魔芋葡甘露聚糖用于食品工业论文

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1KGM的功能特性及其在食品工业中的应用

KGM众多特性中，其优良的成膜性引起了国内外的重视。KGM溶液脱水后，形成有粘着力的薄膜，该膜在冷、热及酸、碱中均稳定，能有效地阻隔空气，阻止O2进人果实内部，减缓由果蔬呼吸作用产生的CO2向外扩散，有效地减少果蔬之间的由摩擦产生的机械损伤，减少外源微生物的侵染;同时也能减少贮藏期间果蔬内部的水分蒸发，从而保持果蔬的硬度和色泽。另外，可食性魔芋葡甘聚糖薄膜具有良好的耐热性、耐水性、可分解性，也具有较好的拉伸强度、耐折度和透明度，因此有望成为一种新的食品包装用膜。KGM成膜性应用于果蔬和菌菇保鲜中的前景十分广阔。国内外许多学者研究过KGM在柑橘、荔枝、猕猴桃等的保鲜效果，并且做了详尽的报道。邹少强等研究了魔芋葡甘聚糖膜对采后龙眼的保鲜效果和生理变化，结果表明，用魔芋葡甘露聚糖膜具有很多优点，如效果好，无毒无臭无味，成本低，易操作等，具有广阔的开发前景。姚闽娜等研究了魔芋葡甘聚糖涂膜对草莓的保鲜，结果表明此方法对草莓的保鲜效果非常显著，KGM与卡拉胶成膜的互补性，可以在草莓表面形成较好的半透膜气调环境，降低呼吸作用，抑制蒸腾作用，减少致病菌侵染，防止其软化和腐烂变质，从而减少有机成分的损耗，延长草莓货架期，且对人体无害，是未来果蔬保鲜技术的发展方向。

2KGM的衍生物及其在食品工业中的应用

2.1脱乙酰改性

KGM在温和的碱性条件下，能脱掉乙酰基团，脱乙酰作用会对KGM的结构和性质产生很大的影响。脱乙酰基后的KGM分子间相互作用增加，有利于分子间羟基的氢键相互交联，KGM分子链也从半柔性直链分子转化成为弹性微球状，特征黏度大大降低，非对称性增加，形成有序结构。改性使其溶胀吸水性得到一定改善。除此之外，脱乙酰作用还提高了KGM的结晶性、水汽渗透率。张升晖等研究发现，魔芋葡甘露聚糖脱乙酰改性后的成膜性与未改性相比，改性膜的强度、抗水性及耐洗刷性都显著提高，果蔬的保鲜效果更好。Gao等研究了脱乙酰作用对KGM凝胶强度的影响，结果表明，经过脱乙酰作用，凝胶临界时间变短，凝胶强度增加，弹性变好，这一结果对于KGM的凝胶性在食品领域的应用具有非常重要的意义，使得生产更加方便快捷，产品质量更优。Koroskenyi等研究了乙酰化程度对魔芋葡甘聚露糖吸水性的影响，结果表明，随着取代度的升高，吸水性显著降低，从侧面反映出，KGM脱乙酰化后，吸水性得到提高，使添加KGM的食品具有更好的口感和质地。

2.2交联改性

KGM分子中存在多个可反应羟基，可与多种交联剂发生交联反应，使分子羟基间联结在一起。交联的形式有酰化交联、酯化交联和醚化交联等。化学反应式如下:KGM－OH+HO－KGM交联剂→XKGM－O－X－O－KGMGao等以有机硼砂为交联剂对KGM的凝胶特性进行了研究，加入硼砂后，KGM分子间距离减少，分子间作用力增加，从而形成稳定的凝胶。而随着KGM和有机硼酸浓度的增加，交联程度增加，凝胶弹性更好，作为胶凝剂的效果更加突出。但是在食品工业上，硼砂具有一定毒性，因此寻找硼砂的取代物是当前问题的关键。Pang等用六偏磷酸钠对KGM进行改性，研究改性KGM对樱桃保鲜效果的影响，结果表明，改性后的KGM透明度、粘度、冻融稳定性均比对照组明显提高，其水溶胶具有一定的耐酸、耐高温能力，且具有一定的抑菌效果，其成膜性在樱桃保鲜上能发挥更好的作用。

2.3酯化改性

将魔芋葡苷露聚糖与酸或酸酐等在一定的条件下反应，即可生成相应的酯化产物，主要有磷酸盐、水杨酸钠、苯甲酸、马来酸酐、没食子酸、醋酸、黄原酸等的酯化改性。

2.3.1磷酸酯化改性Xie等研究发现磷酸酯化改性后磷的含量越高，絮凝效率越高，改性后的产物生物降解能力也比未改性的高，改性产物透明度、粘度、冻融稳定性均比未改性前明显改善，并具有一定的耐酸、耐高温能力，抑菌效果也得到改善，表明改性后的KGM成膜性更好，膜的质量更优，在食品保鲜上能够发挥更好的作用。

