魔芋胶的功能特性及其在肉制品中的应用

魔芋胶的功能特性及其在肉制品中的

应用

魔芋胶又名魔芋粉，是从天南星科魔芋属多年生草本植物魔芋（又名磨芋或蒟蒻等）的块茎中提取出来的，主要成分是葡甘聚糖（Konjac glucomannan，简称KGM），它是一种非离子型水溶性高分子多糖，和绝大多数阳离子型、阴离子型和非离子型食用胶类都有互溶性、协同性或增效性，作为天然、健康、安全的食品原料或配料，已广泛应用于饮料、果冻、冰淇淋、肉制品、面制品等食品中[1]，随着人们对安全、卫生、天然、低脂食品的不断需求，魔芋胶因其独特的功能特性，将显示出其巨大的应用空间。

1 魔芋胶的主要成分及结构

魔芋胶的主要成分是葡甘聚糖，其结构主要由D-甘露糖和D-葡萄糖大约按1.6：1的比例通过β-1,4糖苷键聚合而成，在C-6位置上带有乙酰基支链的多糖物质。一般情况下乙酰基数量为平均每9～19个糖单元就有一个，但这个在葡甘聚糖主链上的乙酰基团，对它的溶解性质有很大的作用。魔芋葡甘聚糖分子质量因魔芋品种、产地、加工方法及原料的贮藏时间不同而变化，一般为20万～200万u[2]。

图1 魔芋葡甘聚糖的化学结构

2 魔芋胶的功能特性及安全性

2.1 功能特性

魔芋胶是一种非离子型水溶性高分子多糖，含有丰富的羟基（-OH），易溶于水，吸水后可膨胀80~100倍，具备非牛顿流体的特征。同时，1%魔芋胶溶胶的粘度高者可达4万mPa·S 以上，是目前所发现植物类水溶性食用胶中粘度最高的一种，与黄原胶、瓜尔胶、刺槐豆胶等添加剂相比，它受食品体系中盐的影响很小，将其用于食品，能改善食品的物理性质、增加食品的粘稠性、赋予食品以柔滑适口感、且具有稳定乳化状态和悬浊状态作用[3]。

魔芋胶具有增稠性、乳化性、粘结性、吸水性等功能特性，把它和卡拉胶的双螺旋缠绕机理用于肉糜制品方面，它的增稠性和吸水性可以防止肉糜制品析水性、析油性，提高肉糜制品的粘结力[4]。将魔芋胶水分散液加热后冷却，可得到具有假塑性流体特性的溶液，溶液的pH值在5.0-7.0之间。在碱性条件下，由于部分乙酸基被除去，溶液可以形成一种热稳定的弹性凝胶，魔芋胶与黄原胶有很好的协同增效功能，复配后的溶液在中性条件下即可形成热可逆凝胶。胶强度随胶浓度和凝胶时间增加而增加，但随金属离子浓度增加而减弱。魔芋胶与卡拉胶协同能有效提高凝胶强度及增加胶弹性，与玉米淀粉反应则能增加粘度[5]。

魔芋胶也是目前发现的最优良的可溶性膳食纤维之一，具有减肥、通便、降血脂、降血压等生理功能，对预防和辅助治疗肥胖症、肠道癌、心血管病、糖尿病等现代富贵病具有重要作用[6]。

总之，魔芋胶具有保健、增稠性、乳化性、粘结性、吸水性等特点，可利用它的保健功能生产低脂

品的析水性、析油性，提高肉糜制品的黏结力；乳化性可以提高肉糜制品中溶出的肌蛋白和肉糜之间的粘合力[7]。可见，魔芋胶已广泛应用于肉制品生产中。

2.2 安全性

魔芋胶是优质膳食纤维，也是世界公认的天然健康食品和食品添加剂，欧盟规定魔芋胶的最大食用量为10g/kg。美国食品化学法典标准 FCC-V（2004）规定魔芋胶可作为食品胶凝剂、增稠剂、成膜剂、稳定剂（CAS: [37220-17-0]）使用。我国卫生部1998年将魔芋作为新资源食品管理，2004年第17号文件最终将魔芋列为普通食品管理。因此，魔芋胶不存在食用安全性问题[1]。国内动物和人体试验表明魔芋胶的摄入不会影响对钙、铁、锌、铜等元素的吸收[8]。崔熙等[9]对魔芋葡甘聚糖的毒性试验进行了研究。急性毒性试验表明小鼠每日灌服白魔芋精粉10.8g/kg，连续给药7d无死亡；长期毒性试验表明，大鼠按25、250、500 mg/(kg·d)，灌服3个月未见死亡；其他关于动物外观体征、行为活动和粪便性状等均未见异常。可见，魔芋胶是一种安全、健康的膳食纤维来源，作为食品原料、配料或添加剂可应用于各类食品中。

