魔芋葡甘聚糖在食品保鲜当中的应用.DOC

1、- 1 - 1魔芋葡甘聚糖在食品保鲜当中的应用王 燕摘 要魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种高分子量的水溶性多糖，具有多种良好的食品学特性，其保健功能也日益受到人们的重视。为了更好地开发利用魔芋葡甘聚糖，简述魔芋葡甘聚糖特性及其在魔芋食品、食品包装膜及食品保鲜中应用，并对其应用前景进行探讨。关键词 魔芋葡甘聚糖 特性 保鲜 应用1 引 言魔芋葡甘聚糖(KGM)，是从魔芋块茎中提取的一种高分子多糖，具有良好的保水性、胶凝性、增稠性、成膜性，无毒、无味，能有效的防止食品腐败，并具有食疗保健作用。近年来，被越来越多的用于果品、蔬菜的保鲜和生产各种食品。魔芋葡甘聚糖是从魔芋块茎中分离、提取到的一种天然高分子

2、化合物，是一种水溶性非离子型多糖，主链由 D-甘露糖和 D-葡萄糖以 -l，4 吡喃糖甘键连结在主链甘露糖的 C3 位上存在着以 -1，3 键结合的支链结构，大约每 32 个糖基有 3 个支链，并且某些糖残基上有乙酰基团。天然的魔芋葡甘聚糖是由放射状排列的胶束组成，其结构有 型(非晶型 )和 型(晶型)两种 1。2 魔芋葡甘聚糖的特性魔芋葡甘聚糖具有多种独特的理化特性 2。2.1 水溶性和保水性魔芋葡甘聚糖分子中含有大量羟基、羰基等亲水性基团，它能结合大量水分，通过氢键、分子偶极、诱导偶极、瞬间偶极等作用力与水分子结合形成难于自由运动的巨大分子，在水中使魔芋葡甘聚糖溶液成为非牛顿流体。在凝胶食

3、品中促使魔芋葡甘聚糖大分子建立网络结构，保水量为其自身重量的40倍 3。2.2 增稠性由于魔芋葡甘聚糖分子量大，结合水的能力强，水溶液粘度高，因而具有很好的增稠作用。2.3 胶凝性魔芋葡甘聚糖溶液的浓度在2%-4%时，在强烈的搅拌作用下剪切稀化，具有一定的流动性，静置后，流动性变小，逐渐形成凝胶。魔芋葡甘聚糖与黄原胶、卡拉胶等混合具有- 2 - 2强烈的凝胶协同作用；与卡拉胶复配，魔芋葡甘聚糖所占比例越大，凝胶韧性越强；反之，凝胶脆性越强。2.4 成膜性魔芋葡甘聚糖改性后具有很好的成膜性 4。在碱性条件下加热脱水后可形成有粘着力的、透明度和致密度高的硬膜，这种膜在冷、热水及酸溶液中都很稳定。添

4、加保湿剂可改变膜的机械性能。随着保湿剂的添加量增大，膜的强度降低，柔软性提高。膜的透水性则受添加剂性质的影响，添加亲水性物质，膜的透水性提高；添加疏水性的物质，膜的透水性降低。3 魔芋葡甘聚糖的应用3.1 在食品保鲜中的应用魔芋葡甘聚糖易形成膜，该膜对O 2、CO 2、C 2H2具有一定的选择渗透作用，可防止水分蒸发，降低果蔬的呼吸强度，减少营养物质的损耗。而且具有抑制病菌和霉菌的功能，因而可广泛地应用于食品保鲜 5。研究表明：在常温下保鲜龙眼时，利用魔芋葡甘聚糖在其表面形成薄膜，常温(29-31)下贮藏10天后，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失水，抑制了

5、果肉腐烂变质，保持了龙眼的原有品质，延长了贮藏期和货架寿命。在魔芋葡甘聚糖中加入某些添加剂进行物理改性或化学改性。可以改变膜的柔软性、透气性和透明度，改善机械性能，提高保鲜效果。3.1.1 对草莓的保鲜的应用采回草莓迅速通风并强制预冷1h，挑选完好、成熟度一致的草莓果实分别放人配好的保鲜液中浸泡30s左右，捞出后用扇吹干，称取1kg草莓用底部有凹槽的塑料托盘分装，并用保鲜膜包装保湿，置于室温贮藏保存(温度为18-25 ，相对湿度71-85 )，定期与没经涂膜的进行对比。对比后发现用涂膜处理过的草莓的感观性质良好，失重率下降速度降低，同时维生素C和可溶性固形物的下降减慢。保鲜草莓效果显著，KGM

