上海师范大学功能与复合食品添加剂研究室 胡国华
成都新星成明生物科技有限公司 彭小明 董杰
魔芋胶（konjac gum），有时也称魔芋粉(Konjac flour)、葡甘露聚糖（它们三者组成和性能有一些区别，不能等同），魔芋胶系多年生天南星科草本植物魔芋(Amorphophallus Konjac.k)的地下块茎，其主要成分为魔芋的葡甘露聚糖（KGM）。魔芋属于被子植物门、单子叶植物纲、天南星科、魔芋属，是具有球茎的多年生草本植物，已有学名的魔芋属种不少于163个，绝大多数魔芋生长于年平均温度16度，海拔800米以上的亚热带山区或丘陵地区，即南起赤道线上雨林气候的印尼至北纬36度的中国西南地区季风影响区，东达日本三岛。魔芋在印尼和泰国有少量的种植区，但未形成产业，缅甸尚处于野生植物状态。我国已记载的魔芋属种有30种。药食兼用的魔芋有8种，最具研究开发价值的魔芋品种为花魔芋和白魔芋。东从日本西至喜马拉雅山都有花魔芋分布；而白魔芋只分布于我国金沙江流域四川西南部的凉山州和云南北部的昭通地区。白魔芋的突出优点为：有效成分葡甘聚糖的含量高，分子链长且相对分子质量大，粘度高，不含花青素，多酚类物质的含量低，其加工制品的色泽洁白，凝胶制品的弹韧性好。
中国的魔芋在作为蔬菜和药理应用上已有2000年以上的历史，日本在粮食方面的应用上有1500年以上的历史。现在魔芋的加工在中国及日本已发展成为具有高科技的种植及加工的产业，其产品广泛应用于食品、食品添加剂、医药、化工、石油等行业。魔芋胶是对魔芋精粉（Konjac Powder）进行深加工的产物，其主要成份KGM含量高达90%以上。与魔芋精粉相比，其纯度、细度（100～300目）、粒度更高，溶解速度和形成凝胶反应速度更快、理化性能更为优良，并且它还是一种膳食纤维，在人体不能产生能量，从而广泛用于食品、医药、化工、石油、化妆品、纺织印染等领域。继琼胶，海藻胶，卡拉胶，角叉藻胶，果胶，瓜尔豆胶，槐豆胶，阿拉伯胶，黄蓍胶，罗望子胶等植物胶被美国食品与药品管理局FDA批准作为食品添加剂之后，魔芋胶的粗制品-魔芋精粉也被美国食品与药品管理局FDA批准作为食品添加剂（见美国食品添加剂规范FCC第四版）。
一、卡拉胶与魔芋胶的复配性能
魔芋胶主要化学组成为葡萄甘露聚糖，其中的葡萄糖和甘露糖的分子比约为2：3，因为甘露糖单位的第6位C上有乙酰基，故其水溶液不能形成凝胶，但在稀碱性溶液中水解去掉乙酰基后则可形成有弹性的凝胶。魔芋胶和κ-卡拉胶都是食品工业常用的胶凝剂，但前者必须在2％以上的浓度，pH＞9即强碱性条件下才能形成凝胶。除了用量大之外，应用于碱性食品常有咸味和涩味，口感欠佳，不受欢迎；后者在有钾或钙等离子存在时，具有形成凝胶所需浓度低、透明度高等优点，但其凝胶脆性大，弹性小，易出现收缩脱液现象。这些缺陷，在很大程度上影响二者作为胶凝剂在食品工业上应用。将卡拉胶与魔芋胶进行适当复合，在中性偏酸性的条件下，可以形成对热可逆的弹性凝胶，且所形成的凝胶还具有所需胶凝剂用量少、凝胶强度高、析水率低等特点。魔芋胶可全部或部分取代槐豆胶，而获得卡拉胶与槐豆胶混合体所具有的凝胶结构。
总之，魔芋胶和κ-卡拉胶有很强的协合作用，能显著增强卡拉胶的凝胶强度和弹性，减少卡拉胶的泌水性，其作用效果比槐豆胶还强，在食品工业上具有很好的应用价值。
二、黄原胶与魔芋胶的复配性能
