J. Future Foods | 黑木耳浆与魔芋葡甘露聚糖复合体系的流变学和凝胶特性研究

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Introduction

黑木耳（Auricularia auricula）是一种可食用菌。黑木耳多糖含量约为78.9%～93.2%。相关研究表明，黑木耳多糖的功能特性优异，如抗氧化、抗癌、免疫等。此外，黑木耳多糖还为黑木耳加工提供了良好的功能特性，包括高黏度和剪切变稀行为，以及形成热稳定凝胶的能力。同时，黑木耳多糖作为功能性增稠剂、乳化剂和稳定剂具有良好的应用潜力。然而，黑木耳多糖的制备过程较为复杂，需要消耗大量的溶剂，生产周期较长，能源消耗大、成本高，这限制了黑木耳在食品工业中的应用范围。

魔芋葡甘露聚糖（KGM）是一种从魔芋块茎中提取的一种天然、非离子的水溶性杂多糖。研究表明，KGM可以吸收自身重量80～100 倍的水，最终表现出高黏度。同时，KGM还具有出色的凝胶特性，即使在较低浓度下也能形成凝胶。KGM通常被用作食品工业中的凝固剂和增稠剂。单一的KGM具有优异的水合能力，但也存在一些缺点。例如，其凝胶质地脆硬，易受阳离子浓度影响，因此限制了KGM在食品工业中的应用。在许多实际应用中，通常会将2 种或多种亲水胶体组合使用，以改变单一亲水胶体在实际生产应用中的缺陷。

吉林农业大学食品科学与工程学院王楠（第一作者）、刘婷婷教授和张艳荣教授（共同通信作者）等以黑木耳全粉为原料，采用高压蒸煮技术，加速细胞壁破坏，促进多糖溶出，制备了一种高黏度的黑木耳胶体，并将其定义为“黑木耳浆”(AAP)。并研究了AAP/KGM复合体系的流变学和凝胶特性；同时对AAP/KGM复合凝胶的结构进行了表征。研究结果为扩大AAP的应用范围、提高产品营养价值和减少食用胶的使用提供了一定理论指导。

Results

AAP/KGM复合体系流变特性

由图1可知，在相同的剪切速率下，AAP/KGM复合体系的表观黏度随AAP浓度的增加而增大。结果表明，AAP可以提高KGM溶液的黏度。

图1 不同浓度的AAP溶液（A）和KGM溶液（B）及不同质量比的AAP/KGM复合体系（C）的剪切速率随黏度的变化

复合体系的幂律模型拟合指数如表1所示。在AAP/KGM复合体系中，随着AAP浓度的增加，体系的稠度系数（K）逐渐增大，流动行为指数（n）先减小后增大，这表明复合体系的假塑性呈现先增大后减小的趋势。当AAP与KGM的质量比为4.8∶1.2时，假塑性最大，这表明此时复合体系的流动性最好。

表1 不同质量比的AAP/KGM复合体系中幂律模型的拟合参数

由图2可知，AAP/KGM复合体系的G′和G"随角频率的增加而增大。在低频区，AAP/KGM复合体系的G′′高于G′，体系以黏性为主；在高频区域，G′和G"曲线在高频区域相交后，G′高于G"，这表明AAP/KGM复合系统此时可以形成凝胶结构。随着AAP浓度的增加，复合体系更加稳定，抗变形能力增强，模量也更大。当AAP与KGM的质量比为4.8∶1.2时，复合体系的G'和G"最大，效果最佳。

图1 不同浓度的AAP溶液（A）和KGM溶液（B）及不同质量比的AAP/KGM复合体系（C）的动态流变性能

复合体系G′和G"随角频率的变化如表2所示。随着AAP质量浓度的增加，AAP/KGM化合物体系的n′和n"均下降，表明复合体系的弹性增强。此外，随着AAP浓度的增加，K'和K"也随之增加。结果表明，AAP的质量浓度对AAP/KGM复合体系的动态流变特性起决定性作用；AAP和KGM交联形成三维网络结构，AAP增强了复合体系中的氢键。因此，AAP显著提高了复合体系的黏弹性。

表2 不同质量比AAP/KGM复合体系的G′和G"随角频率的变化规律

微观结构分析

由图3A可知，KGM凝胶结构主要为一个平面，表面有棒状结构，在SEM下无法观察到三维空间结构。AAP凝胶的微观结构均匀，孔隙呈规则的多边形蜂窝状排列（图3F）。将AAP与KGM结合后，AAP和KGM分子交联形成蜂窝状三维网络结构。随着AAP比例的增加（图3B～E），AAP/KGM复合凝胶的结构发生了显著变化，主要表现为致密的凝胶结构、小的孔隙和更多的连接区域，逐渐增强了三维蜂窝结构。当AAP与KGM的质量比为4.8∶12时（图3E），复合凝胶的微观结构变得致密，显示出连续的纤维状和片层结合的聚集体，表明AAP与KGM具有良好的相容性和交联。复合体系中AAP和KGM分子之间发生了相互作用，形成了良好的凝胶网络结构。

