刘亚丽 胡国华 华东理工大学

    菊糖，也可称为菊粉，是由D- 呋喃果糖分子以β-(2，1)  糖苷键连接而成的果聚糖， 每个菊糖分子末端以 α-（1,2）糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合程度通常为2~60，一般平均为10，其终端为葡萄糖单位，分子式可用GF_n表示，其中G为终端葡萄糖单位，F代表果糖分子，n则代表果糖分子数，平均分子量在 5500 左右。当聚合度较低时(DP=2～9)可以称为低聚果糖。

一 、菊糖的生产加工工艺

工业上菊糖主要从菊芋或菊苣块茎中提取。这两种植物来源丰富，菊糖含量高，占其块茎干重的70％以上。菊糖的生产工艺比较简单，  主要包括提取、 纯化和干燥等三个基本过程。 

（一）提取

菊糖提取一般采用热水浸提，优点：操作简单，对仪器设备要求不高。缺点:：对于分子质量较大的多糖和酸性多糖，其在热水中溶解度较小，致使热水提取多糖不彻底，且提取时间长、效率低、多糖得率较低，一般所得菊糖得率在原料干重的50%左右。

近年来发展起来的超声、微波、酶法、碱法、有机溶剂法提取等新技术，有效的提高了菊糖的提取效率。超声提取具有耗时短、得率高、易操作、无污染等优点。且可使最终提取率较传统水热法提高20%左右。提取条件为：在超声波工作频率 20~25KHz 下，超声料液比为 1：25，超声时间为 20min，超声功率为 400w，且无需加热，菊糖的超声浸提法提取率达到 95.41%。菊糖利用酶，通过控制水解条件，能够分别水解成为低聚果糖、果糖浆甚至结晶果糖。相较于传统果糖制品浸提法的时间长、效率低、能耗大等缺点，复合酶法处理可以提高多糖的提取率，减少能源消耗，缩短提取时间，成本低廉，工艺简单。

（二）纯化

菊糖粗提取液中常含有蛋白质、果胶、有机酸、纤维素、色素及各种矿物质盐等杂质及其他成分，使颜色混浊，如不经纯化则制得菊糖颜色深、易结块。除杂净化的常用方法有：盐析法、萃取法、膜分离法、沉淀法、结晶法和色谱法等 。 

通常采用的方法是石灰乳一磷酸先进行预处理除杂，再采用活性炭法、H₂O₂法和树脂法脱色， 可以有效去除杂质,从而达到最终纯化菊糖提取液的目的。 采用超滤膜也可对菊糖液进行纯化， 效果很明显， 同时使用不同孔径大小的超滤膜， 还能将不同聚合度菊糖溶液进行分离， 以满足不同菊糖产品要求。

二、理化性质

纯菊糖为白色无定形、易吸湿的粉末，商品菊糖由于含有少量果糖或双糖而略带甜味，熔点为 178℃，比重为 1.35 ，平均分子量约1 600 Dalton。它在水中的溶解度因温度不同而不同，在10℃约6g/(100 mL H₂O)，而90℃时约35 g／(100 mL H₂O)，在正常条件下菊糖易分散于水中。由于吸水性强，易于结块。在菊糖中混入砂糖或淀粉，可使菊糖速溶化，从而改善它的分散性。

1、凝胶性

 菊糖凝胶属于典型的粒子凝胶结构，当胶体分子的亲水基（-OH，-COOH 等），吸持一定量的水份而形成水合作用，水作为溶剂分子覆盖其上形成水化层，同时，胶体分子的非亲水基（-CH₃、-CH₂等）产生分子间的相互吸引力。将单一胶粒形成线状分子并进而聚集成束状胶团。当凝胶从溶胶状态转为凝胶状态时，个别胶粒失去随意行动的能力，胶团与胶团之间开始结合成许多长链，长链逐渐相互交错，无定向地组成结、组成带和组成网，构成复杂的三维网络，即极为复杂的组织骨架。由于网络交界处形成很多空隙，并吸附大量的水分子，体积也随之膨胀变大，在一定条件下形成一种柔嫩、透明、光滑的冻胶状态。这种凝胶具有与奶油相似的口感和质地，能够改善食品组织状态，可以取代油脂作为代用脂用于低脂食品的生产。

2、菊糖的水溶性

菊糖微溶于冷水，易溶于热水，溶解度与温度呈正相关。菊糖的溶解度受其聚合度的影响较大。通常长链菊糖比短链菊糖更难溶于水。不同的分子构象也会影响到菊糖的水溶性。由于菊糖的分子构象有 α，β 和 γ 三种形式，因此虽然它们具有相同的组成，但在一些物化特性上存在显著差异。例如：在 40℃时，β-菊糖溶解度比 γ-菊糖高 8 倍。这种水溶性差异是由分子内和分子间氢键引起的，γ-菊糖溶解度低可能是由于含有较多分子内氢键。

