第８卷第ｌ６期 、，０１．８ Ｎｏ．１６ 南方农业 Ｓｏｕｔｈ ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ２０１４年６月 Ｊｕｎｅ２０１４ 张雪梅，张玲，高飞虎，唐偬雨．魔芋葡甘露聚糖的结构及改性研究进展［Ｊ］．南方农业，２０１４，８（１６）：４１－－４２，５３ 魔芋葡甘露聚糖的结构及改性研究进展 张雪梅，张玲※，高飞虎，唐偬雨 （重庆市农业科学院农产品贮藏加工研究所，４０１３２９） 摘要介绍魔芋葡甘露聚糖的结构研究及改性研究的现状，指出魔芋葡甘露聚糖研究中的存在的问题， 最后展望了其发展前景。 关键词魔芋葡甘露聚糖；化学结构；改性；研究进展 中图分类号：￥６３２＿３文献标志码：ｃ文章编号：１６７３－８９０Ｘ（２０１４）１６－０４１—０３ 知网出版网址：ｈ印： ｗⅥ州ａ１ｌｄ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／５０．１１８６．￥２０１４０７２５．１５０５．０１２．ｈｍａｌ网络出版时间：２０１４／７／２５ １５：０５：３０ 魔芋葡甘露聚糖（Ｋｏｎｊａｃ Ｇｌｕｃｏｍａｒｍａｎ，简称ＫＧＭ） 原有基团，从而达到其性质变化的目的。近年来，相 是魔芋块茎中所富含的复合多糖，魔芋成熟后其ＫＧＭ 关研究工作者对ＫＧＭ的改性做了大量的研究，归纳起 可达到１０％－３０％。魔芋葡甘露聚糖具有多种优良的特 来，其改性方法主要有以下几种。 １共混改性 性，如凝胶性、可食用性、成膜性等，故在食品、医 ２．药、化工等各个生产领域有着广泛的用途［１］。但魔芋葡 共混改性可以改变ＫＧＭ分子内的氢键，形成分 甘露聚糖具有溶解度低、流动性差等特性，其应用受到 子间的空间网络结构，从而呈现一些独特的性质。Ａｌｉ一定的口Ｉ４］。近年来，许多学者对ＫＧＭ改性进行了 ｓ＿Ａ．等将葡甘露聚糖与海藻酸钠、黄原胶共混后，其 魔芋葡甘露聚糖与蛋白质、壳聚糖、淀粉等物质进行 共混，可明显改善膜的透明度、吸水性、透水性等Ⅲ 。 此外，魔芋葡甘露聚糖还可以与合成高分子材料共 深入地研究 】。ＫＧＭ结构具有可以化学修饰的官能 沉降速度与未共混相比发生了改变 。有研究人员将 团，并且能与其他组分共混，可生物降解。 １ 魔芋葡甘露聚糖的结构研究 ＫＧＭ的结构特点为其改性提供了可能性。ＫＧＭ是 混，获得功能性材料。由Ｄ一葡萄糖和Ｄ．甘露糖通过１３－１，４－吡喃糖苷键结合的 ２．２化学改性 杂多 ，研究认为在主链甘露糖的ｃ３位上存在着通过 支链，支链只有几个残基的长度 。不同来源的ＫＧＭ， 由ＫＧＭ的结构可以看出，ＫＧＭ的分子链中含有 化、接枝等化学改性处理使其分子结构发生变化，从 Ｂ．１，３键结合的支链结构，每３２个糖残基上有３个左右 乙酰基团和大量的羟基，可对其进行脱乙酰基或酯 其甘露糖和葡萄糖比值不同，常见的ＫＧＭ其比值为 而改善ＫＧＭ的溶解度、水溶胶的黏度、透水性、透明 １．５～１．７。目前，有关ＫＧＭ详细的结构分析仍在进行 度及稳定性等性能，扩大其应用范围。２．２．１脱乙酰反应 中，主要是利用计算机程序模拟其构象进行研究。 ＫＧＭ主链上具有大量的乙酰基，可在微碱性条 ２魔芋葡甘露聚糖的改性研究 收稿日期：２０１４—０４．０３ 件下脱掉乙酰基团。研究表明ＫＧＭ脱乙酰基后，其 明显增强 ；林晓艳等研究显示在ｐＨ＝１０的条件下 ＫＧＭ的改性主要就是通过引入新基团或者改变 力学性能、耐折度、耐水性等都显著提高，综合性能 基金项目：重庆市农业科学院基本科研业务费项目“不同改性处理对魔 芋葡甘露聚糖特性的影响”（２０１３ｃｓｔｃ－ｊｂｋｙ－００５１３）。 作者简介：张雪梅（１９８４一），女，四川大竹人，硕士，助理研究员， 研究方向为农产品贮藏与加工。 ※为通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：１６２４４２９１＠ｑｑ．ｔｏｍ。 时，１ ｇ／ｌＯ０ ｍＬ的葡甘露聚糖所成膜的抗张强度与和 耐折度与未改性膜相比均有所提高【ｌ 。 ２．２．２羧甲基反应 ４１ 张雪梅，张玲，高飞虎，唐偬雨：魔芋葡甘露聚糖的结构及改性研究进展 将ＫＧＭ上的羟基进行先碱化后醚化就叫做羧甲基 变ＫＧＭ的空间结构，使长的ＫＧＭ分子水解为短的ＫＧＭ 化改性。