魔芋是天南星科魔芋属单子叶植物纲多年生草本植物,别名“蒟蒻”。魔芋块茎可作为中医药,具有较高的药用、食用价值,其主要功能活性成分是魔芋葡甘聚糖(简称KGM)。因人体不能完全吸收魔芋葡甘露聚糖,过量摄入可能导致腹部不适,如便秘或腹泻。然而,在适量摄入范围内,魔芋葡甘露聚糖有益于健康。
随着人们生活品质的提高,对食品的要求不仅局限于营养供给、口感等基本要求,身材管理、保健、富含活性物质等各种功能性食品需求日益旺盛。魔芋葡甘聚糖在功能性食品中应用广泛,如图下图。
1活性物质运送功能性食品
姜黄素是自姜黄根茎提取的一种多酚类活性物质,不仅具有良好的抗炎和抗癌特性,还可以降血糖、抗氧化、抗凋亡等等。但姜黄素水溶性差、稳定性低,导致其利用率低,因此提高姜黄素的利用率便成为迫在眉睫的事情。研究发现,通过添加魔芋葡甘聚糖可降低乳状液中姜黄素的释放速率,从而进行精准的靶向给药,为人体提供活性物质的精准释放,可用于克服姜黄素作用于人体时的生物利用度低的缺点。
与姜黄素类似,β-胡萝卜素作为一种优良着色剂,具有多种优良的生理功能,如抗氧化性、增强免疫力等,但由于其生物活性易受环境影响,因此极大的限制了β-胡萝卜素的应用。在研究水包油乳液油相中溶解的β-胡萝卜素的释放性能中,通过检测水相中β-胡萝卜素的含量发现,含魔芋葡甘聚糖比不含魔芋葡甘聚糖乳液中β-胡萝卜素的最终释放速率低,且释放速率随魔芋葡甘聚糖含量的增加而降低。
综上所述,魔芋葡甘聚糖可作为活性物质运送和释放的载体,在提高活性物质的生物利用率方面发挥作用。
2身材管理功能性食品
众所周知,除遗传因素以外,环境和生活方式也是导致人肥胖的重要因素,尤其是饮食习惯,理论上来说,减少能量摄入、增加能量消耗是实现能量平衡的主要机制,因此,“管住嘴、迈开腿”也就成了减肥最重要的理论支撑。
低脂食品是减少能量摄入的一种方式,有助于预防肥胖。经由牛奶发酵浓缩而成的奶酪是我国游牧民族的传统食物,不仅味道鲜美、营养丰富、方便携带,受到众多消费者追捧。但其油脂含量高限制了其消费量,低脂奶酪为肥胖和减肥人群提供了一种美食。用0.5%KGM生产低脂加工奶酪,以减少奶酪脂肪含量。脂肪减少改变了加工奶酪的颜色和融化特性,相比于标准样品在28℃即发生熔化,含有KGM或魔芋粉的低脂奶酪没有熔化,显示出更稳定的结构,这为开发更多低脂奶酪制品提供了新思路。
KGM为低热量的固体物质,可用于低能食品生产。利用KGM凝胶性制作的低能量魔芋面条、魔芋凉皮、魔芋蛋糕等,相比小麦淀粉面条,不仅能大量减少人体摄入的能量,而且提供不错的饱腹感。研究证明KGM可以提高餐后短期饱腹感并能维持长期饱腹感,还可以通过延迟胃内食物排空并控制食欲减少食物的摄入,具有良好的控糖和抑制肥胖的效果。
KGM是一种优良的可溶性膳食纤维,有着润肠通便的作用,不仅可用于制备以上减肥产品,可用于解决减肥人群常伴随的便秘问题。
3预防疾病功能性食品
在日常饮食中,摄入足量的膳食纤维可以在一定程度上预防心血管疾病、高血脂、高胆固醇、肥胖症等高发疾病。KGM作为一种优良的水溶性膳食纤维,在预防以上疾病方面也具有一定的功效,KGM类保健产品日益增多。
探究KGM与桑叶粉复配物增强骨密度的功效。研究发现,桑叶粉/KGM可以促进小鼠骨骼生长,增加骨骼中钙的储存量提高骨的质量,具有增强骨密度的功效。此外,桑叶粉/KGM复配物还具有肠道益生性,可显著增大小鼠盲肠壁表面积、盲肠内容物水分及短链脂肪酸浓度,降低盲肠内容物pH、游离氨,抑制盲肠内容物中大肠杆菌的生长,促进双歧杆菌和乳酸菌的增值。探究KGM对小鼠肠道微生物群的保护作用。研究发现高分子量KGM对肠道微生物群具有良好的保护作用,可防止生物体内抗生素扰动。
KGM及其衍生物还具有保肝护肝、调节血脂、抗肿瘤等功效,作为添加剂添加到食品中可制备多功能保健食品。
4其他功能性食品
随着KGM在食品中的应用研究拓展,更多KGM基功能性食品获得推广应用,如降血糖食品、凝胶食品、解酒食品等。
KGM可以增加末梢组织对胰岛素的敏感性,降低对胰岛素的需求,从而调节机体血糖水平。将KGM与大米进行复配得到魔芋重组米,将魔芋重组米分为低中高剂量组,对大鼠进行饲料干预,30d检测空腹血糖值均显著性降低,说明KGM具有优良的降血糖作用。
碱诱导KGM凝胶自古以来就是许多亚洲国家很受欢迎的食品。研究发现,黄原胶(XG)加入KGM凝胶体系中90℃保温2h,然后冷却至室温的方法可使复合凝胶体系凝胶化。复合凝胶的凝胶强度增加明显,黄原胶的加入也降低了复合凝胶在冻融处理过程中的水解率。基于黄原胶与KGM的协同凝胶机理,提出了一种制备高粘弹性乳胶凝胶的简便方法。以乙醇致醉的小鼠为实验对象,发现KGM具有良好的解酒防醉效果,可用以制作“解酒药”投放市场。
结论KGM作为一种天然大分子多糖,在淀粉类食品中添加,可赋予食品更为优异的性能。KGM在活性物质运送、身材管理和预防疾病等功能性食品开发中也已获得应用,可为人类提供更为丰富的功能性食品。
然而,KGM作为一种复合多糖,其结构、功能等在理论界还存在一定的争议,深层价值尚未被人类充分认识及开发。KGM与食品中的主要组分,包括淀粉等碳水化合物、脂肪、蛋白质等大分子的相互作用机制研究尚存在诸多空白,利用各种技术手段探究KGM结构与性能,掌握KGM与食品主要大分子的作用机理,还需继续深入研究。在食品生产实践中,利用KGM的天然功效,开发固态、液态、凝胶、颗粒等多种形态的功能性食品具有广阔市场前景。
参考文献:《魔芋葡甘露聚糖对淀粉性能的影响及其在功能性食品中的应用进展》韩倩等
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