魔芋胶在低脂肉制品中的应用研究现状

杨　雯，李宏梁（陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西西安710021）

魔芋胶在低脂肉制品中的应用研究现状

杨雯，李宏梁*
（陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西西安710021）

摘要：综述魔芋胶的结构和特性及其在低脂肉制品中的应用研究现状，重点介绍近几年魔芋精粉、魔芋复配胶、魔芋油脂复配物、脱乙酰改性魔芋胶、接枝共聚葡甘聚糖衍生物分别在发酵干香肠、西式灌肠、新鲜羊肉香肠、肉丸、禽肉重组火腿中的配方、产品特性等研究概况。

关键词：魔芋胶；结构；特性；低脂肉制品；应用

魔芋（又称磨芋、鬼芋、蒟蒻等）属天南星科魔芋属多年生草本植物。魔芋胶（又称魔芋粉）可从魔芋的块茎中提取得到，其中主要成分魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，简称KGM）为非离子型水溶性高分子天然植物多糖。魔芋胶因其种类和生长时期不同，在魔芋块茎中的含量也不同，在新鲜的成熟魔芋中可以达到10%～30%，在魔芋粉中可以达到50%～80%[1]。作为食品原料或添加剂的魔芋胶，因其天然安全的优点，在肉制品、面制品、乳制品、豆制品、饮料、冰激凌、果冻等领域中的应用非常广泛[2]。

随着人们生活水平的不断提高，肉制品已经成为一大类消费食品，且食用量也在不断增加，这导致人们对脂肪的摄入量也在不断增加。脂肪在人群膳食中占据着举足轻重的地位，它不仅提供人体能量和一些营养物质，且肉制品的感官特性、优良品质和特殊风味均与其密切相关[3]。但众所周知，脂肪的过多摄入也会对人体健康产生一些不好的影响。现今，人们的饮食观念发生了转变，对低脂肉制品的需求越来越迫切，但肉制品中脂肪含量过少，肉制品应有的良好口感、优良品质和特殊风味都会受到影响。因此，如何得到品质优良的低脂肉制品已经成为近年的研究热点。将魔芋胶作为一种脂肪替代品用于低脂肉制品中，不仅能替代脂肪，还能改善低脂肉制品的品质，从而得到低脂肪低热量的肉制品。本文对近年来国内外专家学者研究魔芋胶作为脂肪替代品用于低脂肉制品中的最新研究进展做出概述，以期为今后相关研究提供参考。

1　魔芋胶的结构及特性

KGM分子式为（C6H10O5）n，是由D-葡萄糖和D-甘露糖按照1∶1.6或1∶1.69的摩尔比，以β-1,4吡喃1糖苷键为主链连接而得到的多糖。在主链甘露糖的C3位上存在由β-1,3糖苷键连接的支链结构，每32个糖残基上约有3个支链，占主链8%左右。天然的K GM除了葡萄糖和甘露糖外，每9～19个糖残基上约有一个以酯键结合的乙酰基，乙酰基约为糖基量的5%。经测定得出的KGM的一级结构如图1所示[4]。

图1　KGM结构式Fig.1　Structural formula of KGM

因魔芋种类、品种、加工方法及储存时间的不同，KGM的相对分子质量也会有一定的变化，一般为200 000～2 000 000。

KGM大多为白色粉末，无异味，具很强的溶胀能力，可吸收自身重量80倍～100倍的水。常温下溶于稀酸、稀碱，但不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂。魔芋胶是亲水胶体中黏度最高的一种食用胶，1%魔芋胶溶液的黏度高达50 000 mPa·s～60 000 mPa·s，高浓度（＞1%）的魔芋胶溶液是典型的假塑性流体[5]。魔芋胶具有保水性、凝胶性、增稠性、悬浮性、乳化性等多种特性[6]。魔芋胶与黄原胶、瓜尔胶、刺槐豆胶等添加剂相比，受盐的影响很小，且魔芋胶不带电荷，与大多数阳离子、阴离子和非离子型食用胶类都有互溶、协同或增效性。除此，魔芋胶还具有一些保健功能，对人体消化道疾病，心血管疾病、糖尿病和部分肿瘤都有一定疗效，并可用于减肥。

