CN114751996B - 一种魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及魔芋食品技术领域，尤其是一种魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)制备魔芋溶胶；(2)采用L‑赖氨酸和L‑精氨酸制备氨基酸溶液；(3)将氨基酸溶液加入至魔芋溶胶中，搅拌，静置，水浴加热后制得魔芋凝胶。本发明魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法使用L‑赖氨酸和L‑精氨酸按照一定比例改性魔芋葡甘聚糖，L‑赖氨酸和L‑精氨酸溶液中的氢氧根离子在加热条件下可脱去魔芋葡甘聚糖分子中的乙酰基，形成热稳定性凝胶，并且提升了魔芋葡甘聚糖凝胶的性质。本发明同时改变了的魔芋凝胶制品的生产工艺，以及添加魔芋制品的营养功能。
Description
技术领域
本发明涉及魔芋食品技术领域，具体领域为一种魔芋凝胶的制备方法。
背景技术
魔芋，又名蒟蒻、花梗莲、蒻头、虎掌等。魔芋的主要成分是魔芋葡甘聚糖(KGM)，其具有良好的持水性、流变性、增稠性、胶凝性和成膜性，但是KGM具有溶胀时间长、溶胶稳定性差等缺点。
魔芋葡甘聚糖可通过物理、化学和生物的方法进行改性。其中，魔芋葡甘聚糖加碱处理是如今生产魔芋产品的常见的方法之一，通常加入氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠等碱性试剂对魔芋葡甘聚糖进行改性。
目前，魔芋凝胶食品主要是通过加入氢氧化钙溶液制成，在生产过程中，需要使用柠檬酸漂洗多余的碱，从而将产生大量的酸碱废水，浪费了大量的水资源且易造成环境污染。
因此，如何对现有的魔芋凝胶食品制备方法进行改进，成为了本领域研究人员亟需攻克的难题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，该方法通过碱性氨基酸(L-赖氨酸、L-精氨酸)脱去魔芋葡甘聚糖的乙酰基，并有效提升魔芋葡甘聚糖凝胶的性质。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备魔芋溶胶；
(2)采用L-赖氨酸和L-精氨酸制备氨基酸溶液；
(3)将氨基酸溶液加入至魔芋溶胶中，搅拌至充分混合，静置，水浴加热后制得魔芋凝胶。
其中，所述氨基酸溶液的质量浓度为2％，所述L-赖氨酸和L-精氨酸的质量比为1:1～4:1。
其中，所述步骤(1)具体为，将魔芋胶粉末溶于蒸馏水中，加热使其充分膨胀。
其中，所述步骤(1)中，魔芋胶粉末和蒸馏水的质量比为2.5～3.5：100。
其中，所述步骤(1)中，加热温度为55～65℃，加热时间为30～60min。
其中，所述步骤(3)具体为，取氨基酸溶液加入魔芋溶胶中，搅拌，使其充分混合，将混合物置于培养皿中，静置，将包装好的混合物放置于水浴锅中，加热制成魔芋葡甘聚糖凝胶。
其中，所述步骤(3)中，氨基酸溶液和魔芋溶胶的体积比为1：6。
其中，所述步骤(3)中，静置时间为1～3h。
其中，所述步骤(3)中，加热温度为90～95℃，加热时间为1.5～3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法使用L-赖氨酸和L-精氨酸按照一定比例改性魔芋葡甘聚糖，L-赖氨酸和L-精氨酸溶液中的氢氧根离子在加热条件下可脱去魔芋葡甘聚糖分子中的乙酰基，形成热稳定性凝胶，并且有效提升了魔芋葡甘聚糖凝胶的性质。本发明同时改变了魔芋凝胶制品的生产工艺，以及添加魔芋制品的营养功能。
附图说明
图1为天然魔芋葡甘聚糖、L-赖氨酸及L-精氨酸制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的红外光谱图；
图2为1％、2％、3％、4％、5％的L-精氨酸溶液处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的水分状态分布；其中，KC为空白，KA1、KA2、KA3、KA4、KA5分别为1％、2％、3％、4％、5％L-精氨酸溶液的实验结果
