优秀的功能性食品原料-菊粉，在食品开发中的应用如何

菊粉（Inulin）是由果糖经β （2→1） 键连接而成的线性直链多糖?末端常带有一个葡萄糖，聚合度DP通常为2～60之间，菊粉实际上也是多种不同聚合度果聚糖的混合物。菊粉的功效有调节肠道微生物群落结构；调节血糖水平；减肥；改善便秘；促进矿物质的吸收；降血脂；减少患癌风险和提高免疫力等，已作为膳食纤维、益生元、脂肪及糖类替代品、质构与口感的改良剂等被广泛应用于乳制品、面制品、肉制品和饮料等食品加工中。

一、在乳制品中的应用

菊粉作为一种优良的脂肪替代物，当与水完全混合后会形成一种奶油状结构，可赋予脱脂乳滑爽的口感。菊粉的加入可以促进人体对乳品中钙的吸收。在酸奶的制作中，添加6%的菊粉会减少乳清析出率，有助于提高酸奶的品质。在羊奶酸奶中添加6%的菊粉所得产品的口感更好。

研究表明，在低脂酸奶中加入菊粉，有利于嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等益生菌的生长和发酵，提高酸奶储藏期中活菌数量。在利用嗜热链球菌与不同乳杆菌或双歧杆菌共同发酵的酸奶中，添加2%~4%的菊粉还能增加酸奶的硬度。

菊粉在凝固型酸奶中合适的脂肪替代水平为40%，在脱脂牛奶饮料中短链和长链菊粉的合适添加量分别为4%~10%和4%~6%。

有研究表明，在利用嗜热链球菌与不同的乳杆菌或双歧杆菌共同发酵的酸奶中，添加2%～4%的菊粉能增加酸奶的硬度[1] 。采用评分法和质地测试仪分析法对菊糖添加量不同的酸奶品质进行分析，结果表明，菊糖在凝固型酸奶中的最佳脂肪替代率应为40%，即菊糖的最佳添加量为2.208%，此时得出的酸奶品质及口感相对最佳[2] 。

于伟[3] 以菊粉为原料，以木糖醇为甜味剂，制得的功能性酸奶的最佳配方为菊粉6%、甜味剂6%、发酵剂2.0%、发酵时间2h。祖新[4] 等将菊粉添加到鲜乳中制作功能性发酵乳，产品最佳配比为黑番茄4%，菊粉5%，白砂糖7%和0.3%的混合菌种。

利用菊粉特殊的营养功能可制成各种功能性乳制品，如在非发酵乳制品中添加低聚果糖，可解决婴幼儿和中老年人易上火和便秘等问题，也有降低血脂和血糖的作用；在脱脂乳中添加低剂量的菊粉，可显著提高非脂肪发酵乳中嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和乳双歧杆菌的生长和寿命；在婴儿饮食中补充一定量富含低聚果糖的菊粉，可以促进体内肠道微生物群更接近母乳喂养水平，并且安全有效。

二、在面制品中的应用

菊粉的外观与小麦粉相似，呈白色粉末状，具有良好的亲水性，吸水后能形成细腻、爽滑的质地。利用菊粉的这些特性可改善面团的加工性能、提高产品品质和营养价值，优化产品的营养结构。

面条品质评判标准明显不同于面包类发酵制品，人们更关注面条的煮制性、拉伸强度、延伸率和黏性。菊粉对面条品质的影响可能主要通过改变面筋蛋白的网络结构和淀粉的糊化与水合程度而起作用的。菊粉的加入能缩短面条的煮制时间，对面条的黏性和膨胀大小无影响；当菊粉添加量不大（＜7.5%）时，面条的煮制损失率变化不明显，但短链菊粉会引起面条吸水性和膨胀度的下降[5] 。

菊粉（长链）的加入能够缩短意大利面的煮制时间，且不影响面条的煮制损失率、吸水性和膨胀度，有利于提高意大利面的品质[6] 。中筋面粉混入菊粉制成面条的干物质吸水率、弹性和咀嚼性几乎不受影响，可制作高膳食纤维面条食品[7] 。

与常见的膳食纤维相比，菊粉的分子质量较小，决定了其具有良好的吸湿性，有利于其参与面筋蛋白网络结构的形成，从而对面包的含水率、瓤硬度、体积和贮存期产生作用。通常菊粉的加入会减小面包的体积，增加面包的含水量和硬度，延长面包的保存期，这也受到菊粉种类与添加量及面粉品质的影响。

菊粉聚合度不高，特别是短链类菊粉，常含有较高比例的低聚果糖和少量的单糖和双糖，在面包的高温焙烤过程中，这些低聚果糖易于发生水解，生成一定数量的还原糖，从而促进了还原糖与氨基酸或蛋白质之间的美拉德反应，引起面包在焙烤时间、外观颜色和风味物质等的变化，最终对产品的感官评价得分和可接受性产生明显影响[8] 。

