魔芋葡甘聚糖
魔芋葡甘聚糖的功能和在食品业上的应用
魔芋葡甘聚糖的功能和在食品业上的应用刘佩瑛张盛林魔芋是天南星科多年生草本植物，广泛分布在西南山区，是中国的传统食品及医药资源，在现代食品加工业中具有巨大的开发潜力。
一、魔芋葡甘聚糖的功能魔芋主要经济成分是葡甘聚糖，其化学结构是由分子比1:1.6～1.7的葡萄糖和甘露糖残基通过β-1，4 糖苷键聚合而成的高分子杂多糖。
葡甘聚糖属于可溶性半纤维素为人体第七营养素纤维素中的优品。
一般果蔬中的不溶性纤维，摄入人体后仍以原型排除，而华西医大研究魔芋葡甘聚糖能被肠内细菌酵解产生氢、二氧化碳、甲烷、水及短键脂肪酸等，经离子交换作用与肠内胆酸结合，胆固醇用于合成胆酸的量增加，从而使血液内胆固醇降低；且减少其胆道排泄时积聚形成胆石和减少胆酵代谢产物可能致癌物质的形成及排出以预防结肠癌。
魔芋还能降低甘油三脂水平，且血脂达正常水平后不再持续下降，起到调节脂质代谢，从而减低动脉粥样硬化和冠心病的发病率；葡甘聚糖作为膳食纤维，不被吸收，不含热量，有饱腹感，且能减少和延缓葡萄糖的吸收，是糖尿病的良好辅助药物，且可预防肥胖和缓慢减肥。
葡甘聚糖为可溶性纤维，能吸收水、保水，并通过酵解增加粪便体积和松软度，利于通便，防止便秘。
葡甘聚糖又是一种植物胶，但与其它天然胶如黄原胶、瓜尔豆胶、刺槐豆胶等相比，其粘度更高，在PH值降低到3.8以下，仍保持稳定而不沉淀，且与其它胶如黄原胶、卡拉胶等复配后有极佳的协同效果，可使黄原胶的粘度大大增高。
当魔芋精粉（葡甘聚糖粗制品）与黄原胶之比为3:2时，使黄原胶出现可逆性凝胶，并达最大凝胶强度，而单纯的黄原胶不能凝胶。
由于魔芋葡甘聚糖具有水溶、持水增稠、稳定、悬浮、胶凝、粘接、成膜等多种独特的理化性质而使它具有广泛的应用和开发价值。
在食品、饮料工业上利用葡甘聚糖的上述几种特性可作为胶凝剂、增稠剂、粘结保水剂、稳定剂、成膜剂等。
二、魔芋凝胶食品魔芋凝胶食品有二大类，一类是热不可逆凝胶类，其典型代表是魔芋豆腐（糕、丝）及衍生的雪魔芋、魔芋粉丝、魔芋片、魔芋翻花及仿生食品如素虾仁、素腰花、素肚片、素蹄筋、素鸭肠、素鱿鱼、素海参、海蜇皮、贡丸等。
魔芋葡甘聚糖
魔芋葡甘聚糖一、魔芋葡甘聚糖的化学结构魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）或简称“葡甘聚糖”，为天然高分子多糖，分子量为200, 000-2,000, 000。
魔芋葡甘聚糖是由β-D-甘露糖与β-D-葡萄糖以β-1，4键结合起来的链状分子，分子中的葡萄糖与甘露糖的比例为1：1.5-1.6，在甘露糖的C-3位上连有以β-1-3键连接的支链，分子每19个糖残基（C-6位）上连接有一个乙酰基。
由于其水溶液具有很高的粘稠度而在食品工业中广泛应用作增稠剂、稳定剂和乳化剂等。
魔芋葡甘聚糖水解后，可获得葡萄糖、甘露糖和少量的乙酸。
在魔芋葡甘聚糖的大分子链中，乙酰基/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）为15/23，即1：1.5-1.6，主链中葡萄糖残基以及甘露糖残基均以β-1-4甙键相连接，支链以β-1-4甙键与主链相连接。
