２∞７
＊图家“十一五”科技支撑计划项目（２００６ＢＡ】）０５Ａ１８）和武汉市重大科技攻关计划（２００６２００２０９６）资助＊＊通讯作者．Ｂｍａｉｌ：）【ｉｏＩｌｇｓｂ＠ｍａｉｌ．｝Ｉｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
孙建清。男。１９８１年生，华中农业大学食品科技学院硕士研究生，武汉４３００７０
３２２华中农业大学学报第２７卷
１．６魔芋葡甘聚糖凝胶质构的测定
将魔芋凝胶切成２ｃｍ×２ｃｍ×１ｃｍ的正方块，测试探头Ｐ／３６Ｒ，压缩百分比为５０％，中间间隔５ｓ，测试速度１ｍｍ／ｓ。
１．７魔芋葡甘聚糖凝胶白度的测定
将魔芋凝胶切成１ｃｍ厚的薄片，室温下用ＷＳＣ＿Ｓ测色色差仪测定样品色度，得到表示色泽的Ｌ、口、６值，白度Ｗ用以下公式计算：
白度ｗ＝１００～反而矿＝Ｉｙ可面萨习了再西ｉ干历巧１．８魔芋溶胶感官评分标准
１）魔芋溶胶评分。状态：溶胶态，流动性强８～１０分；部分溶胶态，流动性较小５～７分；凝胶态，无流动性ｏ～４分。粘稠度：易搅拌，粘稠度适宜８～１０分；较易搅拌，粘稠度较高５～７分；不易搅拌，粘稠度太高ｏ～４分。色泽：浅白色，透明状８～ｌＯ分；浅灰褐色，较浑浊５～７分；褐色，不透明ｏ～４分。气味：无碱昧８～１０分；碱味比较淡５～７分；碱味较重ｏ～４分。各项目的加权值为：状态３．ｏ，粘稠度３．ｏ，色泽２．ｏ，气味２．ｏ。
２）魔芋凝胶评分。质地：均匀，成型好，凝胶强度高８～ｌＯ分；较均匀，成型一般，比较坚实５～７分；不均匀，成型差，凝胶强度低ｏ～４分。粘弹性：弹性好，无粘手感８～１０分；弹性一般，较粘手５～７分；弹性差，粘手０～４分。色泽：浅白色，有光泽，半透明８～１０分；浅灰褐色，较浑浊５～７分；褐色，不透明Ｏ～４分。气味：无碱味８～ｌｏ分；碱味比较淡５～７分；碱味较重ｏ～４分。各项目的加权值为：质地３．ｏ，粘弹性３．ｏ，色泽２．Ｏ，气味２．０。
１．９数据处理
将制得的可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶，分别采用物性测试仪和色度仪测定冷藏后魔芋溶胶性质、二次加热凝胶质构和白度。响应面优化可逆魔芋葡甘聚糖凝胶制备工艺时，样品的每项理化指标均标准化为Ｏ～１之间的归一值，对取值越小越好的指标（溶胶的硬度、二次加热凝胶的粘附性）和取值越大越好的指标（溶胶的粘聚性、二次加热凝胶的硬度、咀嚼度和白度）采用文献［９］中的方法计算。然后计算这些指标的几何平均数得理化指标归一值。同样对每个样品所形成的溶胶和凝胶感官评分经归一化处理，计算出感官评分的归一值。
总分（ｙ）＝理化指标归一值×０．５＋感官评分归一值×Ｏ．５最后采用ＳＡＳ统计软件，通过其响应面回归（ＲＳＲＥＧ）过程进行数据分析。２结果与分析
２．１碱性试剂的选择
１）不同种类的碱及其浓度对可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶表观性质的影响。取３ｇ魔芋葡甘聚糖（ＫＧＭ）加入９０ｍＬ水溶胀１２ｈ后加入１０ｍＬ不同浓度不同种类的碱性试剂，经９５℃加热２．５ｈ热处理，观察其是否形成凝胶，然后将凝胶放入４℃冰箱冷藏过夜，观察其是否恢复到溶胶状态。
由表ｌ可知，不同的碱及其浓度对魔芋凝胶是否具有可逆性有重要影响。试验结果表明，在３％的魔芋葡甘聚糖溶胶中，添加ｏ．０８％～Ｏ．１０％的碳酸钠、或ｏ．２５％～Ｏ．３０％的磷酸钠、或ｏ．６％～１．２％的磷酸氢二钠后经加热处理可制成可逆性魔芋凝胶，而氢氧化钙不适合制备可逆凝胶。添加碳酸钠和磷酸钠后，ｐＨ分别在８．４８～８．８４和８．２４～８．８４可形成可逆凝胶；而添加磷酸氢二钠，ｐＨ在中性到７．３３之间也可以形成可逆凝胶，这与有关文献报道“魔芋葡甘聚糖在１０．０＜ｐＨ＜１２．２时可形成依温性的可逆性凝胶”的结果［７］有所不同。其原因可能是魔芋葡甘聚糖的胶凝作用和解胶作用不仅受体系ｐＨ影响，而且还受加热温度、冷却程度和阴离子类型的影响。
