魔芋球茎的化学成分及其葡甘聚糖[整理]
魔芋球茎的化学成分及其葡甘聚糖
一、魔芋球茎的化学成分
魔芋属有170种以上，种不同，其球茎的化学成分也不同，主要的不同在于所含碳水化合物中是以葡甘聚糖(Glucomannan，GM)为主，还是以淀粉为主，因淀粉在许多作物都大量成在，而葡甘聚糖只在魔芋属的一部分种中大量含有，因此前者的经济价值远高于后者。魔芋球茎以含淀粉为主称淀粉型魔芋，以含葡甘聚糖为主，称葡甘聚糖型魔芋，葡甘聚糖和淀粉的含量均居中的称中间型魔芋。魔芋球茎的成分如下:
(一)水分
魔芋鲜球茎含水分78%~88%，依品种、栽培环境、收获期早晚等而不同。日本的品种比中国的含水分较低;凡栽培地空气湿度和土壤含水量高，所栽的魔芋球茎含水量较高，反之则低;挖收过早或较早的比挖收较晚的含水量更高。凡含水分高，干物质含量就相对较低。
(二)干物质 魔芋干物质中的主要成分
、碳水化合物 约占70%~80%以上，其中以葡甘聚糖和(或)淀粉又占绝大部分。1
(1)葡甘聚糖 不同的种含量差异很大，如中国的花魔芋和白魔芋、含葡甘聚糖达50%~60%;田阳魔芋和西盟魔芋含量近50%;攸乐魔芋含葡甘聚糖33%，淀粉38%;勐海魔芋含葡甘聚糖39.8%，淀粉46.1%;疣柄魔芋不含葡甘聚糖，而淀粉含量可达35%~70%。同为花魔芋，不同地区的农家品种的葡甘聚糖含量也有差异，如重庆綦江的花魔芋含量可达59%，而福建屏南、江西景岗山的只有52%;熊绿芸分析贵州不同海拔高度所产花魔芋的葡甘聚糖含量也有差异， 纳雍县补作乡1700m海拔处所产的，含量达60.2%，而纳雍县义忠乡1300m海拔处所产的仅含50.9%。
(2)淀粉 球茎中葡甘聚糖和淀粉含量呈负相关。葡甘聚糖型的魔芋如花魔芋含淀粉12%~20%，白魔芋也含11%左右。熊绿芸分析贵州省不同地区20份花魔芋中，淀粉含量最低的为6.5%，高的达30%，平均为17.8%。
(3)纤维素与半纤维素 二者是构成细胞壁的主要成分，孙远明镜检发现在球茎中还存在有纤维素特化了的纤维细胞。花魔芋球茎干重中含纤维2%~5%。
(4)可溶性糖 不同的种及其地方品种含量有差异，如白魔芋为1.5%(干重)，花魔芋为2.9%，而花魔芋的12个地方品种中，低的仅2.3%，高的达3.8%。魔芋生长期间，种球茎，新球茎，叶中可溶性糖
有蔗糖、果糖、葡萄糖，而有少量甘露糖仅存在于种球茎中，可能是由葡甘聚糖酶解而来。
2、含氮化合物 包括蛋白质、氨基酸和生物碱。
(1)蛋白质和氨基酸 不同的种或不同产地的球茎所含粗蛋白相差较大。熊绿芸测定贵州不同地区20份魔芋材料低者5.25%，高者14.06%，平均8.73%;钱沁测定湖北宣恩花魔芋芋角中粗蛋白含量为5.6%;崔熙测定白魔芋芋角的含量为5.56%，花魔芋为7.61%;孙远明测定綦江花魔芋含量为9.82%。
花魔芋、白魔芋和东亚魔芋中检出17种,18种水解氨基酸，其中水解氨基酸总量，花魔芋芋角为3.75%~10.56%，精粉为1.60%~5.12%，白魔芋芋角为4.79%，东亚魔芋为4.88%。
花魔芋芋角中人体必需氨基酸总量为1.40%~2.85%、精粉为0.35%~1.50%，白魔芋芋角为1.43%。
魔芋球茎中游离氨基酸含量约为粗蛋白含量的5%左右，芋角的含量高于精粉，表明游离氨基酸也主要存在于普通薄壁细胞中。
(2)生物碱 贾成禹报道，花魔芋球茎中生物碱含量(干重)为1%~2%，白魔芋为0.5%~1.0%，并从白魔芋中初步分离出20多种组分;孙远明等测定花魔芋精粉含挥发性生物碱三甲胺，含量为0.128%，还有少量二苯胺;彭晓波、刘勤晋分析花魔芋飞粉中的生物碱为一种5—甲荃咪唑的衍生物;Tona等得到花魔芋球茎的一种生物碱为多巴胺。至今魔芋的生物碱尚未完成清楚。
3、无机成分 魔芋球茎含丰富的矿物质，包括20多种无机成分，其中多种元素对人体健康有益，但不同报道的灰分总量及元素含量差别较大。
(1)灰分 含量为2.63%~7.02%，比薯芋类的马铃薯、甘薯、山药、芋等高0.6倍至数倍;东亚魔芋含量最高，花魔芋居中，白魔芋最低;精粉中灰分含量低于魔芋角，更低于飞粉。
