中国的魔芋在作为蔬菜和药理应用上已有2000年以上的历史,日本在粮食方面的应用上有1500年以上的历史。现在魔芋的加工在中国及日本已发展成为具有高科技的种植及加工的产业,其产品广泛应用于食品、食品添加剂、医药、化工、石油等行业。魔芋胶是对魔芋精粉进行深加工的产物,其主要成份KGM含量高达90%以上。与魔芋精粉相比,其纯度、细度(100~300目)、粒度更高,溶解速度和形成凝胶反应速度更快、理化性能更为优良,并且它还是一种膳食纤维,在人体不能产生能量,从而广泛用于食品、医药、化工、石油、化妆品、纺织印染等领域。继琼胶,海藻胶,卡拉胶,角叉藻胶,果胶,瓜尔豆胶,槐豆胶,阿拉伯胶,黄蓍胶,罗望子胶等植物胶被美国食品与药品管理局FDA批准作为食品添加剂之后,魔芋胶的粗制品-魔芋精粉也被美国食品与药品管理局FDA批准作为食品添加剂(见美国食品添加剂规范FCC第四版)。
一、卡拉胶与魔芋胶的复配性能
魔芋胶主要化学组成为葡萄甘露聚糖,其中的葡萄糖和甘露糖的分子比约为2:3,因为甘露糖单位的第6位C上有乙酰基,故其水溶液不能形成凝胶,但在稀碱性溶液中水解去掉乙酰基后则可形成有弹性的凝胶。魔芋胶和κ-卡拉胶都是食品工业常用的胶凝剂,但前者必须在2%以上的浓度,pH>9即强碱性条件下才能形成凝胶。除了用量大之外,应用于碱性食品常有咸味和涩味,口感欠佳,不受欢迎;后者在有钾或钙等离子存在时,具有形成凝胶所需浓度低、透明度高等优点,但其凝胶脆性大,弹性小,易出现收缩脱液现象。这些缺陷,在很大程度上影响二者作为胶凝剂在食品工业上应用。将卡拉胶与魔芋胶进行适当复合,在中性偏酸性的条件下,可以形成对热可逆的弹性凝胶,且所形成的凝胶还具有所需胶凝剂用量少、凝胶强度高、析水率低等特点。魔芋胶可全部或部分取代槐豆胶,而获得卡拉胶与槐豆胶混合体所具有的凝胶结构。
总之,魔芋胶和κ-卡拉胶有很强的协合作用,能显著增强卡拉胶的凝胶强度和弹性,减少卡拉胶的泌水性,其作用效果比槐豆胶还强,在食品工业上具有很好的应用价值。
二、黄原胶与魔芋胶的复配性能
魔芋葡甘聚糖是一种复合多糖类,它是由D-葡萄糖和D-甘露糖按2∶3或1∶ 1.6的摩尔比由β-1,4键结合起来的。而黄原胶是由黄杆菌产生的一种阴离子多糖,分子主链由D-吡喃型葡萄糖经β-1,4键连接而成,具有类似纤维的骨架结构,每两个葡萄糖中的一个C3上连接有一个三糖侧链,侧链为两个甘露糖和一个葡萄糖醛酸组成。黄原胶与魔芋胶在溶液中有明显的协同增效作用,共混合胶粘度比同浓度单一胶的粘度有数倍增加或成胶冻状,这种现象称为黄原胶与魔芋胶分子的协效增稠性和协效凝胶性。这主要是因为黄原胶分子的双螺旋结构易和含β-1,4键的多糖分子发生嵌合作用所致。黄原胶和魔芋胶均为非凝胶多糖,但是它们在一定的条件下共混可以得到凝胶和明显的协同增效作用,这就是多糖之间相互作用的结果。利用这种相互作用,使得凝胶强度达到最大值。随着两种多糖共混比例继续增大,凝胶强度又呈下降趋势。这说明了两种多糖共混要有一个合适的比例,才能达到两种多糖分子间协同作用最大可能,凝胶能力最强,表现为凝胶强度最大。
黄原胶与魔芋胶共混所生成的凝胶是一种热可逆凝胶,即加热凝胶可变成溶胶,溶胶室温放置冷却又能恢复凝胶。黄原胶无论在什么浓度下都不凝胶,当与魔芋胶混溶,在共混胶浓度为1%时形成坚实的凝胶。还有研究表明,当黄原胶与魔芋精粉的共混比例为70∶30,多糖总浓度为 1% ,可达到协相互作用的最大值。这种性能既增加了增粘的效果,又降低了胶的使用量。所以魔芋胶与黄原胶两者的复配胶,可以作为增稠剂和凝胶剂,广泛应用于食品和非食品工业。