２）不同种类的碱及其浓度对魔芋的溶胶性质和感官评分及加热凝胶感官评分的影响。从表２中可知，随着磷酸氢二钠或磷酸钠浓度的增加，溶胶的硬度、稠度呈增加趋势，其原因可能是加热时随着碱量的增加，魔芋葡甘聚糖脱乙酰化程度随之加大，多糖分子的相互作用增强，恢复到溶胶态的效果越差，探头在下压所受到的力增大，从而表现为硬度和稠度增加，溶胶感观评分也越低。
但是，溶胶的粘聚性和粘性指数则随着磷酸氢二钠浓度的增加呈先上升后下降趋势，这可能是加碱量不同ＫＧＭ脱乙酰化程度不同，导致冷藏过程中解胶程度不同，当加碱量较低时，部分脱乙酰化的凝胶经冷藏后比较容易解胶，因此溶胶的粘性升高，而添加大量碱后魔芋凝胶冷藏后不容易解胶，宏观表现为凝胶未完全恢复溶胶态，其粘聚性和粘性指数下降。
从溶胶的感官评分和二次加热凝胶的感官评分可以看出，以磷酸氢二钠作为碱试剂时具有较好的感官品质，且浓度为１．ｏ％时，两项评分均为最高，而添加０．３５％的磷酸钠有最低的溶胶评分是因为
第２期孙建清等：可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备工艺３２３
加热形成的凝胶经冷藏后尚未恢复到溶胶态，不具有可逆性。添加磷酸氢二钠时，其浓度范围在较宽的范围内（Ｏ．６０％～１．２０％）具有可逆性，而添加磷酸钠时，其浓度在较窄的范围内（ｏ．２５％～ｏ．３０％）具有可逆性，实际操作较难控制。结合表１和表２综合考虑碱性试剂浓度范围、恢复溶胶态的效果以及感官评分认为制备可逆魔芋凝胶的优先顺序为磷酸氢二钠、磷酸钠和碳酸钠。因此确定选用磷酸氢二钠作为制备可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶的最适碱试剂。
表ｌ不同种类的碱及其浓度对可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶表观性质的影响
ＴａＭｅｌｎｅｅｆｆ＆ｔｓｏｆｔｙｐｅｓ
ａＩｌｄ咖咖ｔｍｔｉ佣ｏｆａｌｌ‘ａＨ帅ｐｈｙｓｉ踢ＩｐｍＩ盯ｔｊ鹤ｏｆｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅＫＧＭｇｅＩ
１）一：表示耒进行再次加热Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｕｎｈｅａｔｅｄ
表２不同种类的碱及其浓度对魔芋的溶胶性质和感官评分及加热凝胶感官评分的影响１）１１ａｂＩｅ２１１ｌｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｙＩ】峭ａＩｌｄ咖Ｉｃｅｎｔｒａｔｉ硼０ｆａｌｌ‘ａＩｉｏｎｐｍｐｅｒｔｉｅｓａｎｄ靶咖ｒｙｓｃｏｒｅｏｆＫＧＭ蜘Ｉａｎｄｒｅｈ均ｔｅｄ辨ｌ
１）数值后的小写字母相同者，表示在ｏ．０５水平上差异不显著（ＤＭＲＴ）
ＴｈｅｄａｔａｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅＩｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｃｏｌｕｍｎ
ａｒｅｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＩｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ
ｔｈｅ１ｅｖｅｉｏｆ５％（Ｉ）ＭＲＴ）
２．２响应面法优化可逆魔芋凝胶制备工艺变量５个水平，分别以代码一１．６８２、一ｌ、Ｏ、ｌ、１．６８２在单因素试验基础上，选取魔芋葡甘聚糖浓度表示，０水平分别为２．８％、１％、２．５ｈ，间距分别为（Ｘｔ）、碱浓度（Ｘ：）、加热时间（Ｘ。）为自变量，每个０．２、Ｏ．２、０．５。试验设计及结果见表３。
３２４华中农业大学学报第２７卷
表３试验设计及结果
ＴａｂＩｅ３１１ｌｅｅｘｐｅｒｉＩ眦ｎｔａｌｄ鹤ｉ印ａｎｄｒ姻ｕＩｔｓ