魔芋葡甘聚糖的大分子结构如下：图中，G为Glucose(葡萄糖)，M为Mannose(甘露糖)，A c为乙酰基，置换糖残基伯醇羟基的氢而成酯，n聚合度，一般在160-315之间，分子量在200 000-2 000 000之间。
二、物理性质⑴水溶性魔芋胶是一种水溶性胶体，由于在溶解过程中，水分子的扩散迁移速度远远超过葡甘聚糖大分子的扩散迁移速度，结果，魔芋胶的颗粒发生溶胀或肿胀，使颗粒表面产生薄薄一层高聚糖的粘稠溶液，逼使魔芋胶的颗粒互相粘联而结块，妨碍魔芋胶的进一步溶解。
为此，应使用蔗糖、葡萄糖、盐或淀粉之类的分散剂在魔芋胶溶解之前与魔芋胶混合，以防止结块。
一般用于肉制品的魔芋胶可用盐或淀粉稀释分散，用于甜食品的魔芋胶可用蔗糖或葡萄糖稀释分散，如果没有稀释分散剂，魔芋胶必需在高速搅拌的条件下溶解，魔芋胶溶解后的溶液即便浓度只有1%，也是粘稠浓厚的。
⑵混溶性魔芋胶可以和蔗糖、葡萄糖、糖浆、奶粉混溶；魔芋胶可以和多数食品乳化剂、食用香精、食用色素、食用防腐剂等食品添加剂混溶；魔芋胶可以和果胶、黄原胶、阿拉伯胶、半合成胶、天然胶等食品增稠剂混溶；魔芋胶可以和各种淀粉、天然食品的超微细粉混溶。
植物聚多糖葡甘聚糖的性质与应用
植物聚多糖魔芋葡甘聚糖的性质与应用1摘要：本文全面介绍了魔芋的主要成分——葡甘聚糖（Konjac Glucomannan 简称KGM ）的结构、提纯方法、物理化学性质和其在医药卫生领域的保健功能及药用价值；综述了近年国内外的研究开发现状和其在食品、化工、纺织、医药、石油钻探等领域的应用，从而展示了KGM 这一丰富的可再生资源的学术研究价值以及在医药、化工、纺织等领域中的广阔的应用前景。
关键词： 魔芋；葡甘聚糖；聚多糖1.葡甘聚糖的来源和化学结构魔芋的主要成份是葡萄糖甘露聚糖，简称葡甘聚糖，在干魔芋块茎中含量高达55～80％[1, 2]。
它是由D-葡萄糖(G)和D –甘露糖(M)按1:1.6或1:1.69的摩尔比通过β-1，4-吡喃糖苷键结合而成的复合多糖。
在其主链上甘露糖的C3位置上往往存在着通过β-1，3糖苷键结合的支链结构，除葡萄糖和甘露糖残基外，还有少量乙酰基存在 [3, 4]。
KGM 的结构如图1所示。
图1 KGM 的大分子结构Figure 1 The Macromolecular Structure of KGM由于KGM 的性质受其提取工艺和纯度的影响较大，因此KGM 的分离和提纯方法的研究一直备受关注，文献中多有报道[5-7]。
其中常用的是乙醇沉淀法、铜盐法和真空冷冻干燥法。
铜盐法以及早期的乙醇沉淀法在提纯KGM 的过程中由于进行了高温处理，使KGM 失去水溶性而只能溶解在20%NaOH 溶液中。
真空冷冻干燥法由于保持了物质的结构与形态，未受到高温的影响而保持了良好的水溶性。
目前，真空冷冻干燥法是一种比较好的采用较多的方法。
近年来，生物催化剂酶亦被用于KGM 的提纯[8, 9]。
这种方法利用淀粉酶和蛋白酶将魔芋精粉中所含的淀粉和蛋白质分解除去，然后再用乙醇将KGM 从反应体系中提取出来，从而得到高纯度的、水溶性良好的葡甘聚糖。
相对于一般的化学方法，利用酶提纯的方法得到的葡甘聚糖的纯度要高的多。
魔芋粉特性
魔芋葡甘聚糖ﻫ魔芋的有效成分为葡甘聚糖（Kｏnjac Gluｃｏmaｎnan 简称为KGM)。