2　低脂肉制品的开发

美国食品药品监督管理局（FDA）和美国农业部食品安全检查局（USDA-FSIS）将脂肪含量低于10%的肉制品称为低脂肉制品，目前大多肉制品中脂肪含量大约为20%～30%[7]。经过对肉制品的研究结果表明，较高的脂肪含量赋予肉制品美味、细嫩的口感，并使肉制品更富有弹性且易于切片；此外，脂肪也影响肉制品特殊的风味，主要体现在影响其他香料的浓度及释放持久性，脂肪可以减缓风味的释放，因此肉制品中的脂肪含量减少就不能起到减缓其他香料释放的功能，这就导致了肉制品中的其他味道（酸味、甜味、苦味、咸味等）变得更加明显，无法达到美味可口的标准[8]。然而，世界卫生组织（WHO）经研究声明，肉制品中脂类物质的过多摄入会使人肥胖、增加体重，并会引发某些营养代谢疾病，因此研究开发品质更高的低脂肉制品势在必行。目前市场上的低脂肉制品包括肉丸、香肠、火腿肠、午餐肉等。

研究开发低脂肉制品主要包括两个要素。一方面是降低肉制品中的原有脂肪含量，另一方面是选择合适的脂肪替代品，使其不仅能有效降低肉制品中脂肪含量，而且能保持或改善肉制品原有良好品质。

3　魔芋胶作为脂肪替代品在低脂肉制品中的应用

在低脂肉制品中添加适量的魔芋胶，可起到减少脂肪、改善口感等作用。但由于魔芋具有一种特别的腥味，若添加过量会影响肉制品的气味，因此需要控制其添加量。随着魔芋胶分子量下降，其弹性模量和黏性模量下降，形成更有弹性和黏性的魔芋胶[9]。且魔芋胶在冷藏或冷冻储存时表现出很好的稳定性。

F.Jimenez-Colmenero等[10]研究表明魔芋胶作为脂肪替代品用于低脂肉制品中，在冷藏储存条件下很稳定。持水力（WBC）为87%～90%，且在冷藏期间没有变化；质地剖面分析（TPA）参数也不受冷藏储存的影响；经测定得到的流变性和微观结构也可以证实魔芋胶有很好的冷藏稳定性；且冷冻储存对魔芋胶的特性也没有显著的影响。

3.1魔芋胶在常见低脂肉制品中的应用

香肠是市场上最常见的低脂肉制品之一，除色、香、味外，它的质构也是极其重要的性质。KGM形成的聚糖网络能改善物质的质构，使其富有弹性，且KGM分子结构中的亲水基团（-OH）可束缚水分子，防止水分的流失。因此在香肠中加入魔芋胶可提高香肠的弹性和韧性。

C.Ruiz-Capillas等[11]用魔芋胶（0%、50%、80%）取代动物脂肪，将其加入发酵干香肠中，研究魔芋胶对香肠品质的影响。结果表明香肠重量减轻，pH和持水力均受到脂肪含量减少和加工时间的影响，且魔芋胶的量增加可使热量值降低24.5%，随着脂肪含量的减少，硬度和咀嚼性增大且黏结性降低，但都在可接受的范围内。

肉丸也是市场上一种很常见的低脂肉制品，但传统肉丸的脂肪含量较高，魔芋胶是一种优质的膳食纤维和功能性食品胶，利用魔芋胶作为脂肪替代品制得的肉丸脂肪含量会得到降低，且与传统全脂肉丸具有相似的口感，满足了消费者对低脂肉制品的追求。