3 魔芋胶在肉制品中的应用

3.1 在低脂肪肉制品中的应用

传统的肉制品属于高脂肪、高胆固醇类食品，随着人们生活水平和质量的提高，以及饮食观念的改变，近年来，低脂肉制品越来越受到人们的青睐。在香肠、火腿肠、午餐肉、鸡丸、鱼丸等肉制品中添加适量的魔芋胶，可起到粘结、爽口、增加体积、降低脂肪等作用，也是目前魔芋胶在肉制品中应用最多的方式之一。

Huang等[10]研究了魔芋在低脂肪中式香肠中的应用。实验将0.1% Ca(OH)2添加在魔芋和水的混合物(魔芋：水=1:25)中制作魔芋块替代中式香肠中的脂肪（0%, 10%, 20%和30%）。结果表明，随着魔芋添加量的增加，脂肪和能量随着降低(P < 0.05)，但香肠中的水分和蛋白质含量增加。添加10%和20%的魔芋处理组，得到可接受的最佳的产品质地和滋味。随着魔芋添加量的增加，香肠的硫代巴比妥酸（TBA）值降低，而挥发性盐基氮值增加。在2℃下贮藏8周香肠仍能保持好的质量。

Osburn等[11]将不同浓度魔芋胶（0%、10%及20%）作为仿脂质（fat mimetic）物质添加于去肌腱（desinewed, DS）及绞碎（ground，GR）的羊肉制成低脂（8%）羊肉香肠，并对其理化特性、感官评价与各贮存周期进行质量分析。结果显示在未添加魔芋胶的DS 香肠其胶原蛋白含量及制成率较GR低，而GR其菌落总数则比DS高出0.4 log10/cm2，但菌落总数不受魔芋胶浓度不同而影响。添加10%魔芋胶（GR）的香肠其各项特性与未添加魔芋胶DS 相似，添加20%魔芋胶的香肠制成率及弹性稍微下降。添加魔芋胶于低脂羊肉香肠在主成分、产率、官能特性及质地与未添加者无明显差异。

通常，魔芋胶以复配的形式作为脂肪替代物用于低脂肉制品中。汪学荣等[12]将几种不同的亲水胶体复配后应用于低脂肉糜中，通过对肉糜凝胶强度和持水性的测定，筛选出一种复配型亲水胶体作为脂肪替代品。结果表明，复合亲水胶体的最佳配方为大豆分离蛋白2.5%，魔芋精粉1.0%，黄原胶0.2%，卡拉胶0.3%。按此最佳配方添加于肉糜中，添加水量35%，在100℃下加热1.5h，肉糜综合性质较佳。刘虎成等[13]根据魔芋胶的特性，研究了其在低脂肉糜制品中的应用效果。通过肉糜制品的热稳定性和感官特性的评定，结果表明复配魔芋胶作为脂肪代用品，具有与高脂参照样相似的可接受性。

Kao等[14]将魔芋-马铃薯淀粉混合胶体用于低脂肪(18%)法兰克福香肠中，并比较低脂肪(18%, C18)和高脂肪(28%, C28)法兰克福香肠在质构、感官特性和贮藏稳定性方面的差异。在不改变魔芋含量的情况下，魔芋-马铃薯淀粉混合弹性胶体随着淀粉的增加，胶体的储能模量（G'）和损耗模量（G"）随之降低。在处理的所有凝胶中质地硬度不存在差异。C28有最低的感官稳定性和最大的多汁性。C18和添加淀粉处理的凝胶有类似的多汁性和稳定性，而所有处理组在可接受性方面均不存在差异性。

