葡甘露聚糖的增稠性应用研究

李小菊，李治军,李惠成，张 兵，苏鹏元,刘维涛

(陇东学院，化学化工学院，甘肃 庆阳 745000)

葡甘露聚糖[1](KGM)是通过在普通魔芋粉的基础上加工和提取而获得的新产品，它成功地克服了常见地魔芋细粉多色素、多淀粉等杂质，因多纤维支链所导致的不容易膨化的弱点。就物理和化学性质如水溶性和凝胶化而言[2]，它明显优于普通魔芋粉。具有多种优良的功能特性。近些年来，葡甘露聚糖在食品行业的相关应用研究越来越多的得到人们的注目[3]。增稠剂的作用是它可以作为一种食品添加剂来改变食品的相关物理性质[4]。而KGM因为富含羟基(-OH)，从而致使它是一种能够溶解于水的聚合物多糖，但不溶于醚、丙酮等有机溶剂，溶胀性能很好，吸水率可以达到自身质量的90倍左右[5]。由此可见KGM具有相当高的黏度，因此可作为食品增稠剂使用[5]。本文探索葡甘露聚糖在食品方面的增稠性应用研究，从而促进其在食品行业的发展。

1 材料与方法

1.1 药品和仪器

葡甘露聚糖(食品级，浙江中团生物)，HCl，NaOH，无水乙醇，95%乙醇(均为分析纯)，NDJ-5S型旋转黏度计(上海右一仪器)，800离心机(常州市国旺仪器制造)，JJ-1精密曾力电动搅拌器(弗鲁克流体机械制造)，电热恒温水浴锅(常州华冠仪器)，烧杯，锥形瓶，容量瓶，电子天平，温度计。

1.2 试验方法

1.2.1 浓度对KGM黏度的影响

分别配置葡甘露聚糖浓度0.05%,0.08%,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%的溶液，在60℃的条件下恒温搅拌30min，然后降低温度到室温，调节旋转黏度计60 r/min的条件下测量各自的黏度。

1.2.2 pH值对KGM黏度的影响

制备0.6%的葡甘露聚糖溶液并在60℃恒温下搅拌30min，分别用盐酸和氢氧化钠调节pH值，然后降低温度到室温，测定相应的pH值下各自对应的黏度的[6]。

1.2.3 加热温度对KGM黏度的影响

制备5份0.6%的葡甘露聚糖溶液，并在30,45,60,75和90℃下恒温的情况搅拌30min，然后冷却至室温。用旋转黏度计以60 r/min下测量黏度变化。

1.2.4 加热时间对KGM黏度的影响

配制0.6%的KGM溶液6份，并在60℃的恒温下分别搅拌30,60,90,120,150,180 min，然后降低温度到室温。用旋转黏度计在60 r/min下测定其黏度变化。

1.2.5 放置时间对KGM黏度的影响

配制0.6%的葡甘露聚糖溶液6份，在60℃恒温下分别搅拌30min，在温度降至室温后，在静止后1、2、3、4、5、6和7天使用NDJ-5S型旋转黏度计以60 r/min测量黏度变化。

1.2.6 葡甘露聚糖的应用试验

制作含葡甘露聚糖分别为0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%的简单果冻，鉴定果冻的口感，稳定性，成本，外观，找出最佳浓度。

2 实验结果

2.1 浓度对KGM黏度的影响

图1 浓度对KGM黏度的影响。

从图1可知，葡甘露聚糖的黏度随着浓度的增加而呈现上升的趋势，且没有简单的线性关系。浓度在0.2%以前增加较小，但在0.2%到1.2%大幅度增加。浓度值是0.05%，则相应黏度为0，当浓度是1.2%，相应黏度为179mPa·s[6]。黏度在0.6%时平行试验的数据变化最稳定，在以后的单因素试验中溶液黏度均取0.6%。黏度是流体粘性的一种量度，葡甘露聚糖溶液中溶质的量的不断加大，从而致使分子之间的相互作用能力也随之加大，并且随着与水的相互作用形成氢键，化学键也逐渐增强，溶液的内部摩擦也加大，从而导致相应的黏度增大[7]。而在0.05%时测出的黏度为0，是因为黏度仪的灵敏度不够导致测不出具体数据，黏度应在2～3.6mPa·s之间。