胡小芳等[12]将猪肉切碎，加入配料，在制丸之前加入魔芋胶，用质构仪测定猪肉丸的4个质构指标：硬度、弹性、黏结性和耐咀嚼性，并以此为基础确定综合质构指标。结果表明，在100 g猪肉，16 g淀粉，0.48 g Ca（OH）2的猪肉丸配方中，添加质量分数为2%的魔芋胶不仅可以降低脂肪含量，提高膳食纤维含量，其感官特性也比较理想。

3.2改性魔芋胶在低脂肉制品中的应用

KGM本身具有很强的吸水性，在水中极易溶胀，但形成的溶胶流变性和稳定性差，限制了其应用领域，因此对魔芋胶进行改性，使其应用范围更为广泛。3.2.1魔芋胶以物理改性方式在低脂肉制品中的应用3.2.1.1魔芋胶与其他食品胶以复配形式在低脂肉制品中的应用

亲水胶体在肉制品中有保水和乳化的作用，使用复配胶能减少胶体用量，降低生产成本，并可改善单体胶的性能，因此应用前途更为广阔。通常，魔芋胶可以复配形式作为脂肪替代品用于低脂肉制品中。魔芋胶与黄原胶、魔芋胶与卡拉胶均有很好的协同增效功能，复配后的溶液可形成热可逆的弹性凝胶，魔芋胶与黄原胶形成的复配胶的胶强度随胶浓度和凝胶时间增加而增加，但随金属离子浓度增加而减弱，魔芋胶与卡拉胶形成的复配胶的胶强度随胶浓度增加而增加，适当的储存温度和时间可保持胶体的凝胶强度[13]。

张科等[14]以猪肉和鸭肉为原料加工西式灌肠，在原料肉混合斩拌之后，于成模之前加入复配胶（魔芋胶、黄原胶、卡拉胶），研究其加入量对产品质构特性（综合硬度、弹性、内聚性3个指标）的影响，结果表明三种食品胶添加比例为3∶2∶3时（总胶浓度0.8%），西式灌肠的质构特性较同等添加量水平的单体胶更好。王正荣等[15]研究了魔芋复配胶对西式盐水火腿感官特性和品质的影响，当魔芋胶、黄原胶和卡拉胶三者添加量的质量分数分别为0.27%，0.65%，0.59%时，使用魔芋复配胶比使用单一的魔芋胶制成的西式盐水火腿的的感官评分高，且蒸煮损失率低，挥发性盐基氮含量较低，具有与高脂参照样相似的可接受性。3.2.1.2魔芋胶与优质油脂组合成为复合型脂代物在低脂肉制品中的应用

将不同基质的脂肪替代物以一定比例组合在一起，使其协同发挥脂肪替代作用的混合物被称为复合型脂代物，魔芋胶可以与优质油脂组合成复合型脂代物应用于低脂肉制品中。植物油是具有功能性的脂肪替代品，在肉制品加工中既可以降低肉制品中饱和脂肪酸总含量，又可以增加单不饱和脂肪酸（MUFA）和多不饱和脂肪酸（PUFA）的含量。将魔芋胶与植物油复配，可以优化肉制品中脂肪的质量，显著降低肉制品中胆固醇及饱和脂肪酸含量，提高不饱和脂肪酸比例，且可以提高制品稳定性。

M.Triki等[16-17]将新鲜羊肉香肠中脂肪替换为魔芋胶时，羊肉香肠脂肪含量减少53%～76%，将34%～ 49%的魔芋胶+橄榄油（总称为OKM）结合作为脂肪替代品用于羊肉香肠时，23%～36%的脂肪来源于橄榄油，且香肠在冷藏时保质期和生物胺含量不受脂肪替代品的影响。L.Salcedo-Sandoval等[18]利用魔芋胶与健康油（橄榄油、亚麻籽油、鱼油）结合作为脂肪替代品加入法兰克福香肠中，结果表明香肠中脂肪含量得到了降低，α-亚麻酸（ALA）、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）等功能性脂肪酸含量得到了提高。