Chin等[15]研究了用2个水平(0.5%或1.0%)的魔芋混合物（KB，KSS =魔芋粉和淀粉，KNC =魔芋粉、卡拉胶和淀粉）和肉蛋白替代物——2%的大豆分离蛋白(SPI, DWB) 制作低脂肪腊肠（LFB，脂肪< 2.0%）的应用效果。随着KB水平的增加，结果得到低的亮度和黄度(P < 0.05)及最大的质地多面分析值（TPA）。在1.0%KB中添加2%SPI制作的LFB所得到的TPA值和感官风味/味觉属性与对照类似（CTL II，30%脂

肪）；在感官评价方面与用KNC制作的腊肠相比，KSS制作的腊肠在组织特性上与对照II更相似。

Lin 等[16]研究了魔芋/结冷胶混合胶体改善低脂肪法兰克福香肠的质量。将魔芋胶 (1%, 2%) 和结冷胶 (0.25%, 0.5%)混合胶体运用于低脂肪（18%）的法兰克福香肠中，并比较低脂肪（18%）和高脂肪（28%）香肠的理化性质、质构特性、感官特性和贮存稳定性。高脂肪（28%）香肠有最高(P<0.05)的色泽亮度(L*)、色泽黄度(b*)值和最低的色泽红度(a*)，以及有最低的质地硬度、剪切力值和感官稳定性，但有最大的多汁性。而使用魔芋胶和结冷胶混合胶的香肠在感官接受性不同于28%高脂肪的香肠，在1%魔芋胶和0.5%结冷胶混合胶可得到最大值。用混合胶处理后贮藏12小时，低脂肪（18%）香肠有表现出最大的TPC（～7.8 log CFU/g）。因此，在目前的使用水平下运用魔芋胶和结冷胶降低法兰克福香肠脂肪是切实可行的，得到可接受的感官值和合理的货架值。

3.2 在仿生肉食品中的应用

传统肉制品属于高脂肪、高胆固醇类食品，因魔芋胶具有高膨胀性、凝胶性、持水性、粘弹性等性质，可应用这类性质生产高脂肪、高胆固醇类模拟仿生食品。比如，将魔芋胶通过赋形设备制成素虾仁、素腰花、素肚片、素蹄筋、素鸭肠、素鱿鱼、素海参、海蜇皮、贡丸等仿生食品，可解决人们想吃而不敢吃的难题，并且该类仿生食品已受到发达国家越来越多人们的喜爱。我国福建、浙江、天津、成都、深圳等地的一些魔芋深加工企业都在生产该类仿生食品，并出口至日本、欧美等地，深受当地人们的喜爱。

胡小静等[17]以魔芋多糖和大豆分离蛋白为主要原料，加入一定量的辅料和食品添加剂进行魔芋仿生鸡肉的研制。所得产品最佳配方为：魔芋多糖和大豆分离蛋白比例为3:2，添加Na2CO3 2%、鸡肉抽提物10%，并配以适量的糯米粉、羧甲基纤维素钠、香料、色素，可生产出风味、口感俱佳，营养丰富的魔芋仿生鸡肉。

3.3 在肉制品保鲜中的应用

肉制品因营养丰富，水分含量高，在加工、运输、贮藏及销售过程中极易受微生物污染和环境因素的影响而使肉发生腐败变质。因此，肉制品的防腐保鲜成为目前的研究热点及重点之一。魔芋胶作为天然胶体，其溶于水后形成凝胶状溶液，具有粘度高、稳定性好、吸水性强、成膜性好等多种优良特性。因此，魔芋的凝胶成膜性使其成为一类新型、安全、环保的保鲜材料，开辟了肉制品防腐保鲜的新途径。

潘思轶等[18]采用改性和不改性的魔芋精粉为涂膜材料，对经75%酒精消毒处理或5‰山梨酸钾溶液处理后的鲜猪肉进行涂膜处理，并与不同浓度的壳聚糖涂膜处理相比较，以冷却肉的pH值、过氧化物酶活性、挥发性盐基氮及细菌总数的变化为指标，评价不同处理的保鲜效果。结果表明，冷却肉采用碱法改性的魔芋精粉溶胶涂膜处理保鲜效果与2%的壳聚糖醋酸溶液保鲜效果接近，明显优于其它处理，一级鲜度货架期可达9d。