2.2 pH值对KGM黏度的影响

图2 pH值对KGM黏度的影响

从图2可知，pH对KGM的黏度变化有相对大的影响[8]。最佳pH值为7，相应黏度为76。pH值为1时，黏度为44mPa·s。pH值为14时，黏度为38mPa·s。葡甘露聚糖的自然pH值为6，其它单因素试验的pH均为6。不同的酸碱条件，它会影响KGM的化学键，从而使KGM的结构受到一定影响[9]。增稠的能力减弱，内摩擦力随之也相应的减小，相应的黏度就会减小[10]。

2.3 加热温度对KGM黏度的影响

从图3可以看出，最佳温度为75℃相应黏度为85mPa·s。当温度小于75℃时，黏度的变化是随着加热温度的增加而呈上升趋势，但当温度大于75℃时，反而呈现温度的变大黏度减小的走势。在30℃的黏度为4.8mPa·s，在90℃的黏度为76.5mPa·s。受葡甘露聚糖纯度的影响，在室温下不能完全溶解，水分子和葡甘露聚糖分子不能充分接触相互作用，对增稠性起不到较好的效果。随着温度的上升溶解性增大，分子之间的相互作用也加强，内摩擦力呈现增大趋势，相应的黏度也变大。但当温度超过75℃时，葡甘露聚糖的结构受到一定影响，增稠性有所降低，相应黏度减小。

图3 加热温度对KGM黏度的影响

2.4 加热时间对KGM黏度的影响

图4 加热时间对KGM黏度的影响

从图4可知，加热时间的不同也对KGM的黏度有不小程度的影响。并不是加热时间越长越好，而是有最佳加热时间，且为150min，相应黏度位82.5mPa·s。当其低于150min时，粘性是随着加热时间的延长而呈现上升的趋势，但超过150min时反而大幅度减小。原因是KGM的膨化溶胀越充分，增稠性越好。刚配置的葡甘露聚糖的溶液膨化溶胀不足，增稠效果不好，随着加热时间增加膨化溶胀越来越充分，使溶液黏度逐渐增加，当超过150min时，葡甘露聚糖的结构受到破坏，增稠性极具减小，相应黏度减小。

2.5 放置时间对KGM黏度的影响

图5 放置时间对KGM黏度的影响

由图5可知，静止时间的不同也影响葡甘露聚糖黏度的变化。最佳静止时间为4天，相应黏度为87mPa·s。在前四天，随着时间增加葡甘露聚糖黏度有所增加，超过四天其黏度逐渐减小。刚经过加热处理的葡甘露聚糖溶液的膨化溶胀没有达到最佳效果，随着放置时间的进行，膨化溶胀也在慢慢进行，当到第四天膨化溶胀效果达到最佳；当超过第四天葡甘露聚糖受外界的影响，使葡甘露聚糖的结构受到一定的影响，稳定性出现了下降的现象，增稠性也相应的减小。

葡甘露聚糖本身是一种低热，低脂肪且能有效预防肥胖的保健食品[11-12]，因此用它作为果冻中的增稠剂，通过流变性试验的数据、成本和易操作性综合分析得出最优数据，再在此条件下进行具体应用试验。

表1 KGM对果冻品质影响(感官评定)

注：评价标准参考GB19883-2005《果冻》，19299-2003《果冻卫生标准》。

由自制简单果冻与商业果冻对比(表1)表明，商业果冻的爽口度为最佳，添加0.6%的葡甘露聚糖的果冻爽口、细腻、透明度好，自制的简单果冻在没有加其它的食品添加剂，也没有进过真空包装，只进行了简单的密封处理，放置了7天后果冻的稳定性明显降低，第9天已经变质。要把含葡甘露聚糖的果冻商业化就要延长保质期和改良口味，这就要向果冻中加入微量食品添加剂已达到要求。在今后的研究中主要着手于对葡甘露聚糖的稳定性方面进行研究。

3 结论

由以上的实验结果与分析可以得出低浓度葡甘露聚糖溶液为非牛顿流体，具有典型的假塑性流体性质。魔芋葡甘露聚糖增稠行为受较多因素影响，通过实验最终得知葡甘露聚糖的增稠性最佳浓度为0.6%、温度为75℃、加热时间为150min、pH值为7、静止时间为4天。在这些条件下制得简单果冻有很好的外观、良好的口感。KGM作为食品增稠剂是一种不错的选择，可以广泛应用于各种食品中用之增加其黏性。