關于菊糖改性的專利技術綜述

胡香玉 劉艷

摘 要：菊糖作為一種天然果聚糖，在自然界廣泛存在，且具有多種功效和用途，將菊糖進行化學修飾，可以進一步改善其原有性能，賦予新性能，擴展菊糖的應用，提高菊糖的附加值。本文對關于菊糖改性的專利進行了綜述，以期為菊糖改性和應用的發展提供參考。

關鍵詞：菊糖;果聚糖;改性

中圖分類號：TS252? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）24-0097-03

Review of Patented Technology on Modification of Inulin

HU Xiangyu? ? LIU Yan

（Patent Examination Cooperation Guangdong Center of the Patent Off ice， CNIPA， Guangzhou? Guangdong? 510700）

Abstract： As a kind of natural fructan， inulin exists widely in nature and has a variety of? functions and applications. Chemical modification of inulin can further improve its original properties and add new performances， as to expand the application of inulin and improve the added value of inulin. This article summarizes the patents on the modification of inulin is to provide reference for the development of inulin modification and application.

Keywords： inulin;fructan; modification

菊糖，又稱菊粉，是一種天然果菊糖，廣泛存在于植物組織中，約有3.6萬種植物中含有菊糖，尤其是菊芋（又名洋姜）、菊苣、大麗花的塊根中含有豐富的菊糖，可以通過熱水浸提法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、酶提取法或這些手段的組合來提取菊糖。天然萃取的菊糖，具有良好的營養特性，是食品加工中理想的增量劑，并具備代用脂及代用糖的功能。由于菊糖分子不被人體小腸所消耗吸收，因此不會造成血糖濃度增加，更不會刺激血糖中胰島素濃度上升，適于糖尿病患者使用[1]。此外，菊糖還具有降血糖、降血脂、促進維生素及礦物質吸收、調節腸道益生菌和增強胃腸功能、減肥美容等功效，在食品、飼料和保健品等領域具有巨大發展潛力。以菊粉為主要原料，開發天然保健、低熱量化的功能性食品將會具有極高的市場價值[2]。

菊糖由D-呋喃果糖分子之間通過β-（2，1）-糖苷鍵連接而成，末端常連有1分子不具有還原性的α-D-葡萄糖殘基，結構式如圖1所示。菊糖的分子式常用GFn表示，其中G代表終端葡萄糖基團，F代表呋喃果糖分子，n代表聚合度，其聚合度一般從2個到65個不等[3]。其中，來源于球狀洋薊的菊糖具有較高的聚合度，而洋蔥與菊芋擁有聚合度較低的菊糖（又稱之為寡果糖）[1]。菊糖分子中具有多個活性羥基，可以作為改性位點。通過菊糖的化學修飾，可以改善菊糖的生物活性、擴展菊糖的應用、提高菊糖的附加值，是目前菊糖的發展重要方向之一。

1 菊糖的酯化改性

菊糖的酯化改性通常包括羧酸酯化、硫酸酯化、磷酸酯等。其中，以羧酸酯化最為常見，在專利中具有大量記載，例如US5877144A、CN107674100A、CN106957377A等。

US5877144A提供了多種菊粉脂肪族羧酸酯的制備方法：可以在吡啶作為唯一溶劑的存在下使菊粉與具有2～22個碳原子的飽和酸酐或酰氯或其混合物反應制得;亦可以使菊粉與具有2～22個碳原子的飽和羧酸的酸酐或其混合物在水作為唯一溶劑的存在下反應制得;還可以在不存在溶劑的情況下使菊粉與具有2～22個碳原子的飽和羧酸的酸酐或其混合物反應制得;還可以在不存在溶劑和存在催化劑的情況下使菊粉與具有2～22個碳原子的飽和羧酸酯或其混合物在擠出機或捏合機中反應制得，所述催化劑選自4-（二甲基氨基）-吡啶、乙酸鈉、碳酸鉀、酸性或堿性形式的離子交換劑和吡啶。該專利指出低取代度（DS=0.03-0.5）的菊粉酯可實現高表面活性，特別適合作為表面活性劑，可用于洗滌劑（如衣物洗滌劑、餐具洗滌劑）、化妝品（如清潔霜、洗發液、身體乳）中，還可作為增塑劑或造紙、紡織和涂料工業中的輔助材料。

進一步地，菊粉短鏈脂肪酸酯（如乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯）是常見的菊粉脂肪族羧酸酯，CN107674100A公開了菊粉脂肪族羧酸酯能在結腸內被某些細菌酵解，產生短鏈脂肪酸（SCFA），SCFA對人體的影響機制主要有以下兩個方面，一是SCFA中的有機酸能夠刺激大腦食欲控制中心，調整和控制人的食欲，產生飽腹感信號，刺激結腸內分泌厭食的胃腸激素（多肽YY和胰高血糖素樣肽GLP-1），從而降低食欲，減少體重的增加;另一方面，SCFA可以與G蛋白偶聯受體—短鏈脂肪酸受體（FFAR）結合，刺激結腸細胞，促進胰高血糖素樣肽GLP-1，影響食欲調節。

進一步地，菊粉丙酸酯是常見的菊粉短鏈脂肪酸酯，CN106957377A公開了菊粉丙酸酯能降低血糖、控制血脂、促進人體礦物質的吸收、減少腸道病原菌和腐敗菌，防便秘及治療肥胖癥，也能有效用于藥物載體、疫苗輔劑、金屬螯合以及去垢。