2.3.2没食子酸改性王文晟等报道，没食子酸酯化改性后，产物的水溶胶粘度比未改性的KGM高1倍～2倍，稳定性提高79%以上，抑菌能力也得到了提高。改性后的KGM水溶胶脱水成膜，薄膜均匀、透明、弹性大、强度高，抗氧化能力优于未改性的KGM，在各类果蔬特别是苹果的保鲜上得到更广泛的应用。王华林等研究了改性KGM膜对樱桃保鲜效果的影响，结果发现，经过改性膜保鲜的樱桃，在储藏过程中感官及各项理化指标都比未经过处理的样品要好，其中没食子酸改性膜的保鲜效果最好，且操作成本低，无毒，易操作，效益好，适合在生产中推广应用。

2.3.3酰化改性Lin等通过研究表明，随着KGM乙酰化程度的提高，热稳定性、热塑性和熔体流变特性都受到显著影响，取代度增加，提高了热稳定性，改善了融化流动性，使其在高温食品加工过程中更加稳定，便于实际生产中的应用和推广。Huang等对KGM乙酰化和未乙酰化产物的凝胶特性进行了比较试验，结果发现乙酰化程度越高，KGM凝胶时间越长，胶粘弹性变差，从侧面反映了脱乙酰作用对KGM凝胶特性有正面的改变，在肉制品加工中，可以提高其弹韧性。

2.4氧化改性

氧化魔芋葡甘露聚糖(OKGM)与KGM相比，颜色洁白，糊液粘度低且稳定性、透明性和成膜性好，其原理为KGM经氧化作用而引起解聚，结果产生低粘度分散体并引进羰基和羧基，使其糊液粘度稳定性增加。Yu等研究了OKGM的促凝胶作用，结果显示OKGM水溶胶非牛顿行为显著降低，溶胶粘度稳定性及酸碱稳定性大幅度提高，其凝胶特性得到改善。董红兵等对OKGM制备杂化膜进行研究，结果表明，经过氧化的KGM杂化膜耐洗刷性更好，水溶胶的稳定性和膜的断裂伸长率也更强，在果蔬保鲜上，改性膜能发挥更稳定持久的作用。

2.5接枝共聚改性

每个KGM残基上含有3个醇羟基，能够在一定条件下与丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等单体进行接枝共聚反应，向分子结构中引入亲水性基团，形成水溶性的KGM衍生物。Yu等利用KGM与3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵的反应来制备KGM季铵盐衍生物，通过调整KGM与3-氯-2-羟丙基－三甲基氯化铵的比重来调节季铵化作用。改性后的衍生物具有更好的抑制细菌和真菌的作用，KGM膜的功能特性得到了改善。Xu等、耿胜荣等用γ射线对KGM和丙烯酰胺进行接枝共聚改性，随着吸收剂量和单体浓度的增加，接枝率也上升，共聚反应产物表现出更好的热力学稳定性和水分吸收性，产物吸胀后有效水含量为99.617%，其凝胶被大小不等的球状物连接，折叠缠绕，形成螺旋状立体结构，具有优良的吸水性能。陈思力研究了KGM丙烯酰胺改性膜在芦柑保鲜的应用，结果发现改性膜能有效地降低芦柑在贮藏期间的生理活性，烂果率低，显著提高芦柑的外观品质，具有很好的保鲜效果。

3总结与展望

魔芋葡甘露聚糖是一种常见的、性质优良的物质，具有凝胶性、增稠性、黏结性、可逆性、成膜性和可生物降解性等特性，被广泛用于食品工业中，有作为加工原料的，也有作为添加剂的。本文综述了魔芋葡甘露聚糖各种功能特性及其衍生物在食品工业中的应用，表明魔芋葡甘露聚糖的应用具有很高的研究开发和实际应用价值。当前社会越来越关注健康问题，魔芋制品作为一种保健食品，越来越受到人们的关注和重视，欧美国家对魔芋产品的兴趣较大，而国际市场需求大部分靠中国来满足，因此我国魔芋产业有着极好的发展前景。但目前我国相关魔芋高附加值产品较少，基础和应用研究工作等诸多方面有待加强。我国魔芋资源丰富，将魔芋资源进行充分的研究和利用，提高其产品附加值，我国的魔芋产业将具有更广阔的开发前景。

作者：赵培城 张晶晶 周绪霞 丁玉庭 刘建华 单位：浙江工业大学海洋学院