研究表明在碱性条件下，ＫＧＭ与一氯乙酸进 分子，即使ＫＧＭ多糖部分地转化为低聚糖或寡糖。目 行反应，所得羧甲基魔芋葡甘露聚糖溶胀速率快，黏 前，国内外主要针对ＫＧＭ酶解的工艺及机理进行研究，而对降解后的低聚糖进行改性研究较少 。相关研 度明显增加 。 ２．２－３交联反应 究认为对降解后的低聚糖或寡糖进行改性研究将成为 由于分子中存在多个活泼的羟基，ＫＧＭ可与多 ＫＧＭ生物改性研究的新方向。种交联剂发生交联反应。ＫＧＭ交联的形式包括有酯化 交联、酰化交联和醚化交联等。研究人员将～氯乙酸 和ＫＧＭ反应后用环氧氯丙烷进行交联，能有效地吸附 ３问题与展望 ＫＧＭ的溶解度低、流动性差等特性在一定程度上 Ｃｕ２＋、Ｐｂ 和Ｃｄ ｌ。用三氯氧磷对ＫＧＭ进行交联反 了其应用范围，通过各种改性方法可有效克服这 应，改性后其成膜性、耐水性、抗剪切性、抗菌性均 些问题。有关改性魔芋葡甘露聚糖的研究已有较多的 有显著提高 。 ２．２．４酯化反应 报道，但仍有一些问题没有研究清楚，￣ＩＪＫＧＭ的生物 降解是如何进行的。另外，由于各项研究基本还停留 将魔芋葡甘露聚糖在适宜条件下与磷酸盐、没食 在实验室阶段，与实际应用还有一定的距离，若要实 子酸、黄原酸、水杨酸钠等酸、酸酐反应，从而生成 际应用还需要对ＫＧＭ及其衍生物作进一步的研究，以 相应的酯化产物。用乙酰化的没食子酸对ＫＧＭ进行酯 达到理想的效果。今后，有关ＫＧＭ的改性研究主要应该以其结构 化改性，改性后ＫＧＭ的稳定性和黏度均增加 。尉芹 等用苯甲酸对ＫＧＭ进行酯化改性，改性后其黏度提高 为理论基础，探讨更深层次的机理问题，对其进行改 了２倍以上，并且具有良好的抑菌效果，其稳定性、成 性，拓宽应用范围；加大ＫＧＭ与其他胶的共混研究，膜性也有了较大改善 。 拓宽共混膜在食品保鲜领域和环保材料的应用；研究 ＫＧＭ与大豆分离蛋白和胶原蛋白等材料复配，拓宽其 ２．２．５接枝共聚 ＫＧＭ分子链上含有“一ＯＨ”和“・ＣＨ３ＣＯ．”基 在化妆品行业的应用；通过生物改性制备低聚糖，拓 团，可与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯等 宽其在动物饲料领域的应用。单体进行接枝共聚反应，形成接枝共聚物。将这些高 分子单体接枝到ＫＧＭ上，所得的材料兼备两者的优 参考文献 我国塑料工业现状及发展［Ｊ］．当代石油石 良特性。将ＫＧＭ与乙酸乙烯酯进行接枝共聚反应，所 ［１］丁言行．得到的改性材料不溶于水，且具有较低的玻璃化转变 ＫＧＭ与丙烯酸丁酯接枝共聚进行了研究，结果表明接 化，２００２，１０（１）：１５—１８． ２］徐秋兰，庞杰．魔芋葡甘聚糖特性及其在食品中应 温度、低的熔融温度和良好的热塑性口…。刘慧君等对 ［用［Ｊ］．粮食与油脂，２００３，（７）：４６—４７． 孙远明，雷红涛，等．可食性魔芋葡甘聚糖耐水 枝共聚物水溶胶的黏度和对热、对酸碱的稳定性都有 ［３】杨君，耐高温复合膜的制备及性能研究［Ｊ］．农业工程学 很大的提高口”。 ２．２．６氧化反应 报，２００２，１８（３）：１０６一ｌ１２． ４］陈彦，林晓艳，罗学刚．可食性魔芋葡甘聚糖薄膜物 利用氧化剂对葡甘露聚糖进行氧化反应，选择不 ［同的氧化体系，可以得到不同氧化程度的ＫＧＭ衍生 白，糊液黏度低且透明性、稳定性和成膜性好，其原理 是ＫＧＭ经氧化后引起解聚，从而产生低黏度分散体， 同时引进羰基和羧基，使其糊液黏度稳定性增加口 。 ２．３生物改性 其生物改性主要是酶法改性，利用甘露糖酶等酶改 ４２ 理特性研究［Ｊ］．膜科学与技术，２００３，２３（６）：１４—１７． ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｆｏｒ ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｐｕｒｐｏｓｅｓ［Ｊ］． Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ０ｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃ Ｓ ａｎｄ ５］Ａｌｏｎｓｏ—Ｓａｎｄｅ Ｍ．Ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ，ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ 物。氧化魔芋葡甘露聚糖（ＯＫＧＭ）与ＫＧＭＳＨ￣Ｌ，颜色洁 ［Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，２００９，７２（２）：４５３—４６２． ［６］Ｚｈａｎｇ Ｙｑ，Ｘｉｅ Ｂｊ，Ｇａｎ Ｘ．Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ （下转第５３页） 第８卷第１６期 南方农业 ２０１４年６月 、ｂｌ＿８ Ｎｏ．１６ ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｊｕｎｅ２０１４ 人员进行技术培训，并积极参与生产实践。 了多种努力，但类似问题仍然或多或少的存在。因此 ３．４提高资金投入回报率 一定要以市场为导向，以提高经济效益，增加农民收 仁义镇主要是打造生态休闲观光的现代农业，政 入为中心来加强园区的建设。园区建设必须适应市场 府在基础设施和土地流转方面的投，通过机械化 经济的要求。市场需求是科技发展的动力，园区应以 操作、集约化经营以及现代管理的模式，使得园区在 市场需求来确定引进技术项目和推广规模，突出产业 产业结构调整、新技术推广、新产品增加以及农村劳 特色，达到高回报的目的。 动力就业等社会效益和生态效益方面得到很大提高， （责任编辑：敬廷桃） 但园区的经济效益增加都比较小。虽然仁义镇已经做 （上接弟４２页） ｏｆ ｋｏｎｊａｃ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ［Ｊ］． ［Ｊ］．食品研究与开发，２００６，７（７）：４—６． Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２００５，６０（１）：２７—３ １． ［１６】Ｎｉｕ Ｃ Ｍ，Ｗｕ Ｗ Ｈ，Ｗａｎｇ Ｚ，ｅｔ ａ１．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆｈｅａｖｙ ［７］Ｎｉｓｈｉｎｗｉ Ｋ．Ｋｏｎｊａｃ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ，ｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ ｅｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ ｉｎ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ［Ｊ］．Ｇ Ｄｏｘａｓｔａｋｉｓ ａｎｄ Ｖ，２０００：３０９— ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｋｏｎｊａｃ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ３３０． ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００７，１４１（１）：２０９—２１４． ［８］Ｋ Ｋａｔｏ，Ｋ Ｍａｔｓｕｄａ．Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ［１７】张升晖，宋新建．魔芋精粉的交联化学改性研究［Ｊ】＿ ｏｆ ｋｏｎｊ ａｅ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ 食品工业科技，１９９９，２０（６）：１９—２１． Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８９，３３：１４４６—１４５１． ［１８］张佳琪，姚开，贾冬英．没食子酸对魔芋葡甘露 ［９】许时婴，钱和．