面团的吸水性、流变特性和发酵特性很大程度上取决于其蛋白质和淀粉的种类与含量，菊粉的加入一方面会降低它们的含量，尤其是蛋白质，这会影响面筋蛋白的网络结构；另一方面菊粉良好的亲水性，特别是短链菊粉吸湿性更强，它们同蛋白质和淀粉存在与水分子的竞争，从而影响蛋白质和淀粉与水分子之间的键合作用以及蛋白质-淀粉之间的作用，部分菊粉分子甚至可能还参与了面筋蛋白的网络结构。因此，不同链长的菊粉及其添加量多少对不同筋度的面团性质影响存在显著区别。

通常随菊粉添加量的增加，面团的吸水性下降，当菊粉添加量不超过3%时，这种下降不明显。菊粉的加入会明显延长面团的形成时间和提高其稳定性，增加面团的抗延伸阻力和黏弹性，但对延伸性、黏着性和黏附力影响不明显，对不同聚合度的菊粉这种影响存在差异。在一定的条件下菊粉可能会提高面团的品质，而在其他条件下菊粉可能会对面团的品质产生恶化作用[5] 。

三、在肉制品中的应用

在肉制品中，菊粉经常被用于替代其油脂或淀粉类物质，以降低产品能量、增加膳食纤维含量和提高产品的营养功能。菊粉部分取代香肠中的油脂，在一定程度上会增加其硬度、黏着性和回复性，降低其弹性、咀嚼性和凝聚性，这主要与脂肪的质地比菊粉凝胶柔软有关。

添加20%菊粉到牛肉丸中可以使其脂肪和反式脂肪酸含量、水分、盐含量、蒸煮损失和红度变量值降低，亮度值和灰分含量增加。用0.2%-3.0%的菊粉取代里昂式香肠中的脂肪，香肠中脂肪含量降低了32%~88%，多汁感变好，肉质粗糙感和硬度下降。

Yilmaz 等[18] 发现牛肉丸中添加5%菊粉可增加肉丸的亮度、硬度、蛋白及膳食纤维含量，增强其香味，同时能降低肉丸的反式脂肪酸含量和蒸煮损失率，但基本不影响其整体口感。

菊粉也可作为鱼肉类制品的冷冻保护剂，研究表明在白鲢鱼鱼糜中添加1.5%的菊粉所制得的产品品质最好，菊粉中的羟基部分可与蛋白质结合，抑制了蛋白质的聚集，羟基中的氢键也可与水分子结合，降低水分子的移动性和可冻结水的含量，抑制冰晶的形成和生长，因此菊粉具有一定的抗冻保护作用。

DOS 等[9] 使用菜籽油、竹纤维和菊粉制成的猪皮乳液凝胶用于鸡肉香肠中可以代替其中50%的猪背脂肪，由于菊粉对肉糜成分的粘结作用和竹纤维的保水能力，处理组产生更加均匀和紧密的蛋白质网络，香肠孔隙比对照组更小。由此可见菊粉有助于在乳化肉制品中产生更致密的微观结构。

GLISIC 等人[10] 发现在干发酵香肠中用菊粉凝胶悬浮液取代16%的猪肉背脂，降低了香肠的弹性、咀嚼性和硬度，增加了香肠的粘附性。

SOUZA 等[11] 论证了菊粉基乙二醇作为脂肪替代品在减脂降盐肉制品中的潜在用途，研究结果发现用含有菊粉的高纤维乳胶替代猪背脂肪后可以得到纤维含量更高、脂肪酸组成较好和不饱和脂肪酸含量较高的产品，新配方产品的脂肪和钠含量分别降低了11%~34%和35%~45%。由此可见菊粉是一种良好的潜在脂肪替代品，可用于开发更健康低脂的肉制品。

Mendoza等[13] 研究发现菊粉的加入可使低脂发酵香肠的硬度变小，弹性增加，质地更为柔软；与传统高脂香肠相比，其多汁感变弱，但嫩度、弹性、黏附性、咀嚼性相近，却有效降低了香肠的脂肪含量及热量值，提高了其营养特性（膳食纤维含量）。

GLISIC 等[10] 研究发现菊粉能显著提高干发酵香肠的可滴定酸度，香肠发酵过程中对照组的乳酸菌数量增加了1.59 log CFU/g，而处理组的乳酸菌数量增加了1.85 log CFU/g，可能是由于菊粉能够促使乳酸发酵而使pH 降低。

ZER 等[14] 研究了菊粉对发酵香肠品质特性变化的影响，研究表明在低脂发酵香肠生产中添加25%的菊粉可降低牛肉脂肪和能量值，丰富膳食纤维，提高香肠货架期。

ZHU 等[15] 研究了菊粉对哈尔滨干香肠弹性口感的影响，通过扫描电镜发现含有高菊粉含量的香肠中形成了致密均匀的凝胶网络，且低场核磁共振结果表明改良香肠的保水能力有所提高，感官评价中改良香肠的咀嚼感也更好。

FERJANI 等[16] 研究发现在鸡肉腊肠中以3%菊粉和3%燕麦纤维复配添加量感官最佳，菊粉含量增加时产品的口感下降，咀嚼性降低。聚合度也是影响产品感官特性的重要因素。