隋岩[19]研究了魔芋及海藻糖在冷却鹿肉保鲜中的作用，结果表明其保鲜效果比Nisin等单一防腐保鲜剂效果明显，这也是魔芋胶在冷却鹿肉保鲜中的新尝试。刘汉丽等[20]为了解决牦牛肉的保鲜问题，研究采用天然保鲜材料魔芋、生姜、洋葱、月桂叶，经榨汁、浸提、分离等处理，配成一定比例的天然保鲜剂，对冷却牦牛肉进行涂膜处理，并得到最优保鲜剂组合，即生姜15%、魔芋0.7%、月桂叶0.5%、洋葱15%。冷却牦牛肉经涂膜保鲜后，在0~3℃条件下贮藏、保鲜期可达17 d，贮藏期间，冷却牛肉经TVBN （挥发性盐基总氮）测定，pH值、感观表现均符合国标标准。表明，四种保鲜材料均有一定的保鲜效果，说明天然保鲜剂保鲜方法具有安全、经济、方便等特点。

魔芋胶的保鲜机理主要是利用魔芋胶的凝胶成膜性，在肉制品表面形成一层薄膜，保护肉制品的水分丢失并隔绝氧气，防止外界微生物的侵扰，从而达到保鲜的目的。为了延长鲜猪肉保鲜期，陈慧斌等[21]探讨葡甘聚糖复合膜对鲜猪肉保鲜机理。结果表明，魔芋胶结合不同抑菌剂构建成的复合膜对鲜猪肉品质影响达到极显著水平，经80 mg/L二氧化氯结合0.5%魔芋葡甘聚糖处理，并于低温下贮藏3 d后的鲜猪肉品质最佳。表明以0. 5%葡甘聚糖为载体协同抑菌剂处理具有延长鲜猪肉保鲜期的作用。殷涌光等[22]研究了魔芋胶的抑菌作用，探讨了保鲜液各组分对肉上微生物抑制作用的主次因素和最优组合，得出了保鲜液处理的肉在30、20、10℃下的pH值、微生物含量的变化规律方程。结果证明，该保鲜液对肉具有明显的保鲜作用。

3.4 在重组肉制品中的应用

魔芋胶的粘结性可提高肉糜制品之间的粘结力。为了使肉类下脚料得到更加高效的利用，杨艳等[23]探讨了魔芋粘合剂在下脚料粘合中的应用。结果表明，魔芋粘合剂获得较佳粘合效果的应用工艺是其用量为2%，pH值范围为大于12.2，硼砂的用量控制在魔芋胶质量的2% ~3%，将肉类下脚料重新整合成仍保持原肉块加工性状的产品，让肉类碎屑得以高效利用。

陈洁等[24]研究魔芋葡甘聚糖(KGM)及其衍生物(KSAP)对禽肉重组火腿感官、微观结构和力学特性的影响。结果表明：添加KGM和KSAP能有效改善鸭肉和鹅肉重组火腿的感官指标，减少表面油脂和水分析出；得到的火腿具有均匀致密的网络结构，原料肉组织表面覆盖连续包膜层；火腿组织致密性增强，凝胶弹性增大，硬度值、胶着性和咀嚼度降低，弹性改善。

Park[25]研究了添加魔芋胶后的鱼糜凝胶的耐热性及不同添加量对凝胶颜色(CIE L*,a*,b*)的影响。结果表明，在不同温度条件下，加入的魔芋粉能维持鱼糜凝胶的断裂性能。在牙鳕和鳕鱼类鱼糜中添加5%魔芋粉能增强凝胶8-10倍的剪应力。在两种鱼糜中，添加4%的魔芋粉凝胶有最大的耐热性。含有魔芋粉的鱼糜凝胶在冷冻/解冻重复过程中表现出维持一致的剪应力值的能力。当魔芋粉增加到2%时，凝胶的亮度增加，而当魔芋粉逐渐增加到5%时黄度也增加。

4 展望

我国魔芋资源丰富，长期以来我国民间就有栽培和食用魔芋的历史。2004年，国家将魔芋列为普通食品管理。随着食品加工技术的进步，魔芋胶的应用也越来越广，作为一种食品原料或配料，魔芋胶逐渐显示出巨大的市场应用前景。

魔芋的主要成分是葡甘聚糖，它是一种优质的不能被胃肠吸收的膳食纤维，具有鳌合胆固醇，促进肠道蠕动、吸附致癌物，降低单糖吸收等作用，因此对便秘、心血管疾病、糖尿病、部分癌症以及肥胖病有一定的预防和治疗作用。由于传统肉制品属于高脂肪、高胆固醇类食品，添加魔芋胶于肉制品中，可取代部分或全部脂肪，达到降低脂肪、增加膳食纤维含量之目的，可满足特殊人群的需要。随着人们生活水平的提高，以及富贵病的增多，魔芋胶在肉制品方面的应用将会越来越广。

参考文献：

[1]黄明发，张盛林. 魔芋葡甘聚糖的增稠特性及其在食品中的应用[J].中国食品添加剂，2008，（6）：127-131.

