葡甘露聚糖在食品领域中的应用
王蕾娜，康明丽*
（河北科技大学生工学院，河北 石家庄 050018）
摘要：介绍了葡甘露聚糖的结构及性质，阐述了目前葡甘露聚糖的发展现状，综述了葡甘露聚糖的优良性质在食品领域中的应用，并对葡甘露聚糖的应用进行了展望。
关键字：葡甘露聚糖，性质，应用，展望。 Glucomannan in various fields of application
Abstract: a brief introduction to the structure and nature of
glucomannan, and elaborated on the current development status of glucomannan. Reviews these excellent properties of the glucomannan was applied in food fields , and finally the application of glucomannan was predicted.
Keywords: glucomannan, properties, applications, prospects.
1.前言
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通讯作者
葡甘露聚糖是由摩尔比为1:1.5～1.7的葡萄糖和甘露糖通过β-1,4糖苷键聚合而成的一种天然植物中性多糖，它还是一种优良的水溶性膳食纤维。其分子量大约为25万～200万，属于食用半纤维素，并具有独特的理化性质。葡甘露聚糖主要来源于魔芋的块茎之中，因此又称为魔芋多糖（简称KGM）。它具有良好的可塑性，吸水性，成膜性，增稠性，保水性等多种理化、生物性质[1]。葡甘露聚糖具有非常高的药用价值以及食用价值，且毒副作用小，对人体有着多种保健作用，如可预防便秘、降血糖、降血脂、减肥以及抗癌等 [2]。因此，葡甘露聚糖是一种很值得深度开发的多糖。
2.葡甘露聚糖的发展前景
魔芋葡甘露聚糖主要来源于魔芋的球状块茎之中。魔芋属天南星科魔芋的多年生草本植物，它主要含有葡甘露聚糖、淀粉、蛋白质、粗纤维、氨基酸以及矿物质等多种物质，是我国传统的食品以及医药资源[3]。
近二十年来我国已经对葡甘露聚糖的理化性质、生物功能以及化学结构进行了研究和产品开发。由于葡甘露聚糖的多种优良特性以及应用广等特点，对于葡甘露聚糖的开发利用仍然还是热点。
2.1葡甘露聚糖的性质
2.1.1葡甘露聚糖的结构
魔芋葡甘露聚糖20世纪末在日本被发现，是由分子比为1：1.5～1.6(花魔芋)或1：1.69(白魔芋)的葡萄糖和甘露糖残基通过β-1,4糖苷键聚合而成的，每32个糖残基就有3个左右的支链，支链有几个残基的长度，且大约每 19个糖残基就有1个以酯键结合的
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通讯作者
乙酰基，其单体分子上有多个-OH，均有较强的反应活性[4]。
2.1.2葡甘露聚糖的理化性质
葡甘露聚糖为乳白色或淡棕黄色的粉末，基本无臭无味，可分散于偏酸性的热水或冷水中，加热或机械搅拌可提高其溶解度，在其溶液中加入一定量的碱，可形成热稳定性的溶胶，其水溶液稠度很高。
甘露聚糖是一种天然的高分子水溶性多糖，其分子上有多个-OH，为亲水性化合物，易溶于水，但不溶于甲醇、乙醚等有机溶剂，且其溶胀性好，吸水力可以达到自身重量的100倍左右[5]。魔芋葡甘露聚糖具有独特的凝胶性能，在非碱性的条件下可与卡拉胶，黄原胶，淀粉等复配发生强烈的协同作用，使溶液粘度增大 [6]。
3葡甘露聚糖在食品中的应用
3.1葡甘露聚糖在保健食品中的应用
现代营养学研究表明，葡甘露聚糖作为一种性能优良的膳食纤维，具有多种生理功效，在保健食品领域越来越受到重视。葡甘露聚糖属于半纤维素多糖，能有效刺激肠壁，且食用后可在胃内不易被分解消化，还能增强肠系酶类的分泌及活性，具有清理肠道、防止肥胖、调节血糖与血脂、改善胆固醇代谢及抗癌等药理活性[8]。因此，可以利用葡甘露聚糖的这些优良特性将魔芋制成各种保健食品，如魔芋豆腐，魔芋糕点等，或将其加入到各种食品中，可制成调节肠胃、降血糖、血脂、减肥、抗癌等的功能性食品。尤其是现今市场上已经被大量开发出来的减肥保健食品，减肥效果甚好，对人体无害。
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通讯作者