１）Ｆｉｒｍｎｅｓｓ／ｇ；２）（乃ｎｈｅｓｉｖｅｎｅｓｓ／ｇ；３）Ｆｉｒｍｎｅｓｓ／ｇ；４）Ａｄｈｅｓｉｖｅｎｅｓｓ／（ｇ?ｓ）；５）（：ｈｅｗｉｎｅｓｓ／ｇ；６）Ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ；７）Ｉ）ｅｓｉｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａＩｉｎｄｅｘｅｓ；８）Ｉ）ｅｓｉｒａｂｉＩｉｌｙｏｆｓｅｎｓｏｒｙｓｃｏｒｅｓ
采用ＳＡＳ统计软件对表３中Ｘ－、Ｘ：、Ｘ。与ｙ进行响应面回归（ＲＳＲＥＧ）分析，求得总分的二阶响应回归方程并对方程中各项系数的进行显著性分析，结果同归方程的常数项和二次项（Ｘ。Ｘ。、ＸｚＸｚ、Ｘ。Ｘ。）对总分的影响最为显著（Ｐ＜Ｏ．０１），而方程的一次项和交互项均对总分的影响均不显著（尸＞０．０５）。因此去掉不显著项，重新进行回归分析，得回归方程为：
ｙ—Ｏ．７３００３８一Ｏ．０５９１３３Ｘ１２一Ｏ．１６４５２７Ｘ２２一Ｏ．０７９３２８Ｘ３２该模型的相关系数Ｒ２一Ｏ．８８４４，离回归标准差ＲＭＳＥ＝Ｏ．０６３１７，该模型能很好的描述试验因素对总分的影响（Ｐ＜Ｏ．０００１）。
通过回归方程求解得出最优制备工艺条件为魔芋葡甘聚糖浓度２．８２％、磷酸氢二钠浓度ｏ．９９％，９５℃下加热时间３．０４ｈ。考虑到实际操作，将可逆魔芋凝胶制备工艺条件修正为魔芋粉浓度２．８２％、磷酸氢二钠浓度１．００％，９５℃下加热时间３．ｏｏｈ。经验证，在该条件下制备的可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶在４℃以下存放后呈溶胶状，而再次加热后则呈现一定强度的凝胶状，其总分为Ｏ．７４。３讨论
传统的魔芋凝胶制品往往是采用氢氧化钙、氢氧化钠或碳酸钠等强碱性胶凝剂制备而成，具有添加量少的优点，但凝胶碱味重，需经漂洗处理后才能食用ｍ］。而可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶往往是经弱碱性试剂加热处理后所制得的，在Ｏ～ｌＯ℃呈溶胶状而在常温或６０℃以上呈凝胶状，因此可不经漂洗处理，而在低温下同所需要混合的食品原料混合再加热成型即可。因此，可先将可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶在低温下使其转化为溶胶，混入鱼肉蛋白、大豆蛋向等，罐装到包装容器中后再经加热灭菌就可制备出营养丰富的新型魔芋凝胶食品。
魔芋葡甘聚糖凝胶是否具有可逆性，受魔芋葡甘聚糖浓度、碱的种类和浓度、加热温度和时间以及冷藏温度和时间等多种因素影响。在魔芋葡甘聚糖溶液加工过程中，碱的种类和浓度会影响魔芋葡甘聚糖分子的脱乙酰化程度，葡甘聚糖分子部分脱乙酰化则可能有利于形成可逆性凝胶。原和雄和丛峰松所述的制备可逆魔芋葡甘聚糖凝胶的胶凝剂几乎
第２期孙建清等：可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备工艺３２５
囊括了所有碱性试剂（强碱和弱酸强碱盐），但没有明确胶凝剂的合理添加范围及何种碱试剂是最合适的，需要通过调节ｐＨ值来加以控制陆８｜。在碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钙和磷酸氢二钠４种碱试剂中，采用氢氧化钙、碳酸钠作胶凝剂时，魔芋葡甘聚糖难在较低的ｐＨ下获得可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶；而采用磷酸氢二钠作胶凝剂时，魔芋葡甘聚糖可在较低ｐＨ、较宽浓度范围（０．６０％～１．２０％）形成可逆性凝胶。在本试验优化条件下，即在２．８２％魔芋葡甘聚糖溶液中，添加１．００％的磷酸氢二钠，于９５℃加热３．ｏｏｈ，可获得性能良好的可逆性魔芋葡甘聚糖凝胶，其溶胶具有良好的流动性、凝胶具有一定的硬度和弹性。
参考文献
［１］ｃＨＡＮＧＹＴ，ｃＨＥＮＹｓ，ＬｌＮＫＴ。ｅｔａ１．ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ
ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎａｓｅｆｏｒｄｅｇｒａｄｉｎｇｋｏｎｊａｃｇｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｌ‰一ｌｅｃｕｌａｒＣａｔａｌｙｓｉｓＢ：Ｅｍ如旧ｔｉｃ，２００６，４３：１５３—１５７．［２］ｚＨＡＮＧＹＱ，ｘＩＥＢＪ，ＧＡＮｘＡｄｖａｎｃｅｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｌｌｓｏｆｋｏｎｊａｃｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎａｎｄｉｔｓｃＩｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｂｌｙ—ｍｅｒｓ，２００５。６０：２７—３１．
［３］颜治，刘勤晋．魔芋葡甘聚糖的特性、保健功能及作用［Ｊ］．饮料工业，２００３，６（２）：３３—３６．
［４］王辰，刘良中，付丽琼．魔芋豆腐凝固条件的研究［Ｊ］．食品工业科技，２００２，２３（１２）：６０一６２．
［５］原和雄．新型魔芋食品及食品添加剂的使用方法［Ｎ］．公开特许公报，昭５９—２０３４６７，１９８４一１１—１７．
［６］原和雄．用魔芋为材料的食品的制作方法［Ｎ］．公开特许公报，昭６１—２３１９６３，１９８６—１０一１６．
［７］李群英，李明贵．国内近几年对魔芋精粉在食品工业中应用研究的进展口］．食品工业科技。１９９０，１１（５）：３２—３４．
［８］丛峰松．热可逆魔芋凝胶食品的制备方法［Ｐ］．中国，２００５１００２４１８２，２００５一０８一ｌＯ。
［９］吴伟，崔光华。陆彬．实验设计中多指标的优化：星点设计和总评“归一值”的应用［Ｊ］．中国药学杂志，２０００，８（３５）：５３０－５３３．［１０］吕红英，宋秀文．碱对魔芋凝胶物性的影响口］．吉林农业科技学院学报，２００６，１５（３）：５—８．
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Ｋｅｙｗ饼哪ｓｋｏｎｊａｃｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ；ｒｅｖｅｒｓｉｂ王ｅｇｅｌ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅａｎａｌｙｓｉｓ
（责任编辑：陈红叶）
1 引言 1.1魔芋的基本性质 魔芋，多年生草本植物，我国有60多种，种植历史已达两千年之久，主要分布在在湖北、云南、四川、贵州等省，且多在山区，亩产可达数千斤。魔芋作为传统健康食品在我国和日本有悠久的历史。近年来关于KGM 在食品领域的应用研究日益引人注目。[1-2]其主要成分是魔芋葡甘聚糖（KGM），KGM 是由D-葡萄糖和D-甘露糖按1∶1.6 的比例以?-1，4 糖苷键连接的杂多糖，其分子量达106 D，在KGM 分子链上平均每17 个糖残基C-6 位上连有一个乙酰基[3-4]。是具有分支的大分子杂多糖。具有优良的亲水性、胶凝性、增稠性、黏滞性、可逆性、悬浮性、成膜性与赋味性等特性, 尤其优良的成膜性已引起国内外的重视[5].其水溶胶在适当条件下成膜, 可作为一种可食性和自然降解的膜材料。魔芋葡甘聚糖膜存在着成膜时间长、膜的强度低、抗菌能力差以及吸湿度大等问题。因此,已有应用各种方法对其进行改性以改善膜的性能.近年来魔芋葡甘聚糖改性产物在食品，医药，化工，纺织和环保等领域有很好的应用前景。因此，对魔芋葡甘聚糖膜进行改性对扩大其应用范围有重要意义。[6-7] 1.2.KGM的化学结构和性质 KGM的化学结构如图1： 图1. 魔芋葡甘聚糖的化学结构 KGM在酸性条件下分别经高峰淀粉酶，甘露糖酶和纤维素酶水解，其产物经薄层色谱和凝胶电泳分析表明，KGM是主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以?