3、菊糖稳定性

菊糖具有较强的热稳定性，在 100℃下加热也不分解。当菊糖溶液体系pH>4 时，菊糖不易发生水解；菊糖溶液体系 pH<4 时会被缓慢水解为果糖和葡萄糖，而在高温下则可水解，由于 “自由水” 的缺乏，菊糖的凝胶态相当稳定，不易水解，即使在酸性或高温的条件下凝胶性能也十分稳定。

4、菊糖吸湿性

菊糖由于有较强的吸湿性，具有结合自由水的能力，从而有利于水分活度的降低。其吸湿性可被用于延缓食品加工中的水分蒸发，延长食品货架期，防止产品变味和增加保质期。

5、膳食纤维功能

菊糖作为一种膳食纤维可通过吸附肠道内脂肪，形成脂肪–纤维复合物随粪便排出，有助于血脂水平的降低；菊糖黏度高，导致肠粘膜厚度增加，抑制肠道对葡萄糖的吸收，从而降低血糖；菊糖在胃中不易被消化，以完整的形式到达大肠被双歧杆菌所利用，刺激双歧杆菌增殖，提高双歧杆菌活力，发酵产生的乳酸和短链脂肪酸还使大肠内 pH 值下降，不仅抑制大肠内不耐酸的病源菌生长，如沙门氏菌等，改善肠道环境，减少肠道内腐败物质的产生，还使得菊糖与矿物质元素形成的复合物水解，释放出大量金属离子，从而更有利于生物吸收；菊糖在结肠中发酵后，使得微生物菌群产气量提高，促进肠道蠕动，缩短了粪便在肠道中的停留时间，减少水分吸收量，有效预防便秘。

三、在食品中的应用

菊糖作为一种天然食品配料，其开发应用在国内外食品界已日渐成熟，已在乳制品、面包、饮料、糖果和调味料 等食品加工领域得到了大规模的使用。在中国，随着人们对健康的重视，菊糖的应用范围也在不断扩大。卫生部于 2009 年 3 月正式批准菊糖作为一种新资源食 品，允许在食品工业中使用。

1、 低脂食品

菊糖是一种优良的脂肪替代品，当与水完全混合后回形成一种奶油状结构，这使其容易在食品中替代脂肪，并提供光滑的口感、良好的风味。可把脂肪替代成纤维，增加产品紧密及口感并能稳定提高乳化的分散性，在人造黄油、咖啡伴侣、冰淇淋、巧克力、涂抹食品加工可代替30~60%的脂肪，以减少热量摄取，有利人体健康。

2、高纤维膳食

菊糖在水中有较好的溶解性，这使它能与水性系统相结合，含丰富的水溶性膳食纤维，而不像其他纤维产生沉淀问题，使用菊糖作为纤维配料十分方便，并能够使感官特性有所改善，它们能帮助人体获得更平衡的饮食，因此可做高纤维食品配料。

3、乳制品以及饮料

在配方奶粉、奶片、酸牛奶、乳饮料、 液态奶中添加菊糖2~5%，不仅使产品具有膳食纤维和低聚糖的功能之外，还可以增加稠度，提高人体对钙质的吸收，赋予产品更浓的奶油口感、更好的平衡结构和更饱满的风味。 菊糖可以可以掩盖苦涩、改善口感，提高钙、镁、铁等的吸收，广泛应用于高纤维果汁饮料、功能性饮料、运动饮料、植物蛋白饮料和果冻类食品中，使饮料风味与质地得到大幅改善。

4、 焙烤制品

在焙烤制品中加入菊糖，用于发展新概念面包，如益生源面包、多纤维白面包甚至多纤维无谷蛋白面包。菊糖能够增加面团稳定性、调整水的吸收、增加面包体积、提高面包瓤的均匀性及成片能力。

5、保健食品

菊糖在人的肠道能被有益菌利用，特别是能使双歧杆菌增殖5~10倍，同时有害菌会显著减少，改善人体菌群分布，促进健康，菊糖已被列为重要的双歧杆菌增殖因子。菊糖可作为原辅料和载体（肥胖、糖尿病、便秘等健康食品）。菊糖可以作为配料或者功能性因子用于保健食品或者功能性食品中，它对降血脂、改善肠道菌群、促进钙质、矿物质吸收等有一定的作用。

6、其他食品

据研究，用微生物酶水解菊糖，可以制取高果糖浆，或者用内切菊糖酶水解菊糖生产低聚果糖，得到的产物单一，且果糖纯度高。也有人采用微生物发酵法，使菊糖发酵成酒精，不仅增加了酒精的生产途径，还扩大了菊糖的应用范围。

四、菊糖的应用前景

菊糖作为一种安全较高的食品添加剂，已经广泛应用于食品、饲料、生物、化工等工业领域中。 并且作为膳食纤维也已被大众接受，并被FDA批准进入美国市场。在未来发展方面：一是优化制取工艺；二是深入研究菊糖凝胶形成条件、菊糖凝胶质构和流变性能，以扩大其应用范围；三是进一步研究其药理学价值。

                            ——摘自《功能性食品胶》（第二版，2014年，胡国华主编），有删节