魔芋葡甘聚糖的研究利用

史麗英

(北京聯(lián)合大學(xué)，北京 100023)

隨著科技的發(fā)展和世界人口的增長以及人們生活水平的提高，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到一些新資源如魔芋的食用及藥用等價(jià)值［1］。魔芋球莖中具有生物活性和生理功能的是魔芋葡甘聚糖(KGM)和生物堿［2］，目前人們研究利用的主要為葡甘聚糖。

1 魔芋葡甘聚糖(KGM)

魔芋干物質(zhì)的主要成分為葡甘聚糖。KGM為白色粉末。魔芋加工后的精粉一般含葡甘聚糖65%以上，提高技術(shù)含量可使精粉中葡甘聚糖含量達(dá)到80%左右。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)魔芋研究課題組的研究人員，利用生化技術(shù)，得到含量達(dá)95%以上的高純度KGM［4］。

魔芋葡甘聚糖是一種天然高分子化合物，具有高吸水性、高膨脹性，溶于冷水后，會(huì)形成一種粘稠的溶膠，可起增稠、乳化和懸浮的作用;若使其pH值小于12.2，則可形成可逆性的凝膠;使pH值大于l2.2并進(jìn)行加熱，則形成一種彈性凝膠，這種特性在其它多糖中是罕見的［3］。

2 KGM的應(yīng)用

利用魔芋提取的葡甘聚糖及其加工產(chǎn)品的研究與開發(fā)已引起農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等行業(yè)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的重視。

2.1 KGM在食品工業(yè)的應(yīng)用

KGM是一種水溶性膳食纖維。它的膠凝性、粘結(jié)性、成膜性、可溶性、增稠性和保水性等特點(diǎn)，使其成為一種天然食品原料、添加劑和保鮮劑。

2.1.1 KGM在食品防腐保鮮中的應(yīng)用

KGM不僅可以用來保鮮果蔬［8］，在肉類的保鮮中也具有良好效果。殷涌光等用KGM和其它物質(zhì)配制成保鮮液噴在鮮肉表面，保質(zhì)期較同等條件下對(duì)照組相應(yīng)延長了6～8d。該法不僅可降低成本，而且沒有凍肉解凍時(shí)所產(chǎn)生的液汁流失現(xiàn)象［7、8、9］。余清、龐杰將一定比例的辣椒紅色素與 KGM 混合，利用KGM的成膜特性，提高了色素的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高食品和飲料產(chǎn)品的質(zhì)量，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的檔次［10］。

2.1.2 KGM在食品添加劑中的應(yīng)用

KGM具有乳化、增稠和穩(wěn)定的性能，有著極高的粘度，是所有天然膠中最高者，且與黃原膠、卡拉膠等有協(xié)同增效作用。將以上幾種食用膠與單甘酯、磷酸鹽等混合可復(fù)配成冰淇淋乳化穩(wěn)定劑，提高冰淇淋、雪糕的抗融能力，改善了冰淇淋、雪糕的口感［6］。丁金龍、孫遠(yuǎn)明等以魔芋膠(微細(xì)化的魔芋精粉)與大豆分離蛋白為試材，發(fā)現(xiàn)魔芋膠與大豆分離蛋白復(fù)配具有明顯的協(xié)同增稠作用;魔芋膠對(duì)低濃度大豆分離蛋白的乳化性能具有顯著的改善作用［11］。

在小麥面粉中加入魔芋膠溶液，可提高小麥面粉的表觀面筋值。由于膠粘性，加有魔芋膠的通心粉、空心面、龍須面、拉面、餛飩皮等，用開水煮后不渾湯。同時(shí)，也由于魔芋膠的持水性，使上述小麥面粉制品口感柔軟，增加了制品的彈性和韌性［6］。

除此以外，作為增稠劑、穩(wěn)定劑，它可用于面包制品、蛋糕、飲料和配制型酸奶等食品生產(chǎn)中［7］。

2.2 KGM在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用

高純度KGM在醫(yī)藥上可作為藥品的新資源，還可作為藥物的載體、填充劑、外科敷料、粘合劑、緩釋劑等。

2.2.1 KGM在減肥、降血糖、抗癌、降血脂方面的應(yīng)用

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS20.0軟件包進(jìn)行分析。計(jì)量資料用表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，采用Pearson相關(guān)系數(shù)等分析數(shù)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

KGM本身是一種低熱能、高膳食纖維的天然食品，在進(jìn)食后KGM吸水膨脹后使人產(chǎn)生飽腹感，每次進(jìn)食量不會(huì)過多。且KGM在胃中不被消化，進(jìn)入腸道后被消化并能促進(jìn)腸系酶類的分泌與活化［3］，增加腸道的功能，并能抑制小腸對(duì)水分的吸收及腸壁水分被吸收進(jìn)腸道，起到通便作用。KGM通過與谷類食物的聯(lián)合作用，能增加谷類碳水化合物在腸道中的不吸收程度，從而降低機(jī)體對(duì)谷類碳水化合物的吸收利用［12］，從而達(dá)到減肥效果［3］。

KGM對(duì)預(yù)防和治療糖尿病有療效。由于KGM能減少及減緩糖在腸內(nèi)的吸收，食用后可減輕胰島負(fù)擔(dān)，改善糖耐量，降低血糖［13］。

KGM可降低血清膽固醇，其降血脂效果優(yōu)于其它的膳食纖維。KGM能在消化道內(nèi)與膽固醇等結(jié)合，阻礙中性脂肪和膽固醇的吸收，從而降低了肝脂，增加類固醇的排出量;它能在結(jié)腸內(nèi)被微生物發(fā)酵分解，產(chǎn)生丙酸等短鏈脂肪酸，這些短鏈脂肪酸被人體吸收，從而產(chǎn)生降血脂作用。另外，長期食用魔芋可延緩腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、心肌細(xì)胞和靜脈內(nèi)膜內(nèi)細(xì)胞的老化過程，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化，改善心、腦和血管的功能［3，13］。