-1，4吡喃苷键连接的杂多糖。根据来源不同，KGM分子中甘露糖和葡萄糖的摩尔比为1.6—4.2,在主链甘露糖的C 位上存在?-1，3键结合的支链结构，大约每32个糖残 3 基上有3个左右支链，支链仅含几个残基，并且在有些糖残基上有乙酰基团。约每19个糖残基上有一个，以酯的方式相结合。常见的KGM中甘露糖和葡萄糖的摩尔比约为1.5—1.7(通常为1.6)，乙酰基含量为15%。不同品种与来源的KGM 的分子量不同，一般来讲，其粘均分子量约为7—8*105，光散射法测得KGM的重
魔芋葡甘聚糖的结构、食品学性质及保健功能* 孙远明 吴 青 谌国莲 黄晓钰 (华南农业大学食品科学系,广州,510642) 摘 要 综述了国内外关于魔芋葡甘聚糖的化学结构、食品学性质、保健功能及在食品与医药中的应用。 关键词 魔芋 葡甘聚糖 化学结构 性质 保健功能 魔芋(ko njac,elephant-foo t ya m)属天南星科魔芋属(Amorphophallus Blum e)植物。国际上(特别是日本)近30年来,我国近10余年来对魔芋研究非常活跃,涉及魔芋生物学、栽培、育种、魔芋萄萄甘露聚糖(gluco-ma nna n,简称葡甘聚糖)的化学结构、理化性质、生物学功能、提取加工方法与设备、葡甘聚糖利用等诸方面。研究发现魔芋是一种能大量合成葡甘聚糖的植物,其含量占干基的50%左右[1];魔芋葡甘聚糖具有多种独特的理化性质,在食品、医药、化工、纺织、石油钻探等工业中均有很好的应用价值。正因为如此,1986年农业部把魔芋认定为我国重要的特种经济作物之一[1]。本文就国内外关于魔芋葡甘聚糖的结构、食品学性质及其保健功能等作一综述。 1 魔芋葡甘聚糖的结构 魔芋葡甘聚糖是上世纪末在日本发现的。Roibu等人用3%硫酸水解魔芋粉,在水解液中检测出大量的甘露糖,认为魔芋中的粘稠物质是由甘露糖组成的甘露聚糖(实为葡甘聚糖),并于1895年用英文发表了“甘露聚糖为人类食品的一种物料”一文。1920年Mayeda发现魔芋粘稠物质中除甘露糖外,还含有葡萄糖[32]。60年代以来,日本学者对魔芋葡甘聚糖结构进行了详细的研究[2,9,12,14,24～26,31,35～37,46],结果概括如下:魔芋葡甘聚糖是由分子比1∶1.5或1∶1.6(花魔芋,A.konjac)或1∶1.69(白魔芋,A.al-bus)的葡萄糖和甘露糖残基通过β-1,4糖苷键聚合而成,在某些糖残基C-3位上存在由β-1,3糖苷键组成的支链,其支链多少的报道结果差异很大,Smith研究认为主链上每32个糖残基有3条支链,而Kato等人却认为主链上每80个糖残基只有1条支链(后者可能接近实际些);每条支链由几个至几十个葡萄糖和甘露糖残基构成;主链上大约每19个糖残基上有1个以酯键结合的乙酰基。魔芋葡甘聚糖分子量因魔芋种类、品种、加工方法及原料的贮藏时间不同而变化,一般为200000～2000000。我国白魔芋葡甘聚糖的分子量大于花魔芋。 2 魔芋葡甘聚糖食品学性质 2.1 流变性 魔芋葡甘聚糖易溶于水,不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。其水溶液为假塑性液体,即有剪切变稀的性质[2,9,28]。 e=kD n e为剪切应力,k稠度系数,n为流动指数,D为剪切速率。 魔芋葡甘聚糖水溶液(胶)的表观粘度随剪切速率的增加而降低。k值和n值是评价魔芋葡甘聚糖的质量的2个重要指标,k值越大,n值越小,其质量越优。许时婴和钱 第一作者:博士,教授。 广东省自然科学基金资助收稿时间:1998-09-08
