魔芋胶的主要应用

背景及概述^[1]

魔芋胶是由高山植物——鲜魔芋的块茎加工成普通魔芋精粉，经深加工成魔芋精粉，再经酒精提纯而成的纯天然高纯度亲水胶体，主要成分为葡甘露聚糖，其干基含量达80%以上。颗粒细腻均匀，黏度高，稳定性强，无异味。具有更好的水溶性、凝胶性、水溶液均匀稳定、溶解快，具有100倍以上的膨胀系数等理化性状，广泛用于保健食品等方面，是一种高技术含量的新产品。魔芋胶在面制品、肉制品、罐头制品中可用作稳定剂、悬浮剂、增稠剂、乳化剂、品质改良剂。魔芋胶与其他食用胶复配有互补作用，产生黏弹效果，这种魔芋复配胶更增强了卡拉胶、黄原胶等胶的凝胶强度和稳定作用，魔芋胶的多种功能正得到食品工业的广泛应用。魔芋代脂肉糜产品配方(%)：瘦肉70，肥膘17.5，脂肪代用品(复配魔芋胶)0.8，食盐3.5，亚硝酸钠0.05，复合磷酸盐0.6，调味料1.2，糖2～3，维生素C0.1，马铃薯淀粉6～12，大豆蛋白、水或冰水70左右。。

营养成分^[2]

魔芋精热值较低，仅为154.66kJ，而稻米、黑米、糯米、玉米、富强面的热值分别为1446、1392、1455、1400、1463kJ，其热值是魔芋精粉热值的9倍或更多，这在理论上说明魔芋精粉具有减肥功能。魔芋精粉的食物纤维含量高达74.4%，而稻米、黑米、糯米、玉米、富强面的食物纤维含量分别为0.7%、3.9%、0.8%、6.4%、0.6%。常见的高食物纤维的食品如麸皮、白笋干、芥菜干、冬菇，它们的食物纤维含量分别为31.3%、43.2%、27.4%、32.3%，由此可见，魔芋精粉的食物纤维含量居植物食品之冠。食物纤维是公认的第七营养素，它可保留几十倍于本身质量的水从而成为粘稠胶状物，能粘结、软化肠道食物残渣；利于促进肠道蠕动和肠道食物残渣的运行；缩短致癌物质在肠内的停留时间；利于通便和预防直肠癌；降低血糖含量；预防糖尿病和肥胖症；为肠内有益菌提供能源，促进有益菌的繁殖生长，同时合成有益于人体健康的物质，如维生素K、肌醇等。

化学性质^[2]

魔芋胶的化学成分是魔芋葡甘聚糖，葡甘聚糖的分步水解可获得魔芋低聚糖，最后可获得单糖，水解产物中有少量乙酸存在；葡甘聚糖与环氧丙烷反应，可获得羟丙基魔芋葡甘聚糖；葡甘聚糖与一氯乙酸反应，可获得羧甲基魔芋葡甘聚糖；葡甘聚糖大分子和乙酸在脱水剂存在下，可生成魔芋葡甘聚糖的乙酸酯；葡甘聚糖与磷酸二氢钠和磷酸氢二钠在指定条件下加热可制得葡甘聚糖磷酸酯；葡甘聚糖实质是乙酸的酯，因其大分子结构中，每19个单糖残基就有一个乙酰基。常用皂化酯的皂化剂如NaOH、Na2CO3、KOH或K2CO3均可脱去魔芋胶的乙酰基，在脱乙酰基的同时，产生有瞬时活性基团的大分子，见图：

一个大分子的瞬时活性基团“R-O”在热运动中与另一个大分子单糖残基产生以与H结合为主体的物理交联作用而胶凝化，根据高聚物链式反应的特点，可以认为：1)大分子脱乙酰基的瞬间，变为“自由基”式的瞬时活性分子；2)瞬时活性分子与其他分子碰撞的同时，发生聚合反应和缩聚反应，又产生新的瞬时活性分子；3)缩聚反应促进立体网络(Network)的形成，高聚物中的“纽带结”化学键的存在，使聚合反应和缩聚反应生成的魔芋凝胶变成“热不可逆凝胶”。美国食品添加剂规范《FCCⅣ》中标明，魔芋精粉中的蛋白质含量低于8%，由此可以推测，魔芋葡甘聚糖大分子与蛋白质大分子之间的互作用有H键、分子间力(包括大分子疏水基的相互作用)、诱导偶极、离子键(盐键)等特点。魔芋葡甘聚糖大分子与蛋白质大分子可形成络合物，制成热不可逆的弹性凝胶。

魔芋胶的配伍性^[2]