3.2.2魔芋胶以化学改性方式在低脂肉制品中的应用

3.2.2.1魔芋胶脱乙酰基改性在低脂肉制品中的应用

魔芋胶在不同条件下可形成热可逆凝胶和热不可逆凝胶。在非碱性条件下，形成热可逆凝胶；于碱性或高浓度盐溶液条件下，在胶凝剂的作用下会发生脱乙酰基反应，形成一种热不可逆的弹性凝胶，被称为魔芋凝胶，即改性魔芋胶。改性魔芋胶能与肉中的肌球蛋白相互交联，在肉制品制作时起到黏结作用，从而改善肉制品的结构和口感。

汤丹等[19]先用Ca（OH）2和柠檬酸将水溶液的pH调到10，将魔芋胶粉末加入水溶液中，添加量为4g/100mL时会形成凝胶，于4℃下在冰箱中放置4 h，得到改性魔芋胶，将腌制好的肉块放入绞肉机中，打碎成肉糜，后将改性魔芋胶加入肉糜中，用搅拌器搅拌混合均匀，成型。结果表明添加质量分数为50%的改性魔芋胶，可提高肉丸的弹性，降低失水率，高温加热后品质不变，肉丸中还含有膳食纤维魔芋胶。

3.2.2.2魔芋胶接枝共聚改性在低脂肉制品中的应用

由于KGM的结构中含有许多羟基和可置换的活泼基团，因此可以与其它有机物反应形成衍生物。魔芋胶的增稠性和吸水性可以防止肉制品析水、析油，提高肉制品的黏结力；其乳化性与重组工艺过程中的斩拌环节相结合，能够使肉糜制品中溶出的肌蛋白和肉糜之间的黏结力得到提高。KGM与不饱和单体接枝共聚反应生成的魔芋葡甘聚糖衍生物（KSAP），具有高吸水性和高保水性，且KSAP黏度比KGM高，对肉糜制品中溶出的肌蛋白和肉糜之间的黏结效果更好。

陈洁等[20]研究将KGM及其衍生物KSAP加入禽肉重组（鸭肉和鹅肉）火腿中，经感官评价结果表明，添加KGM和KSAP的重组火腿感官特性（外观、品质等）得到了改善，减少了表面油脂和水分析出，且有利于禽肉的融合；经扫描电镜结果表明，添加KGM和KSAP的重组火腿具有均匀致密的网络结构，原料肉组织表面覆盖连续包膜层；经质构分析结果表明，添加KGM和KSAP的重组火腿组织致密性增强，硬度、黏结性和咀嚼性降低，弹性有所改善。

4　展望

魔芋是我国传统的一类植物性食品，且中国拥有的魔芋资源极其丰富，魔芋胶的研究也起步较早，对魔芋胶的结构、特性及其改性方法的研究已经比较成熟，但将其应用在各类食品中的研究仍需加强，尤其是将其应用在肉制品中。今后在研究开发中，可以通过不同的改性技术（物理改性或化学改性），使魔芋胶能够更好更广泛地应用于各类肉制品中。生产低脂肉制品时，不仅要在保证肉制品品质的基础上降低脂肪含量和成本，还要对魔芋胶的添加量进行严格控制，这样才能生产出符合消费者需求的产品。随着现今人们对肉制品消费观由“量”向“质”的转变，将高脂肉制品低脂化是更健康的发展趋势，因此魔芋胶在低脂肉制品中的应用将会更加广泛。