魔芋葡甘聚糖凝胶机理研究 李 斌,谢笔钧 (华中农业大学食品科技系天然产物化学研究室,武汉 430070) 摘要:利用气相色谱、GPC 、红外光谱、DSC 、X 2射线衍射图谱、透射电镜等分析方法表征了魔芋葡甘聚糖凝胶前后分子构象的变化。结果表明,魔芋葡甘聚糖分子无支链,凝胶后分子链单糖组成和连接方式无变化,分子量变化不大,凝胶干燥后的粉末样品产生明显的结晶区,水溶胶中葡甘聚糖从伸展的空心双螺旋结构变为凝胶交叉缠结结构,提出了魔芋葡甘聚糖的凝胶机理。 关键词:魔芋葡甘聚糖;构象;凝胶 Study on the Gelatin Mechanism of K onjac G lucomannans L I Bin ,XIE Bi 2jun (Natural Product Chemistry Research L aboratory ,Food Science Department of Huazhong A gricultural University ,W uhan 430070) Abstract :The transformation of conformation fore 2and 2after gelatin of konjac glucomannans (KGM )was studied by using GC ,GPC ,F T 2IR ,DSC ,XRD and TEM.The result showed that the molecule of KGM has no branches ,the chain ’monose compose and connect way has no change ,the transformation of molecule weight is much little ,and its drying powder sample brings newly evident crystal section.The vacancy di 2spirality struc 2ture of KGM in hydrosol changes from stretch to intercross and entwist after gelatin.As a result ,bring forward mechanism of gelatin of konjac glucomannans. Key words :K onjac glucomannans ;Conformation ;G elatin 收稿日期:2001212211 基金项目:湖北省“十五”重点科技攻关项目(2001AA207B01) 作者简介:李 斌(19722),男,安徽来安人,博士,主要从事食品与天然产物化学研究工作。谢笔钧为通讯作者,Tel :027*********;Fax :0272 87282966;E 2mail :libinfood @https://www.doczj.com/doc/e83007029.html, 魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan ,KGM )是 迄今发现的自然界惟一可以大量获得的葡甘聚糖,在食品、化工、医药等方面应用广泛。在碱性条件下应用时,低浓度KGM 会发生脱乙酰作用,形成脱乙酰魔芋葡甘聚糖(deacetylation konjac glucomannan ,d 2KGM );而较高浓度的KGM 则形成不可逆的凝胶(KGM gel ,g 2KGM )。脱乙酰反应是KGM 最常见、最重要的反应。 对KGM 凝胶反应的研究主要集中在凝胶形成的条件上[1～3]。K enji Maekaji [4]认为,KGM 凝胶是脱乙酰所致。碱处理的脱乙酰葡甘聚糖具有较好的成膜性和耐水性[5]。现有研究中,有关KGM 凝胶前后分子构象的研究很少,笔者测定了KGM 凝胶前后的构象变化,确证KGM 凝胶后出现了新的结晶区,提出了KGM 凝胶的形成机理。 1 材料与方法 1.1 材料 魔芋精粉由湖北省恩施楚业魔芋食品厂提供, 来源于魔芋属花魔芋(A .konjac K.K och ),其1%水溶胶粘度为15Pa ?s ;其它试剂均系分析纯。1.2 KG M 的分离纯化 称取10g 魔芋精粉,用50%(V/V ,下同)乙醇(含0.1%的叠氮钠抑制葡甘聚糖酶水解)50ml 搅拌洗涤3次,每次30min ,自然干燥后,以50ml 无水乙醚/无水乙醇(2∶1)40℃搅拌脱脂8h ,脱脂样品用7℃蒸馏水配成0.6%(W/W ,下同)KGM 溶胶,用超速冷冻离心机(HIMAC CEN TRIFU GE ,HI 2TACHI )16000r ?min -1离心20min ,取上清液,以Sevag 法脱蛋白,重复5次,分别用40%、60%、80% 中国农业科学 2002,35(11):1411-1415Scientia Agricultura Sinica
