下载文档原格式
魔芋葡甘聚糖在医学中的研究进展如何？KGM在生物医学材料方面的应用有哪些？ ...魔芋葡甘聚糖（ konjac glucomanan，KGM）是从魔芋（amorphophallus konjac）块茎中提取的多糖，是一种低热量、难消化的膳食纤维，具有降血糖、降血脂、减肥、抗肿瘤、增强免疫和润肠通便等特殊作用。
魔芋葡甘聚糖具有良好的膨胀性、乳化性、生物降解性、凝胶特性及pH敏感性，在食品工业及生物医学材料方面有着广泛的应用，本文就魔芋葡甘聚糖的药理作用及生物医学材料方面的应用作一综述。
l KCM的结构KGM是由D．葡萄糖和D．甘露糖通过β-1，4糖苷键以1:1.4-1:1.6摩尔比连接组成的复合多糖（图1），其分子结构中，在甘露糖C3的位置上存在一些支链结构，主链上存在着5%。
10%以酯键结合的乙酰基乙酰基团与魔芋胶有着密切联系，在碱性条件下KCM 会发生脱乙酰反应，利于分子间氢键的形成，使KGM 部分结晶，形成具有三维结构的凝胶。
因此，通过改变pH可调控KGM凝胶促发时间和凝胶程度，利用这种性能可以改变KGM的生物降解性、机械强度。
KCM不同的结构使其具有不同的生物功能和活性，广泛应用于生物医学材料的研发制备。
2 KGM在生物医学材料方面的应用2.1药物缓释用魔芋葡甘聚糖/海藻酸钠/氧化石墨烯（ KGM/SA/GO）制备的一种pH敏感的水凝胶，利用氧化石墨烯作为抗癌药物负载和释放的药物结合效应器，抗癌药物5-氟尿嘧啶（5-FU）复合KGM/SA/GO-3水凝胶后，药物释放量为38.02%（ pH=1.2，>6h）、84.19%（pH=6.8，>12h），该水凝胶能够较好地控制5-FU的释放。
另外κ-卡拉胶与魔芋胶混合作为骨科支架材料，并且能够缓释药物，对水溶性药物盐酸青藤碱具有良好的体外缓释特性。
在不同的溶液介质中，药物的释放速度不同（0.lmmol/L盐酸溶液>纯水> pH=6.8PBS），缓释是以扩散和溶蚀释药相结合的方式进行‘列。
1 引言1.1魔芋的基本性质魔芋，多年生草本植物，我国有60多种，种植历史已达两千年之久，主要分布在在湖北、云南、四川、贵州等省，且多在山区，亩产可达数千斤。
魔芋作为传统健康食品在我国和日本有悠久的历史。
近年来关于KGM 在食品领域的应用研究日益引人注目。
[1-2]其主要成分是魔芋葡甘聚糖（KGM），KGM 是由D-葡萄糖和D-甘露糖按1∶1.6 的比例以ß-1，4 糖苷键连接的杂多糖，其分子量达106 D，在KGM 分子链上平均每17 个糖残基C-6 位上连有一个乙酰基[3-4]。
是具有分支的大分子杂多糖。
具有优良的亲水性、胶凝性、增稠性、黏滞性、可逆性、悬浮性、成膜性与赋味性等特性, 尤其优良的成膜性已引起国内外的重视[5].其水溶胶在适当条件下成膜, 可作为一种可食性和自然降解的膜材料。
魔芋葡甘聚糖膜存在着成膜时间长、膜的强度低、抗菌能力差以及吸湿度大等问题。
因此,已有应用各种方法对其进行改性以改善膜的性能.近年来魔芋葡甘聚糖改性产物在食品，医药，化工，纺织和环保等领域有很好的应用前景。
因此，对魔芋葡甘聚糖膜进行改性对扩大其应用范围有重要意义。
[6-7]1.2.KGM的化学结构和性质KGM的化学结构如图1：图1. 魔芋葡甘聚糖的化学结构KGM在酸性条件下分别经高峰淀粉酶，甘露糖酶和纤维素酶水解，其产物经薄层色谱和凝胶电泳分析表明，KGM是主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以ß-1，4吡喃苷键连接的杂多糖。
根据来源不同，KGM分子中甘露糖和葡萄糖的摩尔比为1.6—4.2,在主链甘露糖的C位上存在ß-1，3键结合的支链结构，大约每32个糖残3基上有3个左右支链，支链仅含几个残基，并且在有些糖残基上有乙酰基团。
约每19个糖残基上有一个，以酯的方式相结合。
