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1、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
2、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1、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）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%
3、；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
4、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
5、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
6、 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
7、，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11.51.78，白魔芋为 11.69）的葡萄糖和甘露残基通过 （13）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 1
8、9 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。=KDn 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
9、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 39 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。3、增稠性 K
10、GM 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的。1%魔芋精粉溶胶的粘度达数千毫帕斯卡秒（mPas）以上，高的达 20 万 mPas，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 0.020.03%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 910 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。