葡甘聚糖是一种非离子型水溶性高分子多糖。
它是由D-葡萄糖和D－甘露糖按１：１.6的分子比例，以β-(１－4）糖苷键聚合而成。
在某些糖残基Ｃ-3位上存在由β－(1-3)糖苷键组成的支链，主链上每３280个糖残基处有一个支链,每条支链有几个至几十个糖残基,大约每19个糖残基上有一个以酯键结合的乙酰基。
魔芋葡甘聚糖的分子量为2０0００0-２000000。
工业生产的商品粘度可达200０0mpａ＆#8226;Ｓ(毫帕斯卡秒），是目前所发现植物类水溶性食用胶中粘度最高的一种。
魔芋葡甘聚糖确切的分子结构,至今尚无统一的完善定论。
ﻫ由以下魔芋葡甘聚糖的独特组份和分子结构就可以看出,它的理化性质:流变性、增稠性、增效性、胶凝性、粘结性、吸水性、成膜性、衍生性的实质内函，这是魔芋葡甘聚糖在食品和食品添加剂工业中应用的硬件。
ﻫ葡甘聚糖的流变性葡甘聚糖容易分散于水，不溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醚等有机溶剂,其水溶胶为非牛顿型流体，即有剪切变稀的性质，魔芋葡甘聚糖水溶胶的表观粘度随剪切速率的增加而降低,因此稠度系数值和流动指数值是评价魔芋葡甘聚糖质量的两个重要指标，稠度系数值越大，流动指数值越小，其质量越好。
ﻫ魔芋葡甘聚糖的稳定性ﻫ魔芋葡甘聚糖的粘度随温度的上升而下降，但温度下降时,粘度可以又上升,但无论怎么上升也上升不到原来粘度的水平。
魔芋葡甘聚糖不能长时间耐80℃以上高温，如魔芋葡甘聚糖在12１℃温度下经30分钟粘度将下降5０%。
ﻫPＨ值对魔芋葡甘聚糖的粘度有下降的影响,但当PH ３—9之间还是比较稳定的。
ﻫ魔芋葡甘聚糖纯度越高，其溶胶稳定性越强。
ﻫ魔芋葡甘聚糖的增稠性ﻫ魔芋葡甘聚糖是一种十分优良的增稠剂，这是由魔芋葡甘聚糖分子质量大,水合能力强，不带电荷等特性所决定的,它属于非离子型，受盐的影响很小。
ﻫ魔芋葡甘聚糖与ＸG和淀粉有协同增稠作用；在１%的黄原胶溶液中加入0.０2—０.0３%的魔芋胶,粘度可增加2—３倍。
魔芋葡甘聚糖的生理作用及其应用
高 血 清 胆 固醇 和 高 血 脂 是心 血 管 疾 病 （ 其 是 冠 心 病 ） 尤 的诱 发 因 子 ， Ｇ 可 降 低 血 清 总 胆 固醇 Ｃ和 甘 油 三酯 （Ｇ水 平 。 Ｋ Ｍ ） Ｔ） 当 血 脂 达 到 正 常 水 平 时 ． 可 起 到 调 节 脂 质 代 谢 、 防 高 脂 血 症 还 预 的 作 用 。Ｋ Ｍ 有 明 显 降 低 高 脂 血 症 大 鼠 Ｔ 、低 密 度 脂 蛋 白 Ｇ ｃ
对 血 清 胰 岛 素 的 影 响 不 大 。 理 切 片 显 示 胰 岛 的形 态 、 构 得 病 结 到明显修复．
２２ 调 节 脂 质 代 谢 。 ． 防治 冠 心 病
以 １１ ：． 比 例 、通 过 Ｂ １４糖 苷 键 联 结 成 的 杂 多 糖 。它 具 有 ６的 一，
极 强 的 吸 水 能 力 ， 于 水 中便 形 成 高 粘 度 的 溶 液 。 目前 已 知 溶 是
理作 用 。 同时在 食 品 、 药化 工 等 领 域 具 有特 殊 的 用途 ， 芋 葡甘 聚 糖 是 Ａ． 生 产 、 活 中重 要 的 天 然 活性 成 分 。 医 魔 － ｆ ｔ ｌ 生 ［ 关键 词 ］ 芋 葡 甘 聚 糖 ； 魔 生理 作 用 ； 用 应
