魔芋葡甘露聚糖用于食品工業(yè)論文

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1KGM的功能特性及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

KGM眾多特性中，其優(yōu)良的成膜性引起了國內(nèi)外的重視。KGM溶液脫水后，形成有粘著力的薄膜，該膜在冷、熱及酸、堿中均穩(wěn)定，能有效地阻隔空氣，阻止O2進(jìn)人果實(shí)內(nèi)部，減緩由果蔬呼吸作用產(chǎn)生的CO2向外擴(kuò)散，有效地減少果蔬之間的由摩擦產(chǎn)生的機(jī)械損傷，減少外源微生物的侵染;同時(shí)也能減少貯藏期間果蔬內(nèi)部的水分蒸發(fā)，從而保持果蔬的硬度和色澤。另外，可食性魔芋葡甘聚糖薄膜具有良好的耐熱性、耐水性、可分解性，也具有較好的拉伸強(qiáng)度、耐折度和透明度，因此有望成為一種新的食品包裝用膜。KGM成膜性應(yīng)用于果蔬和菌菇保鮮中的前景十分廣闊。國內(nèi)外許多學(xué)者研究過KGM在柑橘、荔枝、獼猴桃等的保鮮效果，并且做了詳盡的報(bào)道。鄒少強(qiáng)等研究了魔芋葡甘聚糖膜對(duì)采后龍眼的保鮮效果和生理變化，結(jié)果表明，用魔芋葡甘露聚糖膜具有很多優(yōu)點(diǎn)，如效果好，無毒無臭無味，成本低，易操作等，具有廣闊的開發(fā)前景。姚閩娜等研究了魔芋葡甘聚糖涂膜對(duì)草莓的保鮮，結(jié)果表明此方法對(duì)草莓的保鮮效果非常顯著，KGM與卡拉膠成膜的互補(bǔ)性，可以在草莓表面形成較好的半透膜氣調(diào)環(huán)境，降低呼吸作用，抑制蒸騰作用，減少致病菌侵染，防止其軟化和腐爛變質(zhì)，從而減少有機(jī)成分的損耗，延長草莓貨架期，且對(duì)人體無害，是未來果蔬保鮮技術(shù)的發(fā)展方向。

2KGM的衍生物及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1脫乙酰改性

KGM在溫和的堿性條件下，能脫掉乙酰基團(tuán)，脫乙酰作用會(huì)對(duì)KGM的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生很大的影響。脫乙酰基后的KGM分子間相互作用增加，有利于分子間羥基的氫鍵相互交聯(lián)，KGM分子鏈也從半柔性直鏈分子轉(zhuǎn)化成為彈性微球狀，特征黏度大大降低，非對(duì)稱性增加，形成有序結(jié)構(gòu)。改性使其溶脹吸水性得到一定改善。除此之外，脫乙酰作用還提高了KGM的結(jié)晶性、水汽滲透率。張升暉等研究發(fā)現(xiàn)，魔芋葡甘露聚糖脫乙酰改性后的成膜性與未改性相比，改性膜的強(qiáng)度、抗水性及耐洗刷性都顯著提高，果蔬的保鮮效果更好。Gao等研究了脫乙酰作用對(duì)KGM凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，經(jīng)過脫乙酰作用，凝膠臨界時(shí)間變短，凝膠強(qiáng)度增加，彈性變好，這一結(jié)果對(duì)于KGM的凝膠性在食品領(lǐng)域的應(yīng)用具有非常重要的意義，使得生產(chǎn)更加方便快捷，產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)。Koroskenyi等研究了乙?；潭葘?duì)魔芋葡甘聚露糖吸水性的影響，結(jié)果表明，隨著取代度的升高，吸水性顯著降低，從側(cè)面反映出，KGM脫乙?；螅缘玫教岣?，使添加KGM的食品具有更好的口感和質(zhì)地。

2.2交聯(lián)改性

KGM分子中存在多個(gè)可反應(yīng)羥基，可與多種交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使分子羥基間聯(lián)結(jié)在一起。交聯(lián)的形式有?；宦?lián)、酯化交聯(lián)和醚化交聯(lián)等?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下:KGM－OH+HO－KGM交聯(lián)劑→XKGM－O－X－O－KGMGao等以有機(jī)硼砂為交聯(lián)劑對(duì)KGM的凝膠特性進(jìn)行了研究，加入硼砂后，KGM分子間距離減少，分子間作用力增加，從而形成穩(wěn)定的凝膠。而隨著KGM和有機(jī)硼酸濃度的增加，交聯(lián)程度增加，凝膠彈性更好，作為膠凝劑的效果更加突出。但是在食品工業(yè)上，硼砂具有一定毒性，因此尋找硼砂的取代物是當(dāng)前問題的關(guān)鍵。Pang等用六偏磷酸鈉對(duì)KGM進(jìn)行改性，研究改性KGM對(duì)櫻桃保鮮效果的影響，結(jié)果表明，改性后的KGM透明度、粘度、凍融穩(wěn)定性均比對(duì)照組明顯提高，其水溶膠具有一定的耐酸、耐高溫能力，且具有一定的抑菌效果，其成膜性在櫻桃保鮮上能發(fā)揮更好的作用。

2.3酯化改性

將魔芋葡苷露聚糖與酸或酸酐等在一定的條件下反應(yīng)，即可生成相應(yīng)的酯化產(chǎn)物，主要有磷酸鹽、水楊酸鈉、苯甲酸、馬來酸酐、沒食子酸、醋酸、黃原酸等的酯化改性。