[2]刘佩瑛主编. 魔芋学[M].北京：中国农业出版社，2003.12.

[3]朱恩俊. 我国魔芋食品加工现状[J].食品研究与开发，1998, 19(2) :8- 10.

[4]陈运忠，侯章成. 魔芋胶（魔芋葡甘聚糖）在食品工业中的应用[J].食品工业，2003，24（3）：28-30.

[5]刘虎成. 复配魔芋胶在低脂肉制品加工中的应用研究[D]. 重庆：西南大学，2001.

[6]黄明发，张盛林.魔芋膳食纤维保健作用研究进展[J].中国食物与营养，2010，（5）：75-77.

[7]张盛林，杨泽玲. 魔芋粉在肉制品的应用[C]//增稠—乳化—品质改良剂专业委员会2006年年会论文集，2006年.

[8]魔芋葡甘聚糖的保健功能及食用安全性[OL].中国食品产业网，2003-9-24.

[9]崔熙，古卓良. 白魔芋精粉的毒性实验[J].卫生研究，1998，27(2):130.

[10]Huang, C. C., Su, H. P., Lin, C. W. Utilization of konjac in low-fat Chinese-style sausage[J]. Food Science (Taiwan), 1998, 25(4):

437-445.

[11]W. N. Osburn, J. T. Keeton. Evaluation of low-fat sausage containing desinewed lamb and konjac gel[J]. Meat Science, 2004,68(2):

221-233

[12]汪学荣，龚韵，郭晓光.亲水胶体对肉糜凝胶强度和持水性能的影响[J].肉类研究，2005，（8）：37-39.

[13]刘虎成，李洪军，刘勤晋，等.魔芋胶在低脂肉糜制品中的应用研究[J].肉类工业，2000，（7）：44-46.

[14]Kao, W. T., Li, K. W. Quality of reduced-fat frankfurters modified by konjac-starch mixed gels[J]. Journal of Food Science, 2006,

71(4):S326-S332.

[15]Chin, K. B., Keeton, J. T., Miller, R. K., et al. Evaluation of konjac blends and soy protein isolate as fat replacement in low-fat

bologna[J]. Journal of Food Science, 2000,65(5):756-763.

[16]Lin, K. W., & Huang, H. Y. Konjac/gellan gum mixed gels improve the quality of reduced-fat frankfurters[J]. Meat Science,

2003,65(2):749-755.

[17]胡小静，耿家圣，李绍平，等.魔芋仿生鸡肉的研制[J].食品工业科技，2006,27（8）：101-102.

[18]潘思轶，王可兴，杨东旭.魔芋涂膜保鲜冷却肉研究[J].食品科学，2004，25（8）：177-180.

[19]隋岩.冷却鹿肉绿色保鲜试验研究[D].吉林：吉林大学，2006.

[20]刘汉丽，石红梅，丁考仁青，等.天然保鲜剂对冷却牦牛肉的保鲜效果研究[J].中国牛业科学，2009,35（3）：11-14.

[21]陈慧斌，王梅英，郑明锋，等. 葡甘聚糖复合膜对鲜猪肉抑菌机理研究[ J]. 西南农业大学学报(自然科学版) , 2006, 28 (3) ：

486-490.

[22]殷涌光，梁小峻，赵武奇. 鲜肉非冷藏保鲜技术研究[J].食品科学，2000,21（10）：60-64.

[23]杨艳，阮光锋.肉类下脚料的高效利用[J]. 肉类工业，2009，（6）：14-16.

[24]陈洁，张科，杜金平，等.魔芋葡甘聚糖及其衍生物对禽肉重组火腿物性的影响[J].食品科学，2010,31（13）：36-39.

[25]Park, J. W. Temperature-tolerant fish protein gels using konjac flour[J]. Journal of Muscle Foods, 1996,7(2):165-174.