A～F. AAP与KGM的质量比分别为0.0∶6.0、1.2∶4.8、2.4∶3.6、3.6∶2.4、4.8∶1.2和6.0∶0.0。

图3 不同AAP凝胶、KGM凝胶和AAP/KGM凝胶的微观结构（5 000×）

Conclusion

本研究对不同质量浓度AAP溶液和KGM溶液（1.2、2.4、3.6、4.8、6.0 g/100 mL）及不同质量比（4.8∶1.2、3.6∶2.4、2.4∶3.6和1.2∶4.8）的AAP/KGM复合体系的流变学和凝胶特性进行探究。结果表明，AAP在复合系统的动态流变学性能中起决定作用。AAP可以降低复合凝胶的硬度和强度，并能有效提高其水分保持能力。因此，在食品加工中，可以添加适当比例的AAP/KGM复合混合物到产品中，以满足不同产品对黏度、凝胶和水分保持特性的需求，同时提高产品的营养价值。此外，还可以减少食用胶的使用，提高产品质量，扩大AAP的应用范围。

第一作者

王楠，吉林农业大学食品科学与工程学院在读工学博士，主要研究方向为食品科学与工程及粮食油脂及植物蛋白工程。目前已参加吉林省科技厅项目2 项，横向课题1 项，在Food Chemistry、Journal of Future Food等期刊发表学术论文3 篇。

通信作者

刘婷婷，博士，吉林农业大学食品科学与工程学院教授、博士生导师，吉林省第八批拔尖创新人才，国家农业农村部“食用菌加工技术集成科研基地”副主任，“吉林省粮食精深加工与高效利用工程研究中心”副主任，中国菌物学会食用菌采后与加工产业分会常务理事，吉林省营养师协会常务理事，Food & Medicine Homology、Journal of Future Foods期刊编委。主要研究方向为粮油加工副产物高值化综合利用、食药用菌精深加工及其主食化研究。2016年至2017年，在美国佛蒙特大学食品科学与营养研究室进行访问学习。先后承担“十三五”国家重点研发计划、吉林省重点科技攻关、吉林省青年科研基金、长春市科技支撑计划及企业横向合作科研项目29 项；荣获吉林省科学技术一等奖5 项、吉林省科学技术二等奖2 项；在Food Chemistry、Food Science and Human Wellness、Food Packaging and Shelf Life、LWT-Food Science and Technology、Journal of Future Foods、《食品科学》等国内外期刊发表学术论文62 篇；获国内外发明专利81 项；转让专利技术34 项。

张艳荣，博士，现任吉林农业学二级教授、博士生导师。2011年被评为吉林省高级专家，2014年被评为吉林省第十一批吉林省有突出贡献的中青年专业技术人才。兼任吉林省养生保健协会常务理事、《乳业科学与技术》编委。长期从事食品科学、粮食油脂及植物蛋白工程，以及食用菌精深加工领域的研究工作。先后主持及参与国家重点研发计划、国家“863”、国家重大科技支撑、吉林省重点科技攻关、长春市重大科技攻关及与企业横向合作科研课题30余项，获得国家发明专利90余项，现已有37 项专利与专项技术实现成果转让，开发出创新型食用菌、粮油等新产品10余种，为学校获得技术转让费达2260 万元，为企业创造经济效益达亿元以上，有力推动了吉林省食品企业的技术进步。获吉林省科学技术一等奖4 项、二等奖2 项，长春市科学技术进步特等奖1 项，主编及参编农业农村部“十三五”规划、国家出版基金项目丛书等教材及著作5 部，主持起草产品企业标准10 项。在SCI、EI收录期刊及中文重要期刊上发表学术论文110余篇。

Study on the rheological and gel properties of Auricularia auricula pulp and konjac glucomannan compound system

Nan Wang ab , Wenhao Yu ac , Yuetong Chen ac , Tingting Liu ac *, Yanrong Zhang ac *

a School of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

b Key Laboratory of Technological Innovations for Grain Deep-processing and High-effeciency Utilization of By-products of Jilin Province, Changchun 130118, China

c Engineering Research Center of Grain Deep-processing and High-effeciency Utilization of Jilin Province, Changchun 130118, China

*Corresponding author.

Abstract

Recently, researchers have studied the functional components and pharmacological effects of Sanghuang (Inonotus hispidus). Simultaneously, Sanghuang tea, Sanghuang wine, and other series of Sanghuang products are produced accordingly, and the development of Sanghuang related industries demonstrates a rapid development trend. Structurally, these compounds are predominantly polysaccharides, polyphenols, steroids, fatty acids, and other metabolites with antitumor, immune regulatory, sleep improvement, antioxidant, and other pharmacological activities. Among these, the antitumor pharmacological effects of I. hispidus are the most prominent. In this paper, the modern research achievements of I. hispidus were reviewed from the aspects of chemical composition, pharmacological activity, related product introduction, and the application prospects of I. hispidus in the field of health and future foods to offer a reference for making complete use of its healthcare value and sustainable and healthy development of its resources. According to this review, I. hispidus could be a promising bioactive compounds source for health promotion and functional foods development.

Reference:

WANG N, YU W H, CHEN Y T, et al. Study on the rheological and gel properties of Auricularia auricula pulp and konjac glucomannan compound system[J] . Journal of Future Foods, 2025, 5(4): 380-387. DOI:10.1016/j.jfutfo.2024.07.016.

文章翻译由作者提供

编辑：龚艺；责任编辑：孙勇

封面图片来源：摄图网

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