图3为1％、2％、3％、4％、5％的L-赖氨酸溶液处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的水分状态分布；其中，KC为空白，KL1、KL2、KL3、KL4、KL5分别为1％、2％、3％、4％、5％L-赖氨酸溶液的实验结果；
图4为天然魔芋葡甘聚糖凝胶的电镜照片；
图5-图9分别为1％、2％、3％、4％、5％的L-精氨酸溶液处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的电镜照片；
图10-图14分别为1％、2％、3％、4％、5％的L-赖氨酸溶液处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的电镜照片；
图15为不同体积比的精氨酸和赖氨酸处理的魔芋葡甘聚糖凝胶强度结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
涉及到的英文缩写含义如下：
KGM：魔芋葡甘聚糖；
LYS：赖氨酸；
ARG：精氨酸。
一种魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：
先取魔芋胶粉末9g溶于300mL饮用水中，60℃加热30min使其充分膨胀，得到魔芋溶胶；制备质量分数1％-5％的碱性氨基酸溶液(L-赖氨酸和/或L-精氨酸)；
取50mL碱性氨基酸溶液加入魔芋溶胶中(二者体积比为1：6)，搅拌，使其充分混合，将混合物置于培养皿中，真空包装，静置2h，将包装好的混合物放置于水浴锅中，90℃加热2h制成魔芋葡甘聚糖凝胶。
分别采用不同浓度的L-赖氨酸、不同浓度的L-精氨酸、不同浓度及配比的L-赖氨酸与L-精氨酸的混合溶液进行实验。
(1)不同浓度的L-赖氨酸、不同浓度的L-精氨酸制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的质构数据如表1所示。
表1L-赖氨酸和L-精氨酸处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的质构数据
注：a,b,c表示显著性，相同字母表示没有显著性，不同字母表示差异显著。
通过上述结果可以看出，采用L-赖氨酸或L-精氨酸处理得到的魔芋葡甘聚糖凝胶的硬度、咀嚼度随着浓度增加而升高，而弹性和内聚性并无显著降低。而加量在5％时，凝胶的硬度和咀嚼度略有下降。由此可见，采用L-赖氨酸或L-精氨酸处理，可以有效改变魔芋葡甘聚糖凝胶的硬度和咀嚼度。
图1为未脱去乙酰基的魔芋葡甘聚糖、L-赖氨酸及L-精氨酸制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的红外光谱图，可以看出L-赖氨酸及L-精氨酸脱去了魔芋葡甘聚糖分子中的乙酰基，实现了凝胶改性。
图2和图3分别为采用1％、2％、3％、4％、5％的L-精氨酸溶液、L-赖氨酸溶液制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的水分状态分布。从图中可以看出，不同浓度的氨基酸处理后的魔芋凝胶的水分含量不同，对凝胶的保水性有影响。从结果来看，有三种不同的水类型，包括(1)T21(结合水)(1-10毫秒)，(2)T22(固定化水)(100-1000毫秒)和(3)T23(自由水)(1000-2500毫秒)。可以明显地观察到，T22的信号幅度占很大比例，而T21和T23只占很小的比例，这表明T22占据了优势。随着碱性氨基酸的处理，T22比率逐渐降低，并伴随着T23比率的增加，这表明碱性氨基酸可能导致凝胶系统中不同水分子组分的比例发生变化。随着L-赖氨酸和L-精氨酸浓度的增加，T22的峰值出现蓝移现象。T21区的峰数增加。这些结果表明，凝胶形成了更密集的三维网络。
图4为未脱去乙酰基的魔芋葡甘聚糖凝胶的电镜照片；图5-图9分别为1％、2％、3％、4％、5％的L-精氨酸溶液制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的电镜照片；图10-图14分别为1％、2％、3％、4％、5％的L-赖氨酸溶液制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的电镜照片。通过上述照片可以看出，L-精氨酸或L-赖氨酸制备的魔芋葡甘聚糖凝胶结构更加均匀、致密的网络结构。