魔芋葡甘聚 糖 是 一 种 复 合 多 糖 类 ， 它 是 由 D－ 葡 萄 糖 和 D－甘露糖 按 2∶3或 1∶ 1.6的 摩 尔 比 由 β －1， 4键 结 合 起 来的 。 而 黄 原 胶 是 由 黄杆菌产生 的 一 种 阴 离 子多 糖 ， 分 子 主 链 由 D－ 吡 喃 型葡萄糖经 β － 1， 4键 连 接而 成 ， 具 有 类 似 纤 维 的 骨 架结构 ，每两 个 葡 萄 糖 中的一个 C３上 连 接有一个 三 糖 侧 链 ， 侧 链 为 两 个甘 露糖和 一 个 葡 萄糖醛酸组成。黄原胶与魔芋胶在溶液中有明显的协同增效作用，共混合胶粘度比同浓度单一胶的粘度有数倍增加或成胶冻状，这种现象称为黄原胶与魔芋胶分子的协效增稠性和协效凝胶性。这主要是因为黄原胶分子的双螺旋结构易和含β-1，4键的多糖分子发生嵌合作用所致。黄原胶和魔芋胶均为非凝胶多糖，但是它们在一定的条件下共混可以得到凝胶和明显的协同增效作用，这就是多糖之间相互作用的结果。利用这种相互作用，使得凝胶强度达到最大值。随着两种多糖共混比例继续增大，凝胶强度又呈下降趋势。这说明了两种多糖共混要有一个合适的比例，才能达到两种多糖分子间协同作用最大可能，凝胶能力最强，表现为凝胶强度最大。
黄原胶与魔芋胶共混所生成的凝胶是一种热可逆凝胶，即加热凝胶可变成溶胶，溶胶室温放置冷却又能恢复凝胶。黄原胶无论在什么浓度下都不凝胶，当与魔芋胶混溶，在共混胶浓度为1％时形成坚实的凝胶。还有研究表明， 当 黄 原 胶 与 魔 芋 精 粉 的 共 混 比 例 为 70∶30，多糖总 浓 度 为 1％ ， 可 达到 协 同相 互作用的最大值。这种性能既增加了增粘的效果，又降低了胶的使用量。所以魔芋胶与黄原胶两者的复配胶，可以作为增稠剂和凝胶剂，广泛应用于食品和非食品工业。
三、魔芋胶在食品工业中的应用
魔芋胶在食品工业中的应用相当广泛，如在肉制品、水果蔬菜制品、面制品和糖果制品等食品中都可得到应用，魔芋胶在食品中可用作稳定剂、悬浮剂、增稠剂、胶凝剂、乳化剂、成膜剂、品质改良剂等，其中作为胶凝剂、稳定剂、增稠剂用途较广。魔芋胶常见的持水性、保水性、体现于作为稳定剂、增稠剂的使用过程中，其赋形性、悬浮性特别体现于作为胶凝剂的使用过程中.
（一）魔芋胶在食品中的结构功能
1、增稠作用
由于魔芋胶溶于水后，能形成高粘度的水溶液，并具有剪切复稀的性质，且粘度不受电解质的影响，在pH3.5～8.5范围内基本稳定，因而在饮料及乳制品加工中，可以提供稳定的结构，增加口感的真实度，使固相的大颗粒更均匀地悬浮、稳定于液相之中。由于饮料等产品对口感要求较高，因而对魔芋胶的规格要求也较高，需先综合比较产品的粒度和粘度等性能指标再加以应用。
2、胶凝作用
在有其他胶凝剂配合的情况下，能形成结构稳定的胶凝体，并且随着其用量的增加，产品的柔韧性得到提高，在碱性条件下，能形成热不可逆的胶凝体，在酸性条件下，形成热可逆的胶凝体，在果冻、软糖及凝固型果酱类产品中已获得广泛的应用。在产品的溶解性与粘度的关系及透明度、柔韧性的控制方面，不同规格的魔芋胶产生的差异也十分明显。
3、持水和保水作用
在肉制品、面制品及软糖等产品中，持水性及保水性的指标对其产品质量影响较大。现有的保水剂类产品虽已充分考虑了磷酸盐类产品在保水方面的作用，但到目前为止，魔芋胶在保水方面的功能仍未充分地得到开发和运用。事实上，大分子量的魔芋胶有着十分卓越的持水能力。