参考文献：

[1]董佳,孔德义,周春红.魔芋葡甘聚糖的特性及其在肉制品中的应用[J].肉类工业,2010(11):8-9

[2] 张献伟,周梁,蒋爱民,等.食品胶特性及其在食品中应用[J].食品与机械,2011,27(1):166-169

[3]王强,周雅琳,赵欣,等.脂肪替代品在低脂肉制品中的研究进展[J].食品工业科技,2013,34(12):347-352

[4]石云,刘金权,洪键.魔芋葡甘聚糖的化学改性研究进展[J].化工新型材料,2014,42(2):21-23

[5]周韵,赵丹,韭泽悟,等.魔芋葡甘露聚糖在食品产业中的研究进展[J].食品与机械,2013,29(4):258-262

[6]黄明发,鲁兴容,刁兵,等.魔芋胶的功能特性及其在肉制品中的应用[J].中国食品添加剂,2012(1):186-190

[7] 陈玉娥,杨慧娟.低脂肉制品的研究概况[J].食品研究与开发, 2013,33(10):212-215

[8]宫艳艳.脂肪替代物的分类及在食品中的应用[J].中国食品添加剂,2009(2):67-71

[9]Lin K W,Huang C Y.Physicochemical and textural properties of ultrasound-degraded konjac flour and their influences on the quality of low-fat Chinese-style sausage[J].Meat science,2008,79(4): 615-622

[10]Jimenez-Colmenero F,Cofrades S,Herrero A M,et al.Konjac gel for use as potential fat analogue for healthier meat product development:Effect of chilled and frozen storage[J].Food Hydrocolloids, 2013,30(1):351-357

[11]Ruiz-Capillas C,Triki M,Herrero A M,et al.Konjac gel as pork backfat replacer in dry fermented sausages:Processing and quality characteristics[J].Meat science,2012,92(2):144-150

[12]胡小芳,范定涛,周露,等.魔芋胶在低脂猪肉丸中的应用研究[J].食品工业科技,2012,33(11):318-320

[13]杨园媛,赵谋明,孙为正,等.卡拉胶/魔芋胶和钾盐对猪肉脯及猪肉糜质构特性的影响[J].食品工业科技,2012,33(20):303-305 [14]张科,倪学文,陈洁,等.食品胶对西式灌肠质构特性的影响[J].食品工业科技,2011(3):247-250

[15]王正荣,李宇航,曾祥寿,等.复配魔芋胶在西式盐水火腿中的应用[J].食品工业,2014,35(1):59-61

[16]张立栋,张坤生,任云霞.橄榄油作为脂肪替代物在发酵香肠中的应用[J].食品研究与开发,2009,30(3):102-105

[17]Triki M,Herrero A M,Jiménez-Colmenero F,et al.Effect of preformed konjac gels,with and without olive oil,on the technological attributes and storage stability of merguez sausage[J].Meat science, 2013,93(3):351-360

[18]Salcedo-Sandoval L,Cofrades S,Ruiz-Capillas Pérez C,et al. Healthier oils stabilized in konjac matrix as fat replacers in n-3 PUFA enriched frankfurters[J].Meat science,2013,93(3):757-766

[19]汤丹,高红亮,常忠义,等.改性魔芋胶改善肉丸品质的研究[J].食品科学,2012,33(21):127-130

[20]陈洁,张科,杜金平,等.魔芋葡甘聚糖及其衍生物对禽肉重组火腿物性的影响[J].食品科学,2010,31(13):36-39

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.18.050

收稿日期：2015-03-09

作者简介：杨雯（1991—），女（汉），在读研究生，研究方向：食品工程。*通信作者

Application of Konjac Gel in Low-Fat Meat Products

YANG Wen，LI Hong-liang*
（School of Food and Biological Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

Abstract：The structure，characteristics of konjac gel，and its application research status in low-fat meat products were summarized.Formulations，product characteristics and the like of konjac flour，complex konjac gel，konjac and oil compound，deacetylation modified konjac gel，graft copolymerization glucomannan derivative in dry fermented sausages，western-style sausages，fresh merguez sausages，meatballs，recombinant poultry hams were introduced in detail.

Key words：konjac gel；structure；characteristics；low-fat meat products；application