其减肥的机理可能是：葡甘露聚糖具有良好的吸水性，其遇水膨胀，成为粘性的纤维素。粘性纤维延缓了胃对营养物质的消化和吸收，也降低了单糖的吸收，从而使体内脂肪酸的合成也下降。另外，葡甘露聚糖吸水膨胀，可产生饱腹感，从而抑制了人们对饮食的欲望。葡甘露聚糖还具有润肠通便的作用，从而起到减肥的作用[9]。
3.2葡甘露聚糖作为食品的添加剂
葡甘露聚糖是一种功能齐全的天然水溶性食用胶类，可以用作增稠剂、保水剂、乳化剂、胶凝剂、悬浮剂等，其性能远远优于卡拉胶，明胶等胶类。葡甘露聚糖还是一种非离子性水溶性多糖，它能与大多数的离子性食用胶类共溶、增效，因此甘露聚糖在食品添加剂领域中得到了广泛的应用。如可以在豆制品、乳制品中作为稳定剂；固体饮料中作为增稠剂、凝胶剂等[10]。
目前，国内应用甘露聚糖的胶凝增稠等特性，经常用作面条、面包、蛋糕等食品的品质改良剂。葡甘露聚糖的分子网络结构起到了面筋的作用，可明显地改善面团的质量，并使面条更加有弹性和韧性，煮后也不易粘连。另外，在猪肉中若加入15%左右的魔芋凝胶生产低脂肪香肠，可改善其肉制品的外观形象[11]。
早在1997年，美国食品与药品监督局 (FDA) 就批准了葡甘露聚糖作为食品添加剂的申请，欧盟也在其第二年就批准了葡甘露聚糖用于食品，从此，葡甘露聚糖作为食品添加剂开始广泛应用在食品行业[12]。
3.3葡甘露聚糖在食品保鲜中的应用
葡甘露聚糖溶于水可形成水溶胶，在其浓度达到0.4%时就可以形成一层膜。利用葡甘
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通讯作者
露聚糖凝胶性好的特点，可将其稀的水溶液喷洒在果蔬表面，就可起到保鲜作用。这是由于在果蔬的表面形成了一层均匀且透明、通透性良好的葡甘露聚糖的薄膜，它防止了水份的蒸发，降低了病菌感染，又抑制了果蔬的气体交换，降低了果蔬的呼吸强度，从而减少了营养物质的损耗，也因此保持了果蔬其原有的风味，因此被广泛应用于食品保鲜。此外，它是一种无毒，效果好的天然保鲜剂，另一方面来看，它还能有效地防止果蔬及水产品的、变质，抑制果蔬的褐变和失水，延长产品的储藏期和货架期[13-14]。
葡甘露聚糖的水溶胶在适当的条件下改性成膜，还可以作为可食性天然降解的膜材料
[15]。
据报道[16-17]，葡甘露聚糖分子上有少量的乙酰基，当与碱作用时，葡甘露聚糖可发生脱乙酰作用，而脱去乙酰基后，葡甘露聚糖形成了更多的氢键，成膜时能形成更加有序致密的排列，膜的性能得以明显的改善。
近些年来，有人对切分的果块以及水果采用葡甘露聚糖溶液进行浸泡晾干成膜，又有人在葡甘露聚糖中加入某些添加剂或交联剂等物质对其进行物理或化学的改性，制成可食用膜，改变了膜的柔韧性，透气性和透明度等性能，提高了保鲜的效果[18]。
3.4葡甘露聚糖制成的仿生食品
仿生食品是食品行业的新兴产品。近年来，为了满足消费者的各方面的需求，各国相继开发出许多不同风味、食用方便、物美价廉的“人造食品”。葡甘露聚糖脱乙酰基后形成的热不可逆的网状结构，可作为加工仿生食品的良好基料。目前一些人利用葡甘露聚糖研制了出仿生牛肉、仿生海产品等[19]。
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通讯作者
4.展望
在我国，魔芋的种植资源丰富，价格也比较低廉，魔芋中富含的葡甘露聚糖有多种优良特性，其特性也正在被人们一步步开发利用，并且科研开发已取得了显著的成效。
目前，我国魔芋种植虽资源丰富，却处于供过于求的状态。我国在机械方面对魔芋应用上研究较少，在葡甘露聚糖的提取和利用方面还有所欠缺，因此当前我们要做的应该是利用先进的技术提高魔芋中有效成分的含量，并改进提纯方法，更安全的提取高纯度的葡甘露聚糖。
葡甘露聚糖可以通过适当的改性及修饰，获得多种性能优良的保健功能材料。但现今，大部分研究仍处于实验室阶段，要达到工业化的程度还有一段距离，至于其结构与性能的关系，特别是高级结构对性能的影响，还有很多空白有待我们的开发[20]。
另外，我们可以根据现有的对葡甘露聚糖的了解，对其添加其他的天然物质或一些安全无毒的成分，提高其产品的性能。随着对葡甘露聚糖的结构和功能研究的进一步深入，我们将研究出葡甘露聚糖的结构与功能的关系，并运用这些规律来开发更多的新材料，新产品。
参考文献
1.白木.魔芋的保健功能. 特种经济动植物，2003，6(7):23
2.Shinsaku Kobayashi，Shigetomo Tsujihata, Naruhiro Hibi etal．Preparation and rheological characterization of carboxymethyl konjae glucomannan．Food