4、健康作用
能提供天然、优质、可溶性膳食纤维含量，由于魔芋胶是一种高粘度的可溶性膳食纤维，即使作为食品添加剂少量使用，仍能提供人体一定量的优质膳食纤维，帮助人体获得更合理的膳食营养结构，减少现代“成人病”的发生机会。
替代脂肪、糖，魔芋胶吸水膨胀倍数高，在产品中能形成独特而稳定的持水型网络状结构，可有效地降低肉制品、乳制品及冰淇淋中脂肪的含量、糖含量，不论对渴望生产低脂、低糖（低奶、低油）的生产商，还是追求消费该类产品的消费者来说，都大有好处。
（二）魔芋胶在食品中的具体应用
由于魔芋在我国资源丰富，价格相对低廉，且对人体具有一定的保健作用，魔芋胶的多功能用途正日益为科学界重视，魔芋胶作为天然的食品添加剂在食品工业中得到越来越广泛的应用．魔芋精粉可以加工成魔芋豆腐、粉丝、粉皮、八宝粥等食品。魔芋纯化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、果冻、软糖等食品生产中不可缺少的食品添加剂，可以生产出滑润、爽口、细腻、有弹性的魔芋系列食品。
1.在食品防腐保鲜中的应用
利用魔芋的成膜性，可作为蔬菜水果及其它食品的天然保鲜剂。水果蔬菜用魔芋凝胶溶液处理后，表面形成一层薄膜，可抑制水分蒸发，阻止氧的侵入，起到保鲜防腐作用。
魔芋精粉是一种天然的保鲜剂，易形成膜，该膜不仅对O2、CO2、C2H2具有一定的选择渗透作用，而且具有抑制病菌和霉菌的功能。因此可广泛地应用于果蔬及肉类保鲜。在保鲜龙眼时，如果在其表面涂上魔芋精粉膜，置于常温下(29～31℃)下，贮藏10天，龙眼失重率为2.56％，好果率达82．86％，基本上抑制了果皮褐变和长霉，保持了龙眼的固有品质。与0～7℃冷藏保鲜比较，此法更经济。豆角的保鲜同样可以使用魔芋精粉，用浓度为0.3％～0.5％之间的魔芋精粉对经超声波处理20～40s后的新鲜豆角进行涂膜，可将豆角的贮存期在同等条件下延长到10d以上。
魔芋精粉不仅可以用来保鲜果蔬，在肉类的保鲜中也具有良好效果。用魔芋甘露聚糖和其它物质配制保鲜液，将其均匀地喷在鲜肉表面。分别在10℃和20℃贮藏，保质期较同等条件下对照组相应延长了6～8d。该法不仅可降低成本，而且没有冻肉解冻时所产生的液汁流失现象。
2. 魔芋精粉作为食品添加剂的应用
（1）在制作面包、蛋糕中的应用
面包和蛋糕是食品市场上的常见商品，因营养丰富、口感松软而受到人们喜爱。但普通面包、蛋糕保水性差，容易发干掉渣，不耐贮藏，直接影响产品的品质，风味及货架期．把魔芋精粉糊化成糊，添加于各种配料中，可使面包、蛋糕保水性好，强性、韧性增强，体积增大，食用时不发干，不掉渣，口感松软，货架期得到延长，使面包、蛋糕的品质显著提高。
制作时将魔芋精粉按面粉重量的0.1％加水糊化后，与其它配料混合，然后按常规方法进行操作。魔芋糊的制作：将1份魔芋精粉兑60倍热水(水温50～60℃)，搅拌均匀，在室温下放置(室温20～25℃最好)4～6小时，放置中每隔半小时搅拌1次，成为糊精后便可逐渐添加。
（2）在制作面条中的应用
利用魔芋粉的胶凝性和保水性，制作魔芋面制食品，将魔芋粉按一定比例填加于面条中，可增加面条韧性、弹性、不断条。