2.3.1磷酸酯化改性Xie等研究發(fā)現(xiàn)磷酸酯化改性后磷的含量越高，絮凝效率越高，改性后的產(chǎn)物生物降解能力也比未改性的高，改性產(chǎn)物透明度、粘度、凍融穩(wěn)定性均比未改性前明顯改善，并具有一定的耐酸、耐高溫能力，抑菌效果也得到改善，表明改性后的KGM成膜性更好，膜的質(zhì)量更優(yōu)，在食品保鮮上能夠發(fā)揮更好的作用。

2.3.2沒食子酸改性王文晟等報(bào)道，沒食子酸酯化改性后，產(chǎn)物的水溶膠粘度比未改性的KGM高1倍～2倍，穩(wěn)定性提高79%以上，抑菌能力也得到了提高。改性后的KGM水溶膠脫水成膜，薄膜均勻、透明、彈性大、強(qiáng)度高，抗氧化能力優(yōu)于未改性的KGM，在各類果蔬特別是蘋果的保鮮上得到更廣泛的應(yīng)用。王華林等研究了改性KGM膜對(duì)櫻桃保鮮效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改性膜保鮮的櫻桃，在儲(chǔ)藏過程中感官及各項(xiàng)理化指標(biāo)都比未經(jīng)過處理的樣品要好，其中沒食子酸改性膜的保鮮效果最好，且操作成本低，無毒，易操作，效益好，適合在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

2.3.3酰化改性Lin等通過研究表明，隨著KGM乙酰化程度的提高，熱穩(wěn)定性、熱塑性和熔體流變特性都受到顯著影響，取代度增加，提高了熱穩(wěn)定性，改善了融化流動(dòng)性，使其在高溫食品加工過程中更加穩(wěn)定，便于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣。Huang等對(duì)KGM乙酰化和未乙?；a(chǎn)物的凝膠特性進(jìn)行了比較試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙?；潭仍礁撸琄GM凝膠時(shí)間越長，膠粘彈性變差，從側(cè)面反映了脫乙酰作用對(duì)KGM凝膠特性有正面的改變，在肉制品加工中，可以提高其彈韌性。

2.4氧化改性

氧化魔芋葡甘露聚糖(OKGM)與KGM相比，顏色潔白，糊液粘度低且穩(wěn)定性、透明性和成膜性好，其原理為KGM經(jīng)氧化作用而引起解聚，結(jié)果產(chǎn)生低粘度分散體并引進(jìn)羰基和羧基，使其糊液粘度穩(wěn)定性增加。Yu等研究了OKGM的促凝膠作用，結(jié)果顯示OKGM水溶膠非牛頓行為顯著降低，溶膠粘度穩(wěn)定性及酸堿穩(wěn)定性大幅度提高，其凝膠特性得到改善。董紅兵等對(duì)OKGM制備雜化膜進(jìn)行研究，結(jié)果表明，經(jīng)過氧化的KGM雜化膜耐洗刷性更好，水溶膠的穩(wěn)定性和膜的斷裂伸長率也更強(qiáng)，在果蔬保鮮上，改性膜能發(fā)揮更穩(wěn)定持久的作用。

2.5接枝共聚改性

每個(gè)KGM殘基上含有3個(gè)醇羥基，能夠在一定條件下與丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等單體進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，向分子結(jié)構(gòu)中引入親水性基團(tuán)，形成水溶性的KGM衍生物。Yu等利用KGM與3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨的反應(yīng)來制備KGM季銨鹽衍生物，通過調(diào)整KGM與3-氯-2-羥丙基－三甲基氯化銨的比重來調(diào)節(jié)季銨化作用。改性后的衍生物具有更好的抑制細(xì)菌和真菌的作用，KGM膜的功能特性得到了改善。Xu等、耿勝榮等用γ射線對(duì)KGM和丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚改性，隨著吸收劑量和單體濃度的增加，接枝率也上升，共聚反應(yīng)產(chǎn)物表現(xiàn)出更好的熱力學(xué)穩(wěn)定性和水分吸收性，產(chǎn)物吸脹后有效水含量為99.617%，其凝膠被大小不等的球狀物連接，折疊纏繞，形成螺旋狀立體結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的吸水性能。陳思力研究了KGM丙烯酰胺改性膜在蘆柑保鮮的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性膜能有效地降低蘆柑在貯藏期間的生理活性，爛果率低，顯著提高蘆柑的外觀品質(zhì)，具有很好的保鮮效果。

3總結(jié)與展望

魔芋葡甘露聚糖是一種常見的、性質(zhì)優(yōu)良的物質(zhì)，具有凝膠性、增稠性、黏結(jié)性、可逆性、成膜性和可生物降解性等特性，被廣泛用于食品工業(yè)中，有作為加工原料的，也有作為添加劑的。本文綜述了魔芋葡甘露聚糖各種功能特性及其衍生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用，表明魔芋葡甘露聚糖的應(yīng)用具有很高的研究開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前社會(huì)越來越關(guān)注健康問題，魔芋制品作為一種保健食品，越來越受到人們的關(guān)注和重視，歐美國家對(duì)魔芋產(chǎn)品的興趣較大，而國際市場需求大部分靠中國來滿足，因此我國魔芋產(chǎn)業(yè)有著極好的發(fā)展前景。但目前我國相關(guān)魔芋高附加值產(chǎn)品較少，基礎(chǔ)和應(yīng)用研究工作等諸多方面有待加強(qiáng)。我國魔芋資源豐富，將魔芋資源進(jìn)行充分的研究和利用，提高其產(chǎn)品附加值，我國的魔芋產(chǎn)業(yè)將具有更廣闊的開發(fā)前景。

作者：趙培城 張晶晶 周緒霞 丁玉庭 劉建華 單位：浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院