魔芋葡甘露聚糖的化学结构与流变 聚糖的酯化改性研究［Ｊ】．天然产物研究与开 性质［Ｊ］．无锡轻工业学院学报，１９９１，１０（１）：ｌ一１２． 发，２００９，２ １（２）：２８３—２８６． 【１０］Ａｌｉ Ｓ Ａ，Ｓｈｉｒｌｅｙ Ａ，Ｇｏｒｄｏｎ Ａ Ｍ．Ａｎ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ［１９］尉芹，宁德鲁，陈云海，等．苯甲酸对魔芋精粉化学改 ｕｌｔｒａｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｅｒｎａｒｙ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ 性的初步研究［Ｊ］．云南林业科技，１９９８，（２）：５３—５７． ｋｏｎｊ ａｃ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｄｉｕｍ ［２０］张正光，罗学刚．乙酸乙烯酯对魔芋葡甘聚糖的热 ａｌｇｉｎａｔｅ ａｎｄ ｘａｎｔｈａｎ ｇｕｍ［Ｊ】．Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ 塑改性［Ｊ］＿化工进展，２００８，２７（４）：５９０—５９４． ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２０１０，８１（１）：１４５—１４８． ［２ｌ】刘惠君，谢笔钧．魔芋葡甘聚糖・丙烯酸丁酯 ［１１］Ｊｉａ Ｄ Ｙ，Ｆａｎｇ Ｙ，Ｙａｏ Ｋ．Ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｂａｒｒｉｅｒ ａｎｄ 接枝共聚反应的研究［Ｊ］．华中农业大学学 ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ・—ｔｉｅｓ ｏｆ ｋｏｎｊ ａｃ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ－－ 报，１９９２，１１（３）：２８４—２８８． ｃｈｉｔｏｓａｎ－ｓｏｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｉｓｏｌａｔｅ ｅｄｉｂｌｅ ｉｆｌｍｓ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ ａｎｄ 【２２］吴波，陈运中，徐凯，等．魔芋葡甘聚糖的氧化改性及 ｂｉｏｐｒｏｄｕｃｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００９，８７（１）：７—１０． 其性质研究［Ｊ］．粮食与饲料工业，２００８，（５）：１５—１６． ［１２】李斌，谢笔钧．魔芋葡甘聚糖中乙酰基对其 ［２３］Ｃｈｅｎ Ｚ Ｇ，Ｚｏｎｇ Ｍ Ｈ，Ｌｉ Ｇ Ｊ．Ｌｉｐａｓｅ ｃａｔａｌｙｚｅｄ 链结构及膜性能的影响［Ｊ］．粮食与饲料工 ａｃｙｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｋｏｎｊａｃ ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ ｉｎ ｉｏｎｉｃ 业，２００５，（１０）：２１—３１． ｌｉｑｕｉｄｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ［１３】张升晖，吴绍艳，辛厚豪．脱乙酰基魔芋葡甘聚糖可 Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，８１：１２２５—１２３１． 食性膜材料研究［Ｊ】．食品科学，２００６，２７（１）：５４—５７． ［２４】祁黎，李光吉，宗敏华．酶催化魔芋葡甘聚糖的可控 ［１４］林晓艳，陈彦，罗学刚．魔芋葡甘聚糖去乙酰基改性 降解［Ｊ］．高分子学报，２００３，（５）：６５０—６５４． 制膜特性研究［Ｊ】．食品科学，２００２，２３（２）：２１—２４． （责任编辑：敬廷桃） ［１５】汪超，汪兰．魔芋葡甘聚糖羧甲基化改性方法研究