*
通讯作者
Hydrocolloids．2002，16：2～294
3.赵志峰，雷鸣，卢晓黎.魔芋产品加工现状及其发展前景.四川食品与发酵2002，38(3)：10～13
4.韩宝瑞，安刚.魔芋的资源概况与应用研究.国际老年医学杂志.2010，31(2)：87～90
5. Li Bin，XIE Bi-jun．Study on molecular chain morphology of Konjac Glucomannan．Agricultural Sciences in china．2003，2(7)：798～803
６.庞杰，刘佩瑛.魔芋精粉的性质、功用及其在食品中的应用.长江蔬菜.2000，4：39～40
8.李国熊，许敬尧．魔芋葡苷聚糖对二甲肼诱发小鼠大肠癌的影响．中华消化杂志，2000，20(1)：59～60
9.魏蔚，杨冀州，祝伟霞等. 减肥保健品中魔芋葡甘露聚糖检测技术研究及风险评价，中国国境卫生检疫杂志.2006.6,29(3)：172～174
10.lmamura，Hideo. Konjac beverages manufacture．JP08336375，24 Dec 1996
11. Oabum，WH. Keeton JT. Konjac flour gel as fat substitute in low-fat prerigor fresh pork sansagc．Journal of Food Science．1994，59(3)：484～4．
*
通讯作者
12. 孙沈鲁，陈虹，庞杰等.多糖结构及其保健功能.中国食品学报.2003 (z1)：496～503
13. Victor Falguera, Juan Pablo Quintero, Alberto Jimenez, et al. Edible films and coatings: Structures, active functions and trends in their use. Trends in Food Science & Technology, 2011,22: 292～303
14. B.W.S. Souza, M.A. Cerqueira , J.T. Martins, et al. Influence of electric fields on the structure of chitosan edible coatings. Food Hydrocolloids ,2010，24: 330～335
15. L.H.Cheng,A.Abd Karim,M.H.Norziah.eta1.Modification of the microstructural and physical properties of konjac glucomannan-based films by alkali and sodium carboxymethyl cellulose. Food Research International，2002，35：829～836
16. L.H.Cheng,A.Abd Karim，C.C.Seow．Effects of acid modification on physical properties of konjac glucomannan(KGM)films．Food Chemistry，2007，103：994～1002
17. Kenji Maekaji.The Mechanism of Gelation of Konjac Mannan.Agr.Biol Chem.1974.38(2):315～321
18.
Maria
Alejandra
Rojas-Grau
,Robert
Soliva-Fortuny
and
OlgaMartin-Belloso. Edible coatings to incorporate active ingredients to fresh cut
*
通讯作者
fruits: a review. Trends in Food Science & Technology 2009,20: 438～447
19. 李崇高，黄建初，黄泳梅. 魔芋多糖仿生食品工艺的研究。西南大学学报(自然科学版) .2008,30（1）：119～125
20. 曹晖．魔芋葡甘露聚糖的特性及应用．扬州大学烹饪学报，2005(4)：61～
*
通讯作者