常见的KGM中甘露糖和葡萄糖的摩尔比约为1.5—1.7(通常为1.6)，乙酰基含量为15%。
不同品种与来源的KGM 的分子量不同，一般来讲，其粘均分子量约为7—8*105，光散射法测得KGM的重均分子量8*105—2.62*106。
魔芋葡甘聚糖凝胶机理研究李 斌,谢笔钧(华中农业大学食品科技系天然产物化学研究室,武汉 430070)摘要:利用气相色谱、GPC 、红外光谱、DSC 、X 2射线衍射图谱、透射电镜等分析方法表征了魔芋葡甘聚糖凝胶前后分子构象的变化。
结果表明,魔芋葡甘聚糖分子无支链,凝胶后分子链单糖组成和连接方式无变化,分子量变化不大,凝胶干燥后的粉末样品产生明显的结晶区,水溶胶中葡甘聚糖从伸展的空心双螺旋结构变为凝胶交叉缠结结构,提出了魔芋葡甘聚糖的凝胶机理。
关键词:魔芋葡甘聚糖;构象;凝胶Study on the Gelatin Mechanism of K onjac G lucomannansL I Bin ,XIE Bi 2jun(Natural Product Chemistry Research L aboratory ,Food Science Department of Huazhong A gricultural University ,W uhan 430070)Abstract :The transformation of conformation fore 2and 2after gelatin of konjac glucomannans (KGM )was studied by using GC ,GPC ,F T 2IR ,DSC ,XRD and TEM.The result showed that the molecule of KGM has no branches ,the chain ’monose compose and connect way has no change ,the transformation of molecule weight is much little ,and its drying powder sample brings newly evident crystal section.The vacancy di 2spirality struc 2ture of KGM in hydrosol changes from stretch to intercross and entwist after gelatin.As a result ,bring forward mechanism of gelatin of konjac glucomannans.Key words :K onjac glucomannans ;Conformation ;G elatin收稿日期:2001212211基金项目:湖北省“十五”重点科技攻关项目(2001AA207B01)作者简介:李 斌(19722),男,安徽来安人,博士,主要从事食品与天然产物化学研究工作。
魔芋葡甘聚糖功能研究进展作者：韩端丹王格格来源：《新生代·下半月》2018年第11期【摘要】：在植物分类中魔芋是天南星科（Araceae）中魔芋属（Amorphophallus Bl.ex Decne）的草本植物，它的主要成分为魔芋的葡甘聚糖，其简称为KMG，是一种可食用植物纤维，不易被消化。
KMG具有复杂的结构，因而其具有多种生理功能，如其具有热量极低、黏度大、吸水性强、膨胀率高的特点，所以葡甘聚糖在减肥、均衡饮食、干扰癌细胞代谢、洁胃、排毒通便、造纸、瓷器上有很大功效。
因此其在食品行业、医药行业、农业、以及工业等领域中具有广泛的发展前景。
【关键词】：魔芋葡甘聚糖理化性质功能进展魔芋葡甘聚糖由于具有良好的理化性质，因此一度成为研究热点，对其功能研究较多但大多集中于其降脂降血糖以及减肥作用，对其他功能研究甚少。