１ 魔 芋葡 甘聚糖 的研 究现 状
２３ 影 响 微 量 元 素 的 吸 收 ． 以添 加 魔 芋 精 粉 的 含 铅 饲 料 和 含 铅 无 Ｋ Ｍ 饲 料 。分 别 喂 Ｇ 饲 大 鼠 ， 照 结 果 表 明 ， 人 魔 芋 精 粉 可致 铅 排 出 量 增 加 ， 而 对 摄 从
合 度 的魔 芋 葡 甘 聚糖 。 种 低 聚 糖 具 有 多 种 生 理 功 能 ， 其 对 此 尤
双 歧 杆菌 的促 生 长 作 用 更 为 突 出 。因此 魔 芋葡 甘 聚 糖 引 起 了人
魔芋葡甘聚糖粘度高的原因
魔芋葡甘聚糖粘度高的原因
魔芋葡甘聚糖的粘度高的原因是由于其分子结构的特殊性质以及分子间的相互作用力。
主要原因包括以下几点：
1. 分子结构：魔芋葡甘聚糖是由多个葡萄糖分子通过特定的连接方式组成的聚合物。
相邻葡萄糖分子之间通过α-1,4-糖苷键
连接，形成线性链状结构，并且在主链上有分支结构。
这种多聚糖的线性和分支结构使得分子在溶液中形成的空间结构复杂，从而增加了分子间的相互作用。
2. 分子间氢键：魔芋葡甘聚糖的分子间存在氢键的相互作用。
在溶液中，葡萄糖分子之间的氢键作用能够形成分子团簇，使得整体溶液的粘度增加。
氢键的形成是由于葡萄糖分子中含有多个氢供体和受体基团，使得分子间能够进行氢键的形成和断裂。
3. 溶液结构：魔芋葡甘聚糖在水溶液中形成胶体溶液，其中聚糖分子通过水分子进行溶解和分散。
分子与水分子之间通过氢键和范德华力相互作用，形成溶液结构。
溶液中的聚糖分子互相纠缠和交联，形成网状结构，增加了溶液的粘度。
综上所述，魔芋葡甘聚糖的高粘度主要是由于其特殊的分子结构、分子间氢键的形成以及溶液中的网络结构等因素共同作用所致。
标准魔芋葡甘聚糖含量测定
标准魔芋葡甘聚糖含量测定魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种非离子型水溶性高分子多糖，分子式为（C6H10O5）n，由d-甘露糖和d- 葡萄糖通过β-（1,4）糖苷键连接，以摩尔比为1.6 ∶1 或1.4∶1 与乙酰基组成。
乙酰基是葡甘聚糖分子结构的特殊存在，它不仅影响葡甘聚糖的亲水性，还影响葡甘聚糖的胶凝性质。
在碱性条件下，去除乙酰基，可促进葡甘聚糖形成不可逆凝胶。
测定葡甘聚糖含量的主要方法有苯酚比色法、气相色谱斐林滴定法和3,5-二硝基水杨酸比色法等。
其中，3,5-二硝基水杨酸比色法相对简单、成本低，是葡甘聚糖含量测定的理想方法。
葡甘聚糖被广泛应用于食品行业，以及化妆品、生物制药等领域。
总的来说，我国魔芋资源丰富，魔芋中的葡甘聚糖极具开发利用价值，深入研究葡甘聚糖的理化性质对实际应用具有指导意义。
为全面了解葡甘聚糖，本文对魔芋葡甘聚糖的理化性质进行了综述。
1、水溶性和保水性魔芋葡甘聚糖分子中含有大量的羰基、羟基等亲水基团，可以通过分子偶极、氢键、诱导偶极、瞬时偶极等作用力与大量的水分结合，形成巨大分子并且难以自由移动。
魔芋葡甘聚糖溶液为非牛顿流体溶胶，保水量是其自身重量的几十倍甚至上百倍。