魔芋葡甘聚糖与可得然胶共混的凝胶性能及其应用研究 多糖在自然界中广泛存在,是一类重要的生物大分子,其在生物体内起着至关重要的生理功能。多糖类大分子在高分子材料中的功能与作用,不仅只是靠分子链的一级结构,还需通过高分子链的空间结构,或者高分子聚集体中分子链间相互作用和协同作用的高级结构。 本文尝试利用魔芋葡甘聚糖与可得然胶进行共混制备复合凝胶,采用现代高分子研究方法和手段,研究共混复合溶胶及凝胶的流变学性质,并表征共混膜结构及性能,制备理想的魔芋葡甘聚糖与可得然胶共混复合凝胶,并将其应用于仿生食品中,旨在为魔芋葡甘聚糖与高分子化合物共混复合凝胶的应用研究提供一定的实验数据及理论依据。本文研究得出以下结果:1魔芋葡甘聚糖与可得然胶共混复合溶胶的黏度随着剪切速率的增加而逐渐减小,表现出显著的非牛顿流体的“剪切稀化”的流动特性。 魔芋葡甘聚糖与可得然胶共混复合溶胶的流变性质均为假塑性流体,且符合Herschel-Buckley的食品流变学模型τ=τy+(kγ)n 由此通过该模型分析可以很好的表述浓度为2%的共混复合溶胶KC7流动行为。在对魔芋葡甘聚糖与可得然胶共混复合溶胶的静态和稳态的流变学分析中发现共混溶胶随着温度增加,共混复合溶胶KC7先形成微弱氢键网络结构;随着温度的一步增加,储能模量(G’)和损耗模量(G")逐渐下降,分子间的氢键断开形成松散的结构。 共混复合溶胶KC7表现出很好的相容性。2采用FT-IR,XRD,SEM和DSC对魔芋葡甘聚糖与可得然胶两者共混复合膜的分析表明,魔芋葡甘聚糖与可得然胶分子间有很强的氢键作用,魔芋葡甘聚糖含量为70%时,与可得然胶共混复合膜表现出很好的相容性。
●魔芋葡甘聚糖：魔芋葡甘聚糖，又称KGM，是一种天然的高分子可溶性膳食纤维， 为所有膳食纤维中的优品，不含热量、有饱腹感，且能减少和延缓葡萄糖的吸收，抑制脂肪酸的合成，具有极佳的减脂瘦身作用。魔芋葡甘聚糖在减脂的同时还有助于生态通便、平稳血糖、降血脂和抗脂肪肝，安全无毒副作用。由于葡甘聚糖具有粘度高、吸水多、膨胀快等理化性质，使魔芋的加工工艺受到限制，现有魔芋食品中魔芋葡甘聚糖的纯度普遍偏低，人们摄入葡甘聚糖甚少。 ●功能： 1、减脂瘦身：美国Keithley 做了一项研究，通过对减肥者食用KGM来研究KGM的作 用机制( 7组临床试验，每组39个肥胖者) 。研究发现，无论是在正常饮食或者高热量饮食中，KGM 起到一定减轻体重的作用。他们推测KGM 减肥的作用机制为，通过摄入KGM 食品增加了胃肠内容物的黏度，从而延长胃排空时间增加人的饱腹感，同时减少小肠食物吸收率，降低餐后葡萄糖和胰岛素的波动。华西医科大学研究结果对这一作用进一步证实，食用魔芋精粉30天，体重下降率为78.4%，下降幅度为0.5--4.7公斤，个体差异较大。 2、生态通便：KGM吸收水分，增加粪便体积，改善肠道菌群；肠内细菌酵解KGM，产 生短链脂肪酸，刺激肠蠕动，这些都有利于排便。华西医科大学张茂玉等研究表明，便秘者食用KGM能增加每日粪湿重（相当于1克魔芋精粉增重11.4克）和粪便含水量； 能缩短食物在肠道运转的时间和平均一次排便时间；能增加双歧杆菌数。食用KGM，产生近似自然排便的效果，通而不泻，是慢性、习惯性便秘患者理想的选择。 3、平稳血糖：控制饮食是糖尿病治疗的重要措施，KGM不被消化吸收，不含热量，又 有饱腹感，且能减少和延缓葡萄糖的吸收，是糖尿病良好的辅助食品。研究表明，KGM 有显著改善糖代谢的作用，而不溶性纤维则无明显作用。