国外对其大分子研究较多，基于对其一级结构较清楚的现状，现今国内外多集中于对其进行改造，研究其改造后的特性，以便适用于更多领域。
魔芋葡甘聚糖具有以下理化性质及其功能。
1.1 热量极低KGM是一种优良的高纤维膳食，与其他膳食纤维一样难以消化，但其有独特的性质即热量低，而且还是一种可发酵的能水溶性的膳食纤维。
食用魔芋后其会在胃中吸水膨胀，形成粘性较大的魔芋胶溶液，延长胃的排空时间，延缓人体产生饥饿感，使人体摄入食物量减少，减轻体重，因此其非常有利于减肥人员食用。
不光这样，KGM之所以能达到减少体内脂肪目的，是通过和胆固醇在消化道内相结合，然后有效的减少胆固醇和脂肪等在消化道的吸收，通过自身吸收胆酸，减少胆酸含量，这样就可以降低回肠粘膜的主动运转，阻断胆汁酸在肝肠中的自主循环，通过这样一系列的抑制作用，肝脂含量降低，内固醇排出量增加，体内脂肪含量也就随之降低。
KGM可用来制作魔芋葡甘聚糖胶囊而成为保健减肥产品服用，或者进一步成为降血糖辅助药物食用。
魔芋葡甘聚糖因为其特性不能被消化酶所水解，可是在腸道内因其可被大肠微生物所吸收发酵所产生的低能量被民众认为是种有益身体健康的膳食纤维。
魔芋葡甘聚糖改性胶的研究田志高(襄樊学院化学化工系,湖北省襄樊市441053)摘要 用氯乙酸对魔芋葡甘聚糖进行醚化改性,研究了反应温度、反应时间、氢氧化钠和氯乙酸用量对醚化反应的影响。
并对改性前后其水溶胶的溶解度、黏度、稳定性、粘接强度及成膜性进行比较。
关键词 魔芋葡甘聚糖 氯乙酸 改性中图分类号 TQ432.9 文献标识码 A 文章编号 1001-5922(2003)06-0033-03 收稿日期:2003-05-15作者简介:田志高男,1970年生,襄樊学院化学化工系讲师。
主要从事涂料及精细化学品的开发研究,已发表论文数篇。
1 前言魔芋,是天南星科魔芋属的多年生草本植物,主要成分为葡甘聚糖(KGM ),它是由葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷键连接起来的高分子杂多糖,另有一些淀粉和其他多糖。
魔芋在我国种植广泛,且有二千多年的栽培历史,但长期以来都是自生自长和零星种植,开发应用仅限于食用和民间疗伤治病。
近年来,魔芋在医疗、食品、造纸及化妆品等工业领域应用越来越广泛,其综合利用已列入国家“星火计划”。
由于魔芋葡甘聚糖的水溶性极低,且胶液不稳定,限制了其广泛应用。
本文用氯乙酸对魔芋葡甘聚糖进行醚化改性,向分子结构中引入亲水基团,生成水溶性葡甘聚糖的衍生物,该醚化产物在水中有较大的溶解度,形成的胶液稳定、黏度较大,制成的膜均匀、透明、弹性大、强度高,是一种经济、环保型胶粘剂,可制防水布,也可用作造纸、纺织、涂料、陶瓷等工业的胶粘剂。
2 实验2.1 魔芋葡甘聚糖改性原理魔芋葡甘聚糖主要是由D -葡萄糖和D -甘露糖通过β-(1ϖ4)苷键和β-(1ϖ3)苷键聚合而成,两者的物质的量比为1.78∶1,化学结构式见图1。
Fig.1 Schematic drawing of konjacu glucomanna molecular structure图1 魔芋葡甘聚糖分子结构示意图 魔芋葡甘聚糖中各结构单元的C 6位上都有活泼的伯羟基—CH 2OH ,在甘露聚糖单元中C 2、C 3位上的仲羟基位阻大,在葡萄糖单元中C 2、C 3位上的仲羟基位阻小。
和其他多糖类化合物一样,葡甘聚糖的羟基在一定条件下可以进行酯化、醚化、氧化、接枝聚合等多种化学反应,生成多种水溶性葡甘聚・33・ 研究报告及专论 粘 接 2003,24(6) 糖衍生物。
本实验以乙醇水溶液为介质,对葡甘聚糖分子中C 6位上的—CH 2OH 及环上其他的—OH 进行醚化,使C 6位上带有负性基团,葡萄糖单元中C 2、C 3位上的—OH 转变为负性基团或其他位阻较大的惰性基团。