ALAEI 等[17] 使用聚合度较高的长链菊粉配制的鸡肉香肠在颜色、外观和质地等感官特性方面均获得了更高的分数，而菊粉的聚合度降低会对产品的感官参数产生不利的影响，且当菊粉添加量超过25%时，产品的硬度和粘聚性均降低。

ZENY 等[12] 发现添加菊粉的低脂牛肉汉堡的含水量为75%，显著高于对照组的汉堡，这可能归因于菊粉的长链分子结构在烹饪过程中会与水结合会发生凝胶作用而锁住水分。

短链菊粉的抗冻保护效果最好，天然菊粉的抗冻保护效果次之，长链菊粉的抗冻保护效果最差，这可能归因于短链菊粉中一些低分子的糖类更易暴露游离羟基，与水形成分子间氢键，而长链菊粉由于链长，更易发生分子内键合。

四、在饮料中的应用

菊粉易溶于水，当溶液pH大于4时对热相对稳定，因此可广泛应用于各种饮料中。在果汁饮料、功能性饮料、运动饮料、固体饮料、植物蛋白饮料等产品中添加菊粉后，除了可以取代脂肪和砂糖、提高产品水结合能力和增加黏性外，还能赋予产品高膳食纤维含量，提高钙、镁、铁等矿物质的吸收率（>20%），掩盖其苦涩味。

菊粉的添加能增加饮料稠度，解决植物蛋白饮料口感稀薄的问题，使乳脂感更强并给人以柔软的感觉，使饮料风味更浓，质地更好，菊粉促进钙的吸收率可达70%，因此含有菊粉的饮料不仅具有益生元功能，还可促进生长发育和防止骨质疏松。添加菊粉的饮料能明显促进老人的肠道蠕动，增加排便次数13%。

高纤维果汁饮料、功能性饮料、运动饮料、固体饮料、植物蛋白饮料等添加菊粉后，除了可以替换脂肪和砂糖、提高产品的水结合能力、增加黏性之外，还可以增加制品膳食纤维和低聚糖功能，提高钙、镁、铁等矿物质的吸收率20% 以上，并可掩盖苦涩，给人柔软的感觉，使饮料风味更浓、质地更好[19] 。

有研究表明，在脱脂牛奶饮料中添加4% ～10%的短链菊粉或4%～6%长链菊粉，其粘度与全脂牛奶香草饮料的粘度接近[20] 。仝瑛[21] 研制的菊糖复合饮料，其最佳配方为菊花和山楂提取液比为3∶2，蜂蜜4%，白砂糖3%，菊芋菊糖2%，CMC－Na0.1%和海藻酸钠0.05%。

五、在特殊医学用途配方食品上的应用[22]

根据国家标准GB 29922—2013《特殊医学用途配方食品通则》的规定，特殊医学用途配方食品中可以添加一些膳食纤维类的营养强化剂，如低聚糖、多聚糖等。膳食纤维作为可选择性成分指标，上限为0.7 g/100 kJ。特殊医学用途配方食品中常用原料包括：

（1）阿拉伯胶、抗性淀粉、大豆多糖和燕麦纤维等水溶性膳食纤维。该类膳食纤维遇水膨胀，可延长食物在胃内停留时间，减缓葡萄糖在小肠内的吸收；为肠道益生菌提供养分；为结肠粘膜提供能量物质，避免肠粘膜萎缩；吸附有毒物质如胆酸及胆固醇等。

（2）大豆纤维等不溶性膳食纤维，可以软化粪便、增加粪便体积，具有刺激肠蠕动、缩短食糜在肠道内的通过时间，从而起到改善便秘的作用。这些原料都具有膳食纤维的一般功效，但在其他功效方面的特点不太明显。

随着人们对健康的重视，我国对菊粉的开发利用也广泛重视起来，菊粉是非常适合中老年人的一种膳食纤维，尤其对于咀嚼能力有限，肠道功能减退的老年人。无论是针对中老年人群的全营养配方食品、糖尿病全营养配方食品还是肿瘤全营养配方食品等都是运用菊粉的一个理想系统。因此，菊粉在特殊医学用途配方食品中有着良好的应用前景。

六、在其他方面的应用

在豆制品中添加菊粉可改善其凝胶性能和质构特性。将菊粉分别以0%、1%、2%、3%和4%( m/v) 添加到煮熟的浓缩大豆分离蛋白豆浆中，用0.4% GDL 做凝固剂，混合豆浆以恒速( 1℃ /min) 从20℃加热到90℃，或在90℃加热30min 进行凝固。结果表明添加菊粉提高了嫩豆腐的粘弹性，凝胶性 。

研究表明，菊粉对菜籽油具有一定的抗氧化作用，并与VC、柠檬酸等具有协同效应）。在巧克力中，菊粉可以改善其质构和纹理，增加其白度和延长保质期，用菊粉代替蔗糖制作的无糖巧克力具有更好的黏度、硬度和颜色。

添加菊粉的果冻质地更加均匀，风味更好，且营养健康，鲜切水果若经菊粉溶液涂膜处理后，其褐变程度降低，产品的货架期、力学性能和保水性能均有所改善。