魔芋胶可以和蔗糖、葡萄糖、糖浆、奶粉、大多数食品乳化剂、食用香精、色素、防腐剂等混溶。同时魔芋胶能与以下食品增稠剂混溶：果胶；细菌合成胶(如黄杆菌胶)；植物渗出液胶(如黄蓍胶、刺梧桐胶、阿拉伯胶)；种子胶(如瓜尔豆胶、刺槐豆胶、罗望子胶、亚麻子胶、田菁胶)；海藻提取物(如红藻胶、琼胶、卡拉胶、角叉藻胶、岩藻胶、绿藻胶)；半合成胶(如CMC、CMS、HPC、HPS、PGA及各类变性淀粉)；天然胶(如玉米淀粉、木薯淀粉、微晶纤维素及各种天然食品超微细粉)；两元高聚物(如魔芋胶和K-鹿角藻胶、帚叉藻胶、黄原胶混溶后产生协同增效作用，协同增效作用来源于K-鹿角胶、帚叉藻胶、黄原胶与魔芋胶大分子间的相互作用，其示意图见图)。

特性^[2]

魔芋胶为高纯度的魔芋葡甘聚糖，其主要特性有6点。

1. 魔芋胶的水溶性

魔芋胶是一种水溶性胶体，在溶解过程中，水分子的扩散迁移速度远远超过魔芋葡甘聚糖大分子的扩散迁移速度，结果，魔芋胶颗粒发生溶胀，在颗粒表面产生薄薄一层高聚糖的粘稠溶液，从而使魔芋胶颗粒互相粘联而结块，阻碍了魔芋胶的进一步溶解。为此，应使用蔗糖、葡萄糖、盐或淀粉之类的稀释分散剂在魔芋胶溶解之前与魔芋胶混合，以防结块。如果没有稀释分散剂，必需在高速搅拌下溶解魔芋胶，溶解后的溶液即使质量分数只有1%，也是粘稠浓厚的。在配制冰淇淋或雪糕浆料时，魔芋胶必需与配方中的白糖干混均匀后，在高速搅拌混料罐中快速搅打分散，再转移到搅拌速度为36r/min的化料罐中加热溶解。20世纪90年代，国内某公司引进全套冰淇淋生产线，该生产线没有快速搅拌混料罐，只能在化料罐中化料，在罐中悬浮的食品胶结块，泵送时堵塞了管道中的过滤网，只能停工，拆卸管道和清除堵塞，既浪费了食品胶，又影响了冰淇淋产品的品质。这条冰淇淋生产线始未能给该公司带来满意的经济效益，该冰淇淋生产线只适合生产事先用冷水泡透的明胶，而非先进的冰淇淋生产线。由此可见，冰淇淋生产厂家如使用魔芋胶或其他食品胶，就必须具备快速搅拌的混料罐，以求限度地发挥魔芋胶或其他食品胶的功能，提高冰淇淋的品质。

2.魔芋胶的成膜性

1)魔芋胶具有较好的成膜性，可以制成透明度和致密度高的薄膜，在薄膜中可添加防腐剂。张其昌、史益敏等作者成功地把魔芋胶薄膜应用于柑桔和温州蜜桔的保鲜中。

2)魔芋胶薄膜可制成“叠层”薄膜食品。如把魔芋胶可食性薄膜作为包装材料用于包装食品，就不会造成环境污染。

3)魔芋胶的成膜性还可用于微胶囊粉末香精和粉末油脂的制作；可用于冰淇淋或雪糕的冰壳制作；可用于魔芋春卷皮的制作。

3.魔芋胶的持水性

魔芋葡甘聚糖大分子可以与水分子通过氢键、分子偶极、瞬时偶极等作用力聚集成庞大而难以自由运动的巨大分子，在水中使魔芋胶溶液变为粘稠的非牛顿流体。在凝胶食品中促成魔芋葡甘聚糖大分子建立网络结构，其持水量为魔芋胶本身质量的30～150倍。如：在魔芋果冻中魔芋胶的持水量为其自身质量的100～150倍；在冰淇淋糕等冻结食品中其持水量可达到200倍甚至更多。在魔芋葡甘聚糖大分子周围的水，称为结合水，结合水很难结冰，冰淇淋、雪糕只能在更低的温度下冻结，魔芋胶的持水性可抑制粗大冰晶的生成，这样或或少地提高了冰淇淋、雪糕的抗融能力，改善了冰淇淋、雪糕的口感。

4.魔芋胶的胶粘性

即使魔芋胶溶液较稀也是非牛顿流体，较浓的魔芋胶溶液的粘稠度较大。在小麦面粉中加入魔芋胶溶液，可提高小麦面粉的表观面筋值。正因为魔芋胶的胶粘性，使加有魔芋胶的通心粉、空心面、龙须面、拉面、馄饨皮等，用开水煮后不浑汤，这是魔芋胶胶粘性的具体应用。因为魔芋胶胶粘了大部分小麦面粉颗粒，大大减少了“浮粉”量，所以开水煮后不浑汤；其次，魔芋胶的持水性也同时起作用，使上述小麦面粉制品口感柔软，增加了制品的性和韧性。在冰淇淋、雪糕的生产过程中，魔芋胶的胶粘性及魔芋胶溶液具备的非牛顿流体特性，促进了冰淇淋、雪糕浆料的老化。