研究發(fā)現(xiàn)KGM能起到明顯抑制移植性腫瘤生長的作用，且新鮮魔芋莖塊煎劑和魔芋灰粉(提取精粉后的渣粉)［14］也具有與KGM相同的作用。人們對(duì)KGM對(duì)腫瘤的抑制作用及對(duì)免疫功能的影響研究的更活躍。KGM對(duì)MNNG誘發(fā)肺癌可產(chǎn)生不同程度的抑制和預(yù)防作用［15］。在對(duì)KGM的抗癌臨床研究中發(fā)現(xiàn)，KGM制品對(duì)甲狀腺癌、子宮頸癌、鼻咽癌、肺癌、食道癌等均有一定的療效。

KGM的抗癌機(jī)理可能是KGM作為一種食物纖維能刺激機(jī)體產(chǎn)生一種殺滅癌細(xì)胞的物質(zhì)，增強(qiáng)淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率［14］;它還可改變腸道菌群的生態(tài)環(huán)境，促使以雙岐桿菌為代表的厭氧菌占優(yōu)勢(shì)，而該類活菌具有明顯增強(qiáng)免疫的作用，其死菌亦有明顯地抗腫瘤活性［3，15］。

2.2.2 KGM在作控制釋放材料等方面的應(yīng)用

在醫(yī)藥行業(yè)，KGM可用作藥物控制釋放研究，有研究者用KGM包埋“狄布卡因”(Dibucaine)及用KGM釋放“顱通定”(Rotundine)，都達(dá)到了不同程度的控制效果。KGM同半乳甘露糖共混制備的凝膠材料可用于藥物控制釋放，也可對(duì)KGM處理后制作栓劑基質(zhì)和緩釋藥片，或作為親水性的藥物緩釋體系。KGM凝膠還可用作片劑藥物包衣。由KGM制成的人工晶體可用于制作隱形眼鏡和醫(yī)療光學(xué)制品和醫(yī)用光學(xué)設(shè)施［16，17］。

2.3 KGM在其它行業(yè)的應(yīng)用

KGM及其改性物質(zhì)在印染、建筑、涂料、紡織和造紙、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛地重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。

在紡織工業(yè)方面，可做毛、麻、棉紗的漿料和絲綢加工的漿糊料、柔軟劑。有人對(duì)丙烯酰胺與KGM接枝共聚進(jìn)行研究，得到的共聚物是很好的涂料印花增稠劑［18］。把KGM與聚乙烯共混研制出聚烯烴樹脂復(fù)合雙降解材料。用改性的KGM制成的活性染料印花清晰、著色均勻、著色量高、無痕、無脫色、無堵網(wǎng)等疵病，糊料洗脫性能好［17］。

在石油工業(yè)方面，KGM可用于鉆井泥漿改性。由于KGM膨脹力大，粘著力強(qiáng)，可做高級(jí)粘著劑。近年，應(yīng)用于石油鉆探，大大加固了井壁，提高了工程質(zhì)量。

由于KGM具有良好的生物相容性、吸濕性、親水性和可生物降解性，KGM可制成高吸水材料，或用于研制高強(qiáng)度的紙張和各種具有強(qiáng)吸水性能的專用紙。加入甘油和防腐劑等也可制成具有很好的潤滑和保濕作用的護(hù)膚品［17］。

在建筑方面，經(jīng)聚合反應(yīng)而得KGM建筑膠粘劑，可配制成水性涂料以替代耐水性差的內(nèi)墻涂料及各種干粉涂料，涂層硬度高，光澤好，耐水洗，不龜裂。KGM還可用作防塵劑，防止在施工中產(chǎn)生灰塵［17］。

在生物技術(shù)方面，改性KGM還可制成色譜填料，或通過不同的活化處理，用于多種酶的固定化［17，18］。

在農(nóng)業(yè)方面，以KGM和聚乙烯醇進(jìn)行共混流延成環(huán)境友好的農(nóng)用地膜，此膜具有良好的機(jī)械性能，透明度高，且具有完全生物降解性［19］。

KGM可被用于化學(xué)農(nóng)藥及化肥的緩釋劑。交聯(lián)的KGM包裹化肥，使化肥緩慢釋放。由改性KGM與滲透劑、分散劑等輔料組成的液狀種衣成膜劑，可制成不同作物使用的、不同用途的種衣劑，起到保水、保濕及有效成分的緩釋作用。而且通過KGM凝膠的緩釋作用可將包埋在其中的殺菌劑緩慢釋放出來防止藻類生長，提高生物利用率［17］。

在環(huán)保方面，KGM經(jīng)磷酸鹽酯化后可以成為一類新型有機(jī)高分子絮凝劑。將它應(yīng)用于含水溶性絲膠蛋白的煮繭廢液的處理，結(jié)果較為滿意［20］。

3 結(jié)束語

我國對(duì)KGM的高附加值產(chǎn)品等方面的研究還落后于日本、美國等發(fā)達(dá)國家，近年來，國內(nèi)已有一些高校和研究所開展了KGM的深入研究。魔芋全降解農(nóng)用地膜、魔芋可溶可食性薄膜、魔芋類肝素藥用原粉、高純度KGM等多項(xiàng)研究成果已進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。隨生物技術(shù)在魔芋葡甘聚糖研究開發(fā)中的廣泛應(yīng)用，其精深加工產(chǎn)品將進(jìn)一步得到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和利用。

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