2.2 药品和仪器魔芋精粉,60目,湖北竹溪县三星魔芋食品有限公司;氯乙酸,化学纯;乙醇,95%,工业级;氢氧化钠,化学纯;盐酸,化学纯。
三颈烧瓶,真空泵,NDJ -1型旋转粘度计等。
2.3 实验部分2.3.1 醚化样品制备在500mL 三颈烧瓶中加入40mL 乙醇和适量的氢氧化钠,搅拌溶解,然后加入魔芋精粉45g ,使之溶胀,再加入适量的氯乙酸,搅拌30min ,控温55℃左右反应3h ;降温后用盐酸调节溶液的p H 值到7.5～8.0;真空过滤,干燥,得浅黄色固体,即为醚化样品。
2.3.2 性能测试1) 醚化度魔芋葡甘聚糖在水中溶解度很低,醚化改性后,分子结构中引入了亲水基团,生成水溶性羧甲基钠盐,溶于水中形成透明的黏性胶状物。
αR OHεClCH 2COOH NaOHαR OCH 2COONaε由此,我们可以用醚化产品的水溶液的黏度表征醚化反应程度。
2) 水溶胶制备与性能测试称取1.5g 样品溶于100g 沸水中,搅拌溶解,冷却至室温。
观察胶液的形态,用旋转粘度计测量其黏度,用p H 试纸测量其p H 值,放置一段时间再测量黏度来考查其稳定性。
3) 涂膜制备与性能测试分别称取3g 改性前后的样品溶于100g 沸水中,搅拌制成胶液,冷却后倒入直径90mm 、高18mm 的培养皿中,自然晾干,制成薄膜。
通过从培养皿中剥离薄膜的难易程度考查其粘接强度,取下薄膜后观察它的平整度、弹性及柔韧性等性能。
3 结果与讨论3.1 醚化条件的选择3.1.1 反应温度的影响取魔芋精粉、氯乙酸和氢氧化钠的质量比为45∶22.5∶20,控制不同的反应温度,各反应3h 后,过滤,干燥。
称取1.5g 上述产品溶于100g 沸水中,搅拌溶解,冷却至室温后测其黏度,黏度与温度的关系曲线见图2。
由图2可知,反应温度为55℃较为适宜。
Fig.2 E ffect of temperature on etherifying reaction图2 温度对醚化反应的影响3.1.2 反应时间的影响取魔芋精粉、氯乙酸和氢氧化钠的用量比为45∶22.5∶20,控制反应温度为55℃,反应不同的时间后,过滤,干燥。
称取1.5g 上述产品溶于100g 沸水中,搅拌溶解,冷却至室温后测其黏度。
实验结果表明,随着反应时间增加,醚化度增大,反应3h ,醚化度达到最大值,若继续延长反应时间,因为副反应的加剧,醚化率反而降低。
黏度与反应时间关系如图3所示,由图3可知反应最佳时间为3h 。
Fig.3 E ffect of reaction time on etherifying reaction图3 反应时间对醚化反应的影响3.1.3 氢氧化钠和氯乙酸用量的影响实验表明,氯乙酸和氢氧化钠的用量对醚化反应的影响较大。
现取魔芋精粉45g ,改变氯乙酸和氢氧化钠的用量,控制反应温度为55℃,反应3h 后,过滤,干燥。
称取1.5g 上述产品溶于100g 沸水中,搅拌溶解,冷却至室温后测其黏度。
实验结果见表1。
・43・魔芋葡甘聚糖改性胶的研究 ZH ANJ IE 2003,24(6)Tab.1 E ffect of using level of reactants on product viscosity表1 反应物用量对产物黏度的影响氢氧化钠用 量/g氯乙酸用量/g17.520.022.525.027.516 6.68.510.29.68.9189.610.912.712.411.52011.813.414.013.512.22211.512.213.613.111.52411.011.712.511.810.2由表1可知,当氯乙酸的用量为22.5g 、氢氧化钠用量为20g ,即魔芋精粉、氯乙酸以及氢氧化钠的质量比为45∶22.5∶20(18∶9∶8)时,魔芋精粉的醚化效果最好。
3.2 胶液性能测试3.2.1 胶液的性能1.5g 改性魔芋葡甘聚糖溶于100g 沸水,形成无色、无味、透明的液体,p H 值为10,常温下黏度为14Pa ・s ,放置48h 后测量黏度不变。