5.魔芋胶溶液的粘连搅打性

加有魔芋胶的蛋糕配料中，在打蛋机高速搅打时，由于粘稠度较大，提高了小麦面粉的表观面筋值，同时魔芋胶的持水性，相应提高了蛋糕配料的搅打质量。制成的蛋糕气孔度均匀，口柔软，弹性、韧性好，货架期长。魔芋胶溶液的粘连搅打性可提高冰淇淋、雪糕浆料在凝冻机中的搅打质量，其实质是浆料在搅打时稀化而粘稠，有利于充气均匀，不利于大冰晶的形成，使凝冻后冰淇淋、雪糕的气孔度均匀，赋予冰淇淋、雪糕稠密、坚实、滑润而细腻的口感。

6.魔芋胶溶液的流变性

魔芋胶溶液的流变性是研究魔芋胶溶液的流动速度以及影响流动速度变化的因素。由于流动速度是用粘度计测定的，即流动速度愈快，粘度愈小；流动速度愈慢，粘度愈大。为研究方便，通常只研究魔芋胶水溶液的粘度以及影响魔芋胶水溶液粘度的因素。魔芋胶水溶液的粘度主要与以下因素有关。1)魔芋胶的品种、储存条件、产地、加工方法等，即使以上条件相同，同浓度不同目数的魔芋胶水溶液的粘度也不同。2)魔芋胶的相对分子质量愈大，其水溶液的表观粘度(指测定时的观测粘度)也愈大。基于这一特点，测定魔芋胶水溶液的粘度时，通过繁琐的数据处理，可测得魔芋胶的平均相对分子质量。3)在一定的温度下，魔芋胶水溶液的粘度随着魔芋胶浓度的升高而升高，但不成正比，

应用^[2]

魔芋精粉可以加工成魔芋豆腐、粉丝、粉皮、八宝粥等食品。魔芋微粉可加工成魔芋通心粉、面粉、饼干、面包、方便面、春卷皮等。魔芋胶可加工成魔芋方便辣酱、红烧肉酱、西红柿酱、苹果酱、沙拉酱等。魔芋胶及其复合胶是冰淇淋生产中不可缺少的食品添加剂，可以生产滑润、爽口、细腻、有弹性的魔芋系列冷食。

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，可起到黏结、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。

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。

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。

4. 在重组肉制品中的应用

魔芋胶的黏结性可提高肉糜制品之间的黏结力。为了使肉类下脚料得到更加高效的利用，杨艳等探讨了魔芋黏合剂在下脚料黏合中的应用。结果表明，魔芋黏合剂获得较佳粘合效果的应用工艺是其用量为2%，pH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。

制备^[1]

魔芋精粉的加工方法分为干法和湿法两种，干法制魔芋精粉的工序为：魔芋干、魔芋角或魔芋片经介质冷却※粉碎机粉碎※筛选、分级※检验※包装※成品。湿法则直接从鲜魔芋球茎开始，其工序为：鲜魔芋※水洗※除去芽和根※表面干燥※在酒精介质中破块擂碎※在酒精介质中进一步粉碎到一定的粒度※过滤、甩干※烘干※筛选、分级※检验※包装※成品。湿法适合大型酒精厂开发生产魔芋精粉，适用于鲜魔芋直接生产粒度更小的魔芋微粉。在湿法生产魔芋精粉的基础上，改变工艺条件，可生产魔芋胶。对魔芋微粉选用合适的介质在快速、自动、精制、提纯设备中把魔芋微粉转化成魔芋胶，经过筛选、分级、检验、包装而成魔芋胶成品。但应注意，作为食品添加剂的魔芋精粉和魔芋胶应除去生物碱、魔芋异味和SO2气味。以魔芋精粉冒充白魔芋精粉的样品中含有浓厚的SO2气味，冒充的白魔芋精粉久置会变黄。在魔芋精粉的加工过程中，为防止魔芋褐变，常用SO2“漂白”，这也会使魔芋精粉产品中残留SO2气味。魔芋胶经过多次精制、提纯、分离，可获得高纯度的魔芋葡甘聚糖，简称葡甘聚糖。葡甘聚糖水解后，可获得葡萄糖、甘露糖和少量乙酸。由于魔芋胶的来源不同，有些研究者认为水解后的产物中存在葡萄糖醛酸、磷酸，这种推测，符合魔芋胶是酸性多糖的说法。根据液相色谱数据，魔芋葡甘聚糖大分子链中，乙酰基数/糖残基数为1/19。如以38个糖残基组成重复单元，葡萄糖(G)、甘露糖(M之比为15/23。魔芋葡甘聚糖大分子链的结构，见图.

主要参考资料

[1] 中华烘焙食品大辞典·原辅料及食品添加剂分册

[2] 魔芋胶的理化性、功能性、流变性及其在食品中的应用

[3] 魔芋胶的功能特性及其在肉制品中的应用