多糖对食品物性及功能影响的研究进展_王子朝.pdf

2023 年 2 月第 44 卷第 1 期河南工业大学学报(自然科学版)Journal of Henan University of Technology(Natural Science Edition)Feb.2023Vol.44 No.1收稿日期:2022-03-23基金项目:河南省自然科学基金项目(212300410131);河南工业大学粮油食品学科国家工程实验室/省重点实验室项目(NL2021006);河南工业大学青年骨干教师培育计划(21420116)作者简介:王子朝(1985),男,河南安阳人,博士,副教授,研究方向为多糖及寡糖的结构解析和生物活性探究,E-mail:。多糖对食品物性及功能影响的研究进展王子朝1,2,郑欣欣2,余晓雪2,潘亚萍2,盛丽丽2,张迪2,梁小娜2,王璐21.河南工业大学 国家工程实验室/省重点实验室,河南 郑州 4500012.河南工业大学 生物工程学院,河南 郑州 450001摘要:食品在生产、运输、加工和烹饪过程中存在的一些缺陷限制了其营养与功能,可对食品进行物性改良以改善品质、口感和功能等。相比于物理法、化学法和酶法,添加多糖类亲水胶体是一种安全、高效、方便和快捷的食品物性改良方法。基于多糖在食品物性改良中的应用进行综述,详细介绍了多糖对食品的凝胶性、持水性、乳化性、悬浮性、稳定性、流变性、黏弹性、消化利用等方面的影响,并对多糖在食品物性改良方面所面临的问题及发展方向进行了讨论和展望,以期为食品的品质及功能改善提供理论参考和帮助。关键词:多糖;食品;物性;功能;营养中图分类号:TS201.2文献标志码:A文章编号:1673-2383(2023)01-0126-09DOI:10.16433/j.1673-2383.2023.01.017Research progress on the effect of polysaccharide on physical property and function of foodWANG Zichao1,2,ZHENG Xinxin2,YU Xiaoxue2,PAN Yaping2,SHENG Lili2,ZHANG Di2,LIANG Xiaona2,WANG Lu21.National Engineering Laboratory/Key Laboratory of Henan Province,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China2.College of Biological Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,ChinaAbstract:Recently,more and more studies have verified that the defects in the production,transportation,processing and cooking of food have seriously limited its nutrition and function,and the quality,taste and function of which could be improved by physical modification.Compared with the physical,chemical and enzymatic modification strategies,addition of hydrocolloid polysaccharide is also a safe,efficient,conven-ient and fast food physical modification method.Therefore,this paper reviews the application of hydrocol-loid polysaccharide in food physical modification for enhancing its quality,taste and function.Furthermore,the effects of hydrocolloid polysaccharide on the gelation,water retention,emulsification,suspension,sta-bility,rheology,viscoelasticity,and digestion of food in recent years are introduced in detail.Moreover,the potentially existed problems of hydrocolloid polysaccharide used in food physical modification are dis-cussed,and the developing directions of which are also prospected.It is expected that this work could pro-vide theoretical reference for the improvement of food quality and function.Key words:polysaccharide;food;physical modification;function;nutrition食品品质和安全不仅对人体生命健康至关重要,还会影响到经济发展与社会稳定。然而,食品在生产、运输、加工和烹饪过程中存在的一些缺陷限制了其营养与功能。例如淀粉易回生、pH 值敏感、高黏度和热不稳定等缺点,严重影响了其在生产和生活中应用1-2。当前,食品物性第 44 卷第 1 期王子朝,等:多糖对食品物性及功能影响的研究进展改良的方式主要包括:酶法、化学法和物理法。