6、与卡拉胶成膜和增稠的互补性，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，抑制了蒸腾作用，减少了致病菌的侵染，防止其和腐烂变质，从而减少有机成分的损耗，延长草莓货架期。据实验，将新鲜的草莓放入0.05%的魔芋甘露聚糖水溶液中浸渍l0s，捞出自然风干，存放3周，其表皮仅稍失去光泽，未发霉。而未经处理的新鲜草莓仅放2d表皮就失去光泽，存放3d便开始发霉。由此可知复合涂膜液既能在果实表面形成稳固的薄膜，阻止水分蒸发和防止病菌的侵人，又具有较好的抗菌防霉效果。3.1.2 对葡萄保鲜的应用- 3 - 3用测定可溶性固形物、还原糖、有机酸、维生素C的常规方法对葡萄贮藏前后的营养成分变化进行测定。结

7、果葡萄经涂膜处理后，可抑制果实的气体交换，降低呼吸强度，从而减少营养物质的消耗，并且减少水分的蒸腾损失在贮藏中，酸被优先作为呼吸基质而消耗，由于酸的减少，果实的糖酸比增高，从而降低其原有的风味 6。经改性魔芋葡甘聚糖处理的葡萄，有机酸和维生素C的损失均低于未经处理的，基本保持了果实原有的风味。3.1.3 对龙眼保鲜的应用将龙眼进行选果、涂膜、晾干、常温贮藏或低温贮藏。于常温(29-31)和低温(3)下保藏。常温下保藏10d，与未经过处理的龙眼进行对比。好果率为82.86%，对照的为58.3%；低温下保藏60d，好果率为88.89%，对照的只有59.64%。龙眼经过魔芋葡甘聚糖膜处理后，其果皮表

8、面形成一层类似蜡质的薄膜，其皮孔与果肉细胞空隙的通道被阻断，阻止了环境中细菌和霉菌等好气性菌的侵染，从而降低果肉的腐烂变质和果实失水程度，有效地防止了果皮的揭变、长霉，因而得到较高的好果率。低温下魔芋葡甘聚糖膜能明显地降低龙眼果实的呼吸强度，从而降低与之相关的代谢活动，可以避免了营养成分作为呼吸底物而损耗，延缓其衰老。魔芋葡甘聚糖膜使膜内O2、CO 2浓度的比例达到了适宜状态，有氧呼吸受到抑制，而无氧呼吸也受到了抑制，从而减缓了乙醇的生成速度，较好地保持了龙眼的原有品质和风味，这也说明了低温下魔芋葡甘聚糖膜对龙眼乙醇生成量起到了明显的抑制作用。3.1.4 对猕猴桃保鲜的应用将采摘的新鲜猕猴桃浸

9、泡在改性魔芋葡甘聚糖制成的保鲜液1min左右，取出后置通风处晾干，次日装入普通纸箱中贮藏；另一组作为空白对照，不经任何处理，直接装入纸箱中贮藏。对两组的品质进行对比。在室温下(2-16)贮藏 80d，果实表面饱满，外观无失水皱缩等现象。猕猴桃是典型的呼吸跃变型果实，随着贮藏时间的延长，营养成分作为呼吸基质逐渐被消耗，经涂膜处理后，抑制了呼吸作用，从而可减少营养物质的消耗和水分的蒸腾损失。两组对比结果，处理果实营养成分的损失均较对照低；可溶性固形物和还原糖略有提高，这是因为贮藏失水量大，干物质含量相对提高，而处理果的失水量小于对照果，因而处理果的可溶性固形物和还原糖含量比对照低。改性魔芋葡甘聚糖

10、能在果实表面形成无色透明的半透膜，能有效地减少氧气进人果实内部，显著地抑制了果实的呼吸作用。因此，贮藏期间以呼吸代谢为中心的生理生化进程显- 4 - 4著减慢，具体表现在维生素C和有机酸含量比对照损失少，贮藏88d后，果实表面饱满，外观无失水皱缩现象，果肉仍鲜绿如初，风味正常。4 魔芋葡甘聚糖保鲜的原理魔芋葡甘聚糖溶于水后，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 7、8 。果蔬经魔芋葡甘聚糖涂膜后，在表面形成一层无色透明的半透膜，能有效地阻止O 2进人果实内部，减缓由果蔬呼吸作用产生的 CO2向外扩散，使内部形成一个低O 2、高CO 2的半透膜层，从而能有效地抑

11、制果蔬的生理呼吸，减缓营养物质的损耗；并能有效地减少外源微生物的侵染，减少果蔬之间的机械损伤，避免了因果蔬表皮细胞破裂致使营养物质流出而导致的微生物生长，从而减少果蔬的腐烂；同时可以减少贮藏期果蔬内部水分的蒸发，从而保持果蔬的硬度和色泽。另外，魔芋葡甘聚糖在果蔬表面形成一层薄膜后，可以通过隔氧抑制由氧引起的酶促褐变。果蔬的褐变大部分是由多酚氧化酶(PPO)引起的，而酶、底物(酚类物质) 是产生酶促褐变的3个条件 9。因此，涂膜可以有效地抑制果蔬褐变。4.1 浓度的选择魔芋葡甘聚糖在水中溶胀，可以形成具有一定粘度的液体，魔芋葡甘聚糖涂膜使用的质量浓度范围一般为l-10g/L，浸泡时间为1-10m