华西医科大学黄承钰等研究KGM对糖尿病患者血糖的影响，结果表明，KGM有降血糖效果，对重者的降糖效果优于轻者，并且对降低餐后血糖和对降低空腹血糖更有效。同时KGM延缓葡萄糖吸收，也有助于抑制低血糖。 4、降血脂和抗脂肪肝：血浆脂质一般测定胆固醇和甘油三酯。KGM有助于脂质代谢， 可降低胆固醇和甘油三脂。张茂玉教授用KGM食品，研究110名高血脂患者。46人食用魔芋后，血清TG(甘油三脂)、TC(胆固醇)、LDL—C(低密度脂蛋白胆胆固醇)明显降低，HDL—C(高密度脂蛋白胆固醇)显著升高；脂肪肝好转、血脂降低。当血脂达正常水平时不持续下降，起到调节脂质代谢，预防高脂血症的作用。 ●特点： KGM是最优质的可溶膳食纤维。可溶性膳食纤维与不可溶性膳食纤维的区别在于，它可参加人体血液和体液循环，并在循环过程中净化血液和身体各部器官。可溶性膳食纤维分子量越大，功能键越多，在防治慢性疾病中的功能就越强。 名称水溶型膳食纤维分子量功能键 麦芽糊精低分子膳食纤维2000道尔顿极少 菊粉低分子膳食纤维6000道尔顿少 Konifiber 天然高分子膳食 纤维 100~200万道尔顿很多
1、魔芋的生物学特性 魔芋为天南星科(Araceae)魔芋属(Amorphophallus Bl.ex Decne)多年生草本植物的地下块茎，其主要成分为魔芋的葡甘露聚糖(KGM)。魔芋属于被子植物门、单子叶植物纲，是具有球茎的多年生草本植物，已有学名的魔芋属种不少于163个。绝大多数魔芋生长于平均温度16摄氏度海拔800m以上的亚热带山区或丘陵地区。我国已记载的魔芋属种有30种，药食兼用的魔芋有8种，最具有研究开发价值的魔芋品种为花魔芋和白魔芋。 2、魔芋块茎的主要化学成分 2.1 糖类 葡甘露聚糖是魔芋块茎特有的主要成分，分子式为（C6H10O5）n，是由d-葡萄糖和d-甘露聚糖按1:1.6摩尔比以β-1，4糖甘键连接的杂多糖，其含量约为44%-64%,另一类是淀粉和其他多糖。 2.2 蛋白质和氨基酸 魔芋块茎中的粗蛋白含量为5%-10%,16种氨基酸总量为6.8%-8.0%（有7种必需氨基酸）。花魔芋有18种氨基酸，总量为6.283%，其中人体必需的为2.634%，白魔芋片含量分别为5.14%和2.137%。 2.3 矿物质 魔芋含有多种矿物质，块茎中K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Co等海量高，据崔熙等报道，人体必需的多种微量元素和常量元素魔芋中的含量相当多。 2.4 其他成分 生物碱含量为1%-2%,有毒，还含较多的草酸钙结晶，故魔芋必须处理后才能食用。另外，魔芋精加工可分离出桦木酸、β-谷甾醇、蜂花烷、木糖以及胡罗卜素、硫胺素、核黄素、抗坏血酸等多种物质。 3 魔芋的保健功能 3.1 减肥 魔芋的主要成分为KGM，是一种可食用植物纤维，不易被消化。KGM热量极低，且具有吸水性强、黏度大、膨胀率高的特点，进入胃中吸收胃液后可膨胀20-100倍，产生饱腹感，在充分满足人们的饮食快感同时不会增胖，无需刻意节食，便能达到均衡饮食，从而实现理想减肥效果。 3.2 降压抗癌 魔芋在胃肠存留期间可吸收肠、胃内的胆固醇，并促进其排泄。KGM对胆汁分泌有一定的影响，在一定程度上可防止人体对胆固醇的吸收，还能有效的干扰癌细胞的代谢功能。魔芋凝胶进入人体肠道后就形成孔径大小不等的半透膜附着于肠壁，能阻碍包括致癌物质在内的有害物质的侵袭，从而起到解毒，防治如甲状腺癌、胃贲门癌、结肠癌、鼻咽癌等癌肿的作用。 3.3 补钙 实验表明，魔芋食品中的钙比较容易洗脱出来，特别是在酸性溶液中钙的洗脱率更高。人们在食用魔芋时，嚼烂的魔芋与酸性胃液接触，钙便开始溶化，再从肠胃吸收，从而达到不该的作用。 3.4 洁胃 魔芋食用后消化吸收慢，大量可溶性植物纤维促进胃肠蠕动，可减少有害物质在胃、肠、胆囊中的滞留时间，有效的保护胃粘膜，清洁胃壁。 3.5 排毒通便 其丰富的植物纤维素，帮助活跃肠道功能，加快排泄体内有害毒素，预防和减少肠道系统