酶法改良食品物性已经在淀粉工业生产和加工中进行了商业化应用,但酶的专一性和高成本限制了其推广和产业化3。化学法改良食品物性具有快速和高效的特点,但化学试剂的残留以及副产物的产生难免会引起食品安全问题4。物理法改良食品物性作为一种环境友好型改良方法已得到一定程度应用和推广,但物理法改良对能量的利用率较低,在实现大规模处理方面仍存在很大缺陷5。大量研究已经证实,在食品中添加多糖类亲水胶体也是一种较为安全、高效、方便和快捷的食品物性改良方法,例如适当浓度凉粉草多糖(MCP)可提高水稻淀粉(RS)凝胶的短程有序结构和保水能力,进而有效改善 RS 的糊化黏度和凝胶性能,且当 MCP 添加量为 0.1%时,可有效地降低 RS 凝胶网络孔径,使 RS 凝胶的微观结构更加有序6。同时,罗华彬等7发现,在热诱导鱼糜凝胶的形成过程中,添加 1.5%魔芋胶可改善带鱼鱼糜的凝胶品质,由于魔芋胶凝胶可以加固鱼肉肌球蛋白分子因变形伸展、相互交联而形成的鱼糜凝胶网络,进而提高鱼糜凝胶强度。普鲁兰多糖的加入可提高木薯淀粉糊保水能力8。此外,黄原胶具有良好的悬浮性、假塑性和吸水性,可应用在肉制品中以提高产品持水性,进而改善食品品质9。多糖是一类由糖苷键连接而成的高分子化合物,分子量达数万甚至数百万,具有无毒、无害、种类繁多、结构各异等特性10。多糖在自然界中含量十分丰富,按其来源可分为植物多糖、动物多糖、微生物多糖和人工合成多糖。多糖不仅具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、降血糖、调节肠道菌群等生物活性11-12,还可用于工农业生产、环 境 保 护、涂 料 制 作、石 油 开 采 和 饲 料 加工13。此外,多糖在食品工业中也有广泛应用,包括改善食品的稳定性、乳化性、流动性、持水性、延长食品货架期等14。作者就多糖在食品物性改良中的应用进行综述,以期为食品的健康性、功能 性、营养性以 及品质改善 提供参 考 和帮助。1多糖在食品物性改良中的应用1.1凝胶性凝胶的形成可有效改变食品形态及质地,不仅能提高食品的持水力、增稠性、粒子粘结能力等,还可赋予食品黏润、适宜的口感15,典型的凝胶多糖有琼脂、甲壳素、结冷胶、果胶等16。基于多糖的成胶性能,通常可在果冻、果酱、酸奶、发酵乳等制作过程中添加多糖来改善食品的黏性、内聚性、胶着性等性能17。在温度、pH 值、离子强度等理化条件适宜时,向肉制品中添加多糖,多糖与蛋白质间通过氢键、疏水和静电作用而发生交互作用,大分子上部分基团相互连接,可有效改善产品的凝胶性18。Wang 等19发现在果冻加工过程中添加适量大豆多糖后,大豆多糖与大豆蛋白之间通过静电吸引、二硫键、氢键和疏水作用等形成凝胶。Ren 等6研究表明,凉粉草多糖可以改善水稻淀粉的凝胶性能,向水稻淀粉中添加适量凉粉草多糖后,直链淀粉和凉粉草多糖分子间通过氢键和静电相互作用,增强了水稻淀粉-凉粉草多糖凝胶的胶凝性能。Yuris 等20发现,小麦淀粉在 54.8 时开始凝胶化,在热糊冷却时,凉粉草多糖超过 2.3 mg/g 后可形成一个广泛的三维网络,因此得到比小麦淀粉更强的凝胶。鲍佳彤等21发现,添加 0.2%可得然胶的革胡子 鲶 鱼 鱼 糜 凝 胶 强 度 为 实 验 组 内 最 大 值(4 335.69 g mm),可能是可得然胶分子间或分子内形成的氢键和水合作用引起。在一定条件下,阴离子多糖可与肌原纤维蛋白发生静电排斥和空间位阻等作用。例如将卡拉胶和黄原胶复配后添加至肌原纤维蛋白,形成的肌原纤维蛋白凝胶强度和保水性与多糖添加量成正比22。当凝固型酸乳中魔芋葡甘聚糖质量分数在 0.001%0.01%范围内时,由于魔芋葡甘聚糖质量分数较低,少量分子填充进入酪蛋白的凝胶网络结构,对网络结构起到支撑作用,在一定程度上提高酸乳的稠度和凝胶强度等特性23。可得然胶可以显著提高肌原纤维蛋白的凝胶性质,当可得然胶添加量为肌原纤维蛋白浓度 4%时,可得然胶能吸收加热时体系中游离水、增加复合凝胶网络中交联密度,从而形成有序且稳定的三维凝胶结构,使 混 合 体 系 凝 胶 强 度 较 对 照 组 提 高 了235%24。1.2持水性食品原料与水的结合能力决定食品持水性,进而影响食品的香味、色泽、口感和营养等品质。水分的流失将直接影响肉制品的品质,多糖可通过羟基、羧基等官能团与肉制品中水分子形成氢键而增强其持水性25。大豆多糖可使面筋形成更紧实的网状结构,淀粉颗粒通过疏水键聚合、721河南工业大学学报(自然科学版)2023 年阻碍直链淀粉溶出,并提高面筋网状结构的连续性,进而提高其吸水力,当添加量达到 0.75%时,面筋干物质的吸水率达到最大值26。通过傅里叶红外光谱分析,发现凉粉草多糖可促进淀粉颗粒重排和增加淀粉短程顺序值,进而提高淀粉凝胶的保水性6。多糖的加入可有效减少冰淇淋、肉类等食品因冷冻而造成水分流失、口感下滑的现象27。邱 蓝 昊 等28证 实,魔 芋 葡 甘 聚 糖(KGM)质量分数从 0.01%增至 0.1%过程中,搅拌型酸奶的持水性与 KGM 添加量呈正相关,当添加 KGM 质量分数为 0.1%时,KGM 分子链上大量羟基与牛乳蛋白氢键交联,使酸奶的凝胶网络结构更加稳定致密,能更好地包裹水分子,酸奶持水性可达 100%。当可得然胶添加量为肌原纤维蛋白质量 1%4%时,可得然胶在加热过程中吸收凝胶网络中自由水,促进二者之间相互作用以形成更紧凑的三维网络,进而提高肌原纤维蛋白的持水性24。同时,Lee 等29将可得然胶添加到香肠中,改善了低脂和低盐香肠的保水能力。罗华彬等7研究得出,瓜尔豆胶、魔芋胶和沙蒿胶 3 种亲水胶体均能提高鱼糜凝胶的持水性,在热诱导鱼糜凝胶的形成过程中,温度升高,亲水胶体吸水膨胀,水分子被截留在凝胶网络结构中,有效地增强了鱼糜凝胶持水性。彭家伟等30在研究乳酸菌胞外多糖时发现,胞外多糖与环境中水、蛋白质等相互作用可限制乳品的脱水收缩,减少乳清析出,提高奶酪的延伸性和保水性。1.3