(2)采用不同浓度及配比的L-赖氨酸与L-精氨酸的混合溶液制备魔芋葡甘聚糖凝胶，混合溶液中氨基酸的总浓度分别设定为1％、2％、3％、4％、5％，L-赖氨酸与L-精氨酸的比例分别设定为0:10、2:8、4:6、5:5、6:4、8:2和10:0。制备的魔芋葡甘聚糖凝胶的强度结果如图15所示。
从实验结果可以看出，在3％-5％的总浓度下，不同体积比的赖氨酸和精氨酸处理的魔芋葡甘聚糖凝胶强度存在较为明显的下降，证明二者在该浓度及配比下存在拮抗作用。而在2％的总浓度下，不同体积比的赖氨酸和精氨酸(尤其是L-赖氨酸和L-精氨酸的质量比为1:1～4:1时)处理的魔芋葡甘聚糖凝胶强度有着明显的上升，说明二者在该浓度及配比范围下存在协同作用。
(3)为突出本发明的有益效果，将采用与赖氨酸、精氨酸的pH值相近的Ca(OH)2、Na2CO3溶液制备的魔芋葡甘聚糖凝胶进行对比。
1％-5％L-LYS的pH约为10.22-10.28，凝胶强度范围在95-178(g)。
1％-5％L-ARG的pH约为11.04-11.36，凝胶强度范围在68-205(g)。
故配置pH为10、10.5、11、11.5的Ca(OH)2和Na2CO3溶液，测定Ca(OH)2和Na2CO3处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的凝胶强度，如表2所示。
表2
注：a,b表示显著性，相同字母表示没有显著性，不同字母表示差异显著。
结合表1及表2的结果可以看出，pH范围在10-11.5时，Ca(OH)2处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的凝胶强度低于L-Lys和L-Arg处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的凝胶强度；pH在10、10.5、11的Na2CO3处理的魔芋葡甘聚糖凝胶的凝胶强度同样低于L-Lys和L-Arg处理的KGM凝胶的凝胶强度。pH为11.5时凝胶强度较高，此时已形成热不可逆凝胶。
由此可见，采用赖氨酸和精氨酸进行处理，可以形成热不可逆凝胶，有效提升了魔芋葡甘聚糖凝胶的性质。而且本发明制备方法提供了新型魔芋产品加工方法。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备魔芋溶胶；
（2）采用L-赖氨酸和L-精氨酸制备氨基酸溶液；所述氨基酸溶液的质量浓度为2%，所述L-赖氨酸和L-精氨酸的质量比为1:1~4:1；
（3）将氨基酸溶液加入至魔芋溶胶中，氨基酸溶液和魔芋溶胶的体积比为1：6，搅拌使其充分混合，静置，水浴加热后制得魔芋葡甘聚糖凝胶。
2.根据权利要求1所述的魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）具体为，将魔芋胶粉末溶于饮用水中，加热使其充分膨胀。
3.根据权利要求2所述的魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，魔芋胶粉末和饮用水的质量比为2.5~3.5：100。
4.根据权利要求3所述的魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，加热温度为55~65℃，加热时间为30~60min。
5.根据权利要求4所述的魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）具体为，取氨基酸溶液加入魔芋溶胶中，搅拌，使其充分混合，将混合物置于培养皿中，静置，将包装好的混合物放置于水浴锅中，加热制成魔芋葡甘聚糖凝胶。
6.根据权利要求5所述的魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，静置时间为1~3h。
7.根据权利要求6所述的魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，加热温度为90~95℃，加热时间为1.5~3h。
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