每100g 水中溶解4g 改性魔芋葡甘聚糖时,能形成流动性较好的胶液,溶解量过多时,形成凝胶状物质。
3.2.2 胶液的成膜性能改性前后魔芋的胶液制成的薄膜性能有很大的不同。
实验表明,魔芋精粉在水中溶解困难,只能形成胶体溶液,制成的薄膜表面不平整,有明显气孔,柔韧性和弹性都较低,能看见结晶后析出的颗粒,说明未改性魔芋葡甘聚糖分子不能固化成膜,固化后还原出糖来;经醚化改性后,制成的薄膜从培养皿上剥离下来较难,粘接强度大,薄膜均匀、平整、光滑、透明,无结晶颗粒出现,弹性大,柔韧性也较好。
4 结论魔芋精粉用氯乙酸进行醚化改性,当魔芋精粉、氯乙酸及氢氧化钠的质量比为18∶9∶8,反应温度为55℃,反应时间为3h ,醚化产物的黏度最大,醚化效果最好。
改性魔芋葡甘聚糖的水溶性提高、黏度大、胶液性能稳定,粘接强度高,成膜性也较好。
作为经济环保型胶粘剂,具有较好的市场前景,同时也可为我国的魔芋产品提供广阔的市场。
参考文献1 王文晟,谢笔均1没食子酸(TNC )对魔芋甘聚糖干法改性的研究[J ].食品科学,1994(7):3～62 胡敏,胡慰望1魔芋葡甘聚糖磷酸盐醚化反应的研究(Ⅱ)[J ]1武汉大学学报,1994(3):101～1083 胡寅华,张万国1魔芋开发利用和发展前景[J ]1农牧产品开发,1997(1):9～114 尉芹,马希汉1魔芋开发利用研究综述[J ]1西北林学院学报,1998,13(3):62～675 吴万兴1魔芋甘露聚糖化学结构的研究[J ]1林产化学与工业,1997,17(2):69～72R esearch to viscosity of modif ication for konjacu glucomannanTIAN Zhigao(Department of Chemistry &Chemical Engineering ,Xiangfan University ,Xiangfan Hubei ,441053)Abstract K onjacu glucomannan was modified by etherifying with chloroacetic acid.Effect of temperature and time of the reaction ,using level of sodium hydroxide and chloroacetic acid on the etherifying reaction was studied .Some properties ,such as solubility ,viscosity ,stability ,bonding strength and film forming ,of the water solution of modified and unmodified konjacu glucomannan were compared.K eyw ords K onjacu glucomannan Modification Chloroacetic acid(编辑 李健民)ΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞ石材胶的新生代产品高性能大理石/瓷砖专用胶粘剂(ZGT501)系改性聚酯胶粘剂,是厌氧型专用胶。
由A 、B 、C 3组分组成,A 为胶液主体,B 为促进剂,C 为固化剂。
常温固化,综合性能优良,使用方便。
专用于大理石与瓷砖的粘接,也可用于石材与水泥基材料的粘接。
高性能大理石/玻璃专用光固化胶(ZGT102)系改性丙烯酸酯胶粘剂,单组分,光固化,综合性能优良,使用方便。
专用于大理石与玻璃的粘接,也可用于其他对透光度要求较高的材料间的粘接。
(供稿 甲一)・53・ 研究报告及专论 粘 接 2003,24(6) 。
