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不同淀粉对魔芋葡聚糖凝胶特性的影响及复合凝胶的制备

不同淀粉对魔芋葡聚糖凝胶特性的影响及复合凝胶的制备 天然产物研究与开发
2025-01-07
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齐  慧1  易春兰1  白菊红1  朱安妮1,2*  孙玉侠1,2  黄国保2  刘  亮3*

1 成都农业科技职业学院

2 广西农产资源化学与生物技术重点实验室/玉林师范学院化学与食品科学学院

3 川北医学院

魔芋是天南星科魔芋属(Amorphophallus)单子叶多年生植物,其葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)含量丰富,是制备休闲食品凝胶类素食最常用的基材之一。魔芋葡甘聚糖作为一种非离子水胶体的膳食纤维,因具有良好的加工性能与减肥、降脂、降糖、抗肿瘤、益生元活性等特殊功效,受到国内外研究学者青睐,被广泛应用于保健食品、食品添加剂和食品保鲜剂等加工领域中,具有较大的研究价值。
现有研究表明,KGM在不同条件作用下会形成热可逆和热不可逆两种凝胶结构,热不可逆凝胶结构是KGM在碱性加热条件下脱除乙酰基,通过分子间的氢键作用形成的三维网络结构,其热稳定性好,但在冷冻过程中形成的冰晶易破坏网状结构,导致解冻过程中高度脱水收缩,严重影响产品感官性状;同时单一魔芋葡甘聚糖分子因相互作用力不强,形成的三维网状结构对水的束缚力较弱,导致纯KGM凝胶出现持水性低、弹性较低,硬度小、易塌陷、凝胶强度和稳定性较弱等问题。因此,改善KGM凝胶特性是近年来魔芋凝胶研究的热点。Xu发现不同木薯淀粉均可以提高冻融KGM凝胶的热稳定性和抗脱水收缩能力,且使用木薯乙酰化二淀粉磷酸酯淀粉制备的KGM复合凝胶热稳定性以及抗脱水收缩能力最佳。Dai等制备了KGM/k-卡拉胶凝胶,发现加入改性玉米淀粉可以填充凝胶的网络结构。Li等研究绿豆淀粉、玉米淀粉和甘薯淀粉对KGM凝胶特性影响,结果表明三种淀粉均有利于提高KGM凝胶强度、持水性与粘度。由此可见,KGM与各种植物淀粉协同作用可以显著提升成品的凝胶特性。综上所述,本研究以不同种类淀粉及添加量为因素,深入探究KGM凝胶的品质特点,并利用无量纲化多指标正交试验设计优化KGM/淀粉复合凝胶配比,为魔芋食品产业提供理论依据和技术参考

本研究深入探讨了不同淀粉种类对KGM凝胶感官及质构特性的影响。研究发现,各类淀粉均能改善KGM凝胶感官性质和质构特性,提高凝胶强度和持水性,其中豌豆淀粉对改善KGM凝胶的质构特性、凝胶强度、持水性效果最显著,玉米淀粉在提升凝胶色泽方面效果最佳,而土豆淀粉对改善KGM凝胶感官效果最明显,因此选择豌豆淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉配制KGM/淀粉复合凝胶。通过多指标正交试验设计优化淀粉配方,确定KGM/淀粉复合凝胶最佳配比为玉米淀粉添加量0.5%、豌豆淀粉添加量1.5%、土豆淀粉添加量1.5%。通过扫描电镜对KGM凝胶、单一种类淀粉KGM凝胶、最佳配比的KGM/淀粉复合凝胶的微观结构对比,发现单一种类淀粉KGM凝胶与最佳配比的KGM/淀粉复合凝胶均可提升KGM凝胶网络结构稳定性,但后者的三维结构更紧密,孔径更均匀,褶皱厚薄适中,结构更稳定。本研究表明,添加适量淀粉能解决纯KGM凝胶强度低、持水性弱、结构不稳定等问题,复合淀粉提升效果更佳,但淀粉与KGM在微观层面上相互作用机理尚不清楚。本研究对魔芋凝胶产品的开发与应用提供科学依据,为后续深入探究淀粉对KGM凝胶形成品质的影响机制奠定基础。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2024年第12期,欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。

引用格式齐 慧,易春兰,白菊红,等.不同淀粉对魔芋葡聚糖凝胶特性的影响及复合凝胶的制备[J].天然产物研究与开发,2024,36:2074-2087. Qi H,Yi CL,Bai JH,et al.Effect of different starches on konjac glucomannan gel properties and preparation of composite gel[J].Nat Prod Res Dev,2024,36:2074-2087.


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