将一定比例的魔芋精粉加水糊化，加入面粉中揉成面坯，用常规方法制作出来的面条，颜色洁白，久煮不烂，不浑汤，口感滑腻，绵软。煮熟的面条在水中放1天仍可保持原状。添加魔芋精粉的面条贮藏时间比其它面条长，运输中耐压，成本低，易普及，制作方法简单而易行，只需将魔芋精粉按0.25%的比例加水糊化(加水量以面条制作加水量为准)，按配比拌入面粉中，揉面坯，然后按常规面条制作方法进行即可。
（3）在制作粉条中的应用
粉条消费量大，所用原料有豆粉、玉米粉、红薯粉、米粉等，其中米粉粉条加工最为常见，用这些原料制作的粉条除豆粉类品质较好外，用其它原料制作的粉条都不同程度地存在色黑、易浑汤、断条、不耐煮、搅动易碎的缺点．为了改变粉条成员品质的缺点，添加魔芋精粉是很有效的措施。把一定比例的魔芋精粉糊化后加入不同的制粉原料中，按常规制作工艺生产出的粉条，色白，耐煮，不浑汤，不易断条，食用口感细腻、柔韧．干粉条耐贮藏，耐储运，质量比不添加魔芋精粉的粉条大有提高。
在各类淀粉原料中添加魔芋精粉的比例(干重比)如下：豆粉0.1～0.5％，玉米粉O.5～0.1％，马铃薯粉0.5～1％，红薯粉0.5～1％，米粉0.1～0.5％。
（4）在制作冰淇淋中的应用
冰淇淋中添加一定比例的魔芋精粉，可使制品组织细腻滑润，形态稳定，具有一定的稠度和硬度，防止砂糖结晶析出，避免冰晶的生成。魔芋精粉在冰淇淋中的添加量为原料总量的0.3％，需经糊化后再加入到配料液中，然后搅拌均匀。
魔芋精粉有着极高的粘度，是所有天然胶中最高者，且与黄原胶、卡拉胶等有协同增效作用。将以上几种食用胶与单甘酯、磷酸盐等混合可复配成冰淇淋乳化稳定剂，用于冰棋淋生产，则可简化操作步骤，缩短老化时间，降低生产成本。
（5）在制作西式火腿中的应用
还可利用魔芋的胶凝性作为改良剂。在面粉及淀粉作填充物的制品中。加入魔芋可改变这类食品的口感，并提高其得率，如制作火腿香肠。西式火腿要求肉块间结合紧密、无孔洞、裂缝、组织切片性能好，实际生产中还要求有良好的保水性，常规方法中一般添加大豆蛋白、变性淀粉来达到上述目的，经试验，只需添加肉重2％的魔芋精粉，既可达到良好的效果，又比添加大豆蛋白、变性淀粉成本要低。
（6）在制作豆腐中的应用
添加魔芋精粉的豆腐，比普通豆腐韧性强，保水性好，不易破碎，口感细腻，外表白嫩，烹调时吸水性强。魔芋精粉制成的魔芋豆腐可炒、煮、拌、卤食用。用此种豆腐制作的豆干、豆丝、人造肉等食品更接近肉食品的风味，又增添了对人体有益的食物纤维，弥补了植物蛋白的不足。
制作时，按原料干重的0.1％的比例添加魔芋精粉，在熬浆前将魔芋精粉加入到豆浆中，并充分搅拌均匀。其他工艺过程按常法进行。
（7）在制作凝胶软糖中的应用
凝胶软糖是一类性质柔软粘滑、含水量较高、具有一定弹性的糖果，含有较高的热量。添加一定比例魔芋精粉的凝胶糖果，外表透明，组织柔软，不易发砂，保存期长。
（8）在其他食品生产中的应用
利用魔芋的增稠性和悬浮性可部分或全部代替价高的琼脂和果胶用于果汁和饮料中可防止沉淀；还可用作果酱、果冻的增稠剂。利用魔芋溶胶的可逆性可制作多种风味食品。如将1％～4％的溶胶保持于10℃以下，添加各种果汁、蔬菜汁、咖啡、牛奶及可可粉等充分混合，待温度回升至常温或加热．即成水果布丁、蔬菜布丁、魔芋咖啡、魔芋牛奶、魔芋可可等风味食品．除此以外，魔芋胶作为增稠剂、稳定剂，在饮料和配制型酸奶等食品生产中也能得到很好的应用.