但是，在将葡甘聚糖溶于水的过程中，由于水分子的扩散迁移速率远大于葡甘聚糖分子的扩散迁移速率，葡甘聚糖颗粒膨胀，颗粒容易相互黏结成块状。
如果不加热，在一定时间内水溶性较差。
2、增稠性魔芋葡甘聚糖由于分子量大，与水的结合能力强，在水溶液中具有很高的粘度。
1%的魔芋精粉粘度可以达到每秒几十到几百帕斯卡，具有良好的增稠效果。
研究表明，在相同浓度下葡甘聚糖溶胶的粘度远高于阿拉伯胶、卡拉胶、黄原胶等增稠剂。
葡甘聚糖没有电荷，是一种非离子多糖，在食物体系中受盐的影响较小。
此外，葡甘聚糖与其他增稠剂混合时，表现出良好的协同增稠效果。
因此，在食品中应用葡甘聚糖可以减少增稠剂的使用量，节约生产成本。
3、凝胶性葡甘聚糖溶液可以在剪切作用下变稀，降低粘度，具有一定的流动性，静止后，流动性变小，形成凝胶。
魔芋的介绍——精选推荐
魔芋的介绍毒.用途广泛。
魔芋是一个大家族，全世界大约有130种，我国就有30多种，魔芋是目前发现的、唯一能大量提供葡甘露聚糖的经济作物，在食品医药方面魔芋的应用价值将不断地被开发出来。
魔芋因具有很高的食用价值而受到人们普遍欢迎，其主要成份是葡甘露聚糖，它不仅含有人体所需的10多种氨基酸和多种微量元素，更具有低蛋白、低脂肪、高纤维、吸水性强、膨胀率高等特性，药用功效方面具有降血脂、降血糖、降血压、排毒、减肥、美容、保健、通便润肠胃等多种疗效。
魔芋简介魔芋这个名字对很多人来说大概很陌生，它是一种根茎植物，富含葡苷聚糖。
我国四川省种植面积很多。
经过近十多年的研究，已将魔芋制成魔芋精粉。
采用魔芋制成的食品已有几百种。
并经研究证明它具有降脂降糖防癌通便等多种功用。
魔芋所含有的葡苷聚糖，是一种高分子化合物，具有很强的吸水性，吸水后体积可膨胀80-100倍，食后不易被消化吸收，并能吸附胆固醇和胆汁酸，对降低血压减少心血管病发作有一定效用。
魔芋还含有可溶性膳食纤维，这种纤维对抑制餐后血糖升高很有效，因而魔芋精粉及其制品都是糖尿病患者的理想降糖食品。
应用后可减轻胰岛负担。
尤其令人注目和感兴趣的是它所含的凝胶，这种凝胶在肠道中可以形成各种不同孔径的半透膜附着在肠道粘膜上形成一个防卫屏障，阻挡致癌物质的侵入，起到防癌的作用。
因此魔芋具有多种防病保健功用，经常食用魔芋食品对身体大有好处。
魔芋传统的吃法是做成魔芋豆腐。
现在在日本、韩国的杂货店中就有魔芋粉出售，一般一袋魔芋配一袋石膏，由家庭主妇在家中制作魔芋豆腐，并作为家庭常规菜肴食用。
由于魔芋葡甘聚糖单糖的键合方式和纤维素相似，在小肠中并不能降解为单糖吸收，所以适用于糖尿病人等不能摄入过多糖类的情况。
也正因为如此，魔芋可作为减肥食品的原料。
魔芋的保健特性经研究证明它具有降脂、降糖、防癌通便等多种功用。
魔芋含有的葡苷聚糖，是一种高分子化合物，具有很强的吸水性，吸水后体积可膨胀80-100倍，食后不易被消化吸收。
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●魔芋葡甘聚糖：魔芋葡甘聚糖，又称KGM，是一种天然的高分子可溶性膳食纤维，
为所有膳食纤维中的优品，不含热量、有饱腹感，且能减少和延缓葡萄糖的吸收，抑制脂肪酸的合成，具有极佳的减脂瘦身作用。
魔芋葡甘聚糖在减脂的同时还有助于生态通便、平稳血糖、降血脂和抗脂肪肝，安全无毒副作用。