12、in。魔芋葡甘聚糖涂膜适宜的质量浓度和浸泡时间随水果品种的变化而变化。当魔芋葡甘聚糖浓度太低时，果蔬表面的薄膜太薄，隔氧效果不好，不能有效地起到保鲜作用；当魔芋葡甘聚糖浓度太高时，溶液粘度太高，涂膜后果蔬表面不容易干燥，而且容易导致涂膜不均匀，涂膜层厚度过厚则会造成果蔬的无氧呼吸，因此涂膜的时候应当选择合适的魔芋葡甘聚糖浓度及浸泡时间。5 结 论魔芋葡甘聚糖对食品保鲜作用的机理，可能是因为其成膜性的特点，用其水溶液处理后的食品在表面形成一层薄膜，起到天然屏障作用，既降低了食品内部的呼吸强度，延长食品保鲜时间，又抑制了细菌和霉菌侵入食品内部，防止食品腐败变质，并使食品保持良好的外观色泽 10。6

13、 展 望魔芋葡甘聚糖涂膜仍然存在不少问题，主要有：(1)魔芋葡甘聚糖粘度高、吸水性强，涂膜后的果蔬难以干燥，不便于包装，在未干燥的条件下包装，如用聚乙烯等薄膜袋包装涂膜后的果蔬，在潮湿的环境下微生物很容易生长，从而加速果蔬的腐烂。(2)魔芋葡甘聚糖涂膜并不对所有果蔬保鲜都适用。一些果蔬(如枇杷)，果皮表面有一层细毛，可以起到自我- 5 - 5保护的作用。魔芋葡甘聚糖涂膜时很容易破坏果蔬表面的细毛，从而损伤果蔬，缩短果蔬的贮藏期 11。针对这些缺点，我以为应从以下方面进行研究：(1)魔芋葡甘聚糖涂膜在果蔬保鲜上的应用研究，一般都是由保鲜效果得出几个配方中最佳的浓度，而不能通过建立数学模式来确定不

14、同果蔬的表皮结构、水分浓度与魔芋葡甘聚糖含量和浸泡时间的关系。现在报道的魔芋葡甘聚糖最佳浓度差别很大，无法准确确定果蔬最佳魔芋葡甘聚糖溶液浓度和浸泡时间，所以必须加强对魔芋葡甘聚糖流变学特性等的研究，用具体的数学模式确定不同果蔬所需要的浓度和浸泡时间。(2)果蔬涂膜后贮藏一段时间，由于果蔬的生理作用，细胞膜破裂，在果蔬自身微生物的作用下，容易产生腐败。因此，应该将魔芋葡甘聚糖涂膜与其它无污染的保鲜方法结合使用，如生物技术保鲜方法等，以便得到一种无色、无味，具有较好保鲜效果的天然可食性保鲜膜。(3)魔芋葡甘聚糖的浓度对分子的微观结构影响大。浓度越高，分子间的间隙就越小，CO 2和O 2就越不容易

15、渗透。但是，魔芋葡甘聚糖分子间隙大小在什么数量级时才能形成最佳的半渗透膜，使果蔬在适宜的高含量CO 2和低含量O 2的条件下保持最低的生理作用 12，还有待于进一步研究。参考文献1 许时婴，钱和魔芋葡甘聚糖的化学结构与流变性质J无锡轻工业学报，1991，10(1):1.2 黄龙魔芋葡甘聚糖的凝胶化特性J食品科技，2003，(6)：3841.3 贺学林，鲁周民，方丙展魔芋溶胶粘度特性研究J陕西林业科技，2003，(2)：13.4 李波，谢笔钧魔芋葡甘聚糖可食性膜材料研究()J食品科学，2000，21(1)：1921.5 邹少华，庞杰魔芋涂膜对龙眼常温保鲜效果研究J广西农业科技，2001，(1)：

16、910.6 尉芹，马希汉，陈本文，等改性魔芋葡甘聚糖对葡萄等保鲜效果的研究J西北林学院学报，1993，12(4)：7275.7 许时婴，钱和魔芋葡甘聚糖的化学结构与流变性质J无锡轻工业学院学报，1991，(1):112. 8 张东华，汪庆平，杨学义天然高分子魔芋葡甘聚糖的复配产物成膜研究J日用化学工业，2002，30(1)：19219 林河通，席屿芳，陈绍军果实贮藏期间的酶促褐变J福州大学学报，2002，30(增刊)：696703.10 孙建琴，詹国瑛，周明英，等魔芋葡甘聚糖对食品保鲜效果研究J贵阳医学院学报，1989，14(2)：878811 陈明木，陈绍军，庞杰，等魔芋葡甘聚糖涂膜的保鲜原理及其在果蔬上的应用J福建农林大学学报(自然科学版)，2004，33(3)：400403