(2)常量元素 人体必需的常量元素有钙、磷、镁、钾、钠、氯、硫等7种。魔芋的钾含量高，属高钾作物，钙含量也较高，但与草酸形成不溶性盐，人体难以吸收，营养意义不大。
(3)微量元素 魔芋球茎所含无机元素种类较多，东亚魔芋含有人体必需或可能必需的微量元素，花魔芋和白魔芋仅缺少矾，个别样品中含有超标的有害元素铅、砷、锡，可能来自土壤。湖北恩施地区一些土壤中含硒量高，所种魔芋富硒。
二、魔芋葡甘聚糖
魔芋葡甘聚糖(Konjac Gluoco-mannan，KGM)是魔芋的主要经济成分。
(一) 结构 魔芋葡甘聚糖的结构由一定摩尔比(花魔芋为1?1.5,1.78，白魔芋为1?1.69)的葡
萄糖和甘露残基通过β(1?3)糖苷链组成的支链，主链上每32个,80个糖残基有一个支链，每条支链有几个至几十个糖残基，主链上大约每19个糖残基上有一个以酯链结合的乙酰基(图9-1)。魔芋葡甘聚糖分子量因魔芋品种、产地、加工
方法
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及原料的贮藏时间不同而变化，一般为20万,200万道尔顿，贾成禹研究，花魔芋为100万道尔顿，白魔芋为110万道尔顿。
图9-1 魔芋葡甘聚糖的化学结构
(二)理化性质
1、流变性 KGM易分散于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。其水溶胶为非牛顿流体，或称假塑性液体，即有剪切变稀的性质。
σ=KDn σ为剪切应力，K为稠度系数，n为流动指数，D为剪切速率。
魔芋葡甘聚糖水溶液的表观粘度随剪切速率的增加而降低。K值和n值是评价魔芋葡甘聚糖质量的两个重要指标，K值越大，n值越小，其质量越优。
2、KGM溶胶的稳定性 KGM溶胶的粘度随着温度的上升逐渐下降，冷却后又上升，但不能回升到加热前的水平。KGM溶胶不能长时间耐80?以上的高温，如KGM溶胶置121?下保温0.5h，粘度下降约50%。
KGM溶胶在pH值3,9之间粘度较稳定。当pH值在11.5以上或3以下时，粘度很快下降，表示溶胶中KGM分子结构及其相互作用发生了变化。
魔芋精粉纯度越高，其溶胶的稳定性越好。经过纯化处理的精粉溶胶可在室温下放置几天，粘度无明显变化，而许多干法生产的精粉，由于含较多的杂质和细菌，其溶胶在30?下，数小时就出现粘度下降，进而发酵变臭。
、增稠性 KGM是一种优秀的增稠剂，这是由于KGM分子量大，水合能力强和不带电荷等特性所决定3
的。1%魔芋精粉溶胶的粘度达数千毫帕斯卡秒(mPa•s)以上，高的达20万mPa•s，几乎比所有天然增稠
剂的粘度高。与黄原胶、瓜尔胶、刺槐豆胶增稠剂相比，它属于非离子型，受食品体系中盐的影响很小。
KGM与黄原胶、淀粉等增稠剂有协同增稠作用。若在1%黄原胶溶液中加入0.02,0.03%的魔芋精粉，其粘度增加2倍,3倍，在食品中应用，可减少增稠剂的使用量，从而降低成本。
4、成膜性 KGM溶液具有良好的成膜特性，其特点是用量低，强度高，透明性好。单一的KGM膜具有水溶性，在碱性加热条件下制成的膜耐水性强，在冷、热水中及酸碱中均稳定。
5、胶凝性
(1)热稳定凝胶 我国传统的魔芋豆腐就属于热稳定性凝胶，而且是不可逆性凝胶。其加工原理是KGM分子链上的乙酰基团若在水中或弱酸条件下能阻止KGM长链相互靠近，不能形成凝胶，而在碱性(pH值9,10以上)条件下，并加热脱去乙酰基团，分子间形成氢链，而使KGM长链互相聚合，形成热稳定凝胶，在200?下都不能破坏其凝胶，故称不可逆凝胶。
2)热可逆凝胶 热可逆凝胶即在形成凝胶后，在常温下保持凝胶状态，当加热时转变为液态。KGM(
(魔芋胶)与黄原胶、卡拉胶、古兰胶等有强烈的协同作用，在一定条件下能形成热可逆凝胶。
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