由于葡甘聚糖具有粘度高、吸水多、膨胀快等理化性质，使魔芋的加工工艺受到限制，现有魔芋食品中魔芋葡甘聚糖的纯度普遍偏低，人们摄入葡甘聚糖甚少。
●功能：
1、减脂瘦身：美国Keithley 做了一项研究，通过对减肥者食用KGM来研究KGM的作
用机制( 7组临床试验，每组39个肥胖者) 。
研究发现，无论是在正常饮食或者高热量饮食中，KGM 起到一定减轻体重的作用。
他们推测KGM 减肥的作用机制为，通过摄入KGM 食品增加了胃肠内容物的黏度，从而延长胃排空时间增加人的饱腹感，同时减少小肠食物吸收率，降低餐后葡萄糖和胰岛素的波动。
华西医科大学研究结果对这一作用进一步证实，食用魔芋精粉30天，体重下降率为78.4%，下降幅度为0.5--4.7公斤，个体差异较大。
2、生态通便：KGM吸收水分，增加粪便体积，改善肠道菌群；肠内细菌酵解KGM，产
生短链脂肪酸，刺激肠蠕动，这些都有利于排便。
华西医科大学张茂玉等研究表明，便秘者食用KGM能增加每日粪湿重（相当于1克魔芋精粉增重11.4克）和粪便含水量；
能缩短食物在肠道运转的时间和平均一次排便时间；能增加双歧杆菌数。
食用KGM，产生近似自然排便的效果，通而不泻，是慢性、习惯性便秘患者理想的选择。
3、平稳血糖：控制饮食是糖尿病治疗的重要措施，KGM不被消化吸收，不含热量，又
有饱腹感，且能减少和延缓葡萄糖的吸收，是糖尿病良好的辅助食品。
研究表明，KGM 有显著改善糖代谢的作用，而不溶性纤维则无明显作用。
华西医科大学黄承钰等研究KGM对糖尿病患者血糖的影响，结果表明，KGM有降血糖效果，对重者的降糖效果优于轻者，并且对降低餐后血糖和对降低空腹血糖更有效。
同时KGM延缓葡萄糖吸收，也有助于抑制低血糖。
4、降血脂和抗脂肪肝：血浆脂质一般测定胆固醇和甘油三酯。
KGM有助于脂质代谢，
可降低胆固醇和甘油三脂。
张茂玉教授用KGM食品，研究110名高血脂患者。
46人食用魔芋后，血清TG(甘油三脂)、TC(胆固醇)、LDL—C(低密度脂蛋白胆胆固醇)明显降低，HDL—C(高密度脂蛋白胆固醇)显著升高；脂肪肝好转、血脂降低。
当血脂达正常水平时不持续下降，起到调节脂质代谢，预防高脂血症的作用。
●特点：
KGM是最优质的可溶膳食纤维。
可溶性膳食纤维与不可溶性膳食纤维的区别在于，它可参加人体血液和体液循环，并在循环过程中净化血液和身体各部器官。
可溶性膳食纤维分子量越大，功能键越多，在防治慢性疾病中的功能就越强。
名称水溶型膳食纤维分子量功能键
麦芽糊精低分子膳食纤维2000道尔顿极少
菊粉低分子膳食纤维6000道尔顿少
Konifiber 天然高分子膳食
纤维
100~200万道尔顿很多
发展应用：
1、传统魔芋应用
食品添加剂：由于KGM具有很高的持水性、膨胀性、增稠性、凝胶性、乳化性、悬浮性、粘结性等，性能优于琼脂、卡拉胶、明胶等常用食品胶，作为食品添加剂应用日益广泛。
如火腿肠、奶制品、饼干、果冻等。
局限：由于KGM具有很高的持水性、膨胀性、增稠性，局限了魔芋的加工技术和食用方法，使KGM利用效率极低，其保健功能也因此不能凸现出来。
2、创新新魔芋应用
魔芋片剂和魔芋冲剂：攻克魔芋的加工技术，改变了魔芋的使用方法，大大提高KGM含量，使KGM的功能得到充分发挥。