魔芋葡甘聚糖的改性與應用班級：資科1201制作人：10號侯煒鈺11號蔣鵬12號蔣屹松魔芋葡甘聚糖的來源1魔芋葡甘聚糖的改性2魔芋葡甘聚糖的應用3魔芋葡甘聚糖的前景展望4

魔芋是一種什么樣的植物

魔芋是一種多年生草木植物。地下塊莖為扁球形，個大，葉柄粗壯，圓柱形，淡綠色，有暗紫色斑，掌狀復葉，生長在疏林下。魔芋地下塊莖扁圓形，宛如大個兒荸薺，直徑可達25厘米以上，營養十分豐富魔芋，含淀粉35%，蛋白質3%，以及多種維生素和鉀、磷、硒等礦物質元素，還含有人類所需要的魔芋多糖，即葡萄甘露聚糖達45%以上。

魔芋屬天南星科多年生亞熱帶草本植物，在我國西南部地區和中西部地區有著悠久的種植歷史。

魔芋葡甘聚糖的主要來源是魔芋的塊莖，其含量約為44%～64%，另一類是淀粉和其他多糖。。魔芋的地下塊莖主要成分為魔芋的葡甘露聚糖（KGM）魔芋花魔芋樹魔芋的塊莖魔芋精粉魔芋葡甘聚糖的改性

由于魔芋葡甘聚糖（KGM）本身的一些特性，如溶解度較低，溶膠穩定性差，流動性不好等，使其應用受到限制，為提高KGM的性能，近年來人們采用生物手段，物理手段以及化學手段對其進行了改性。魔芋葡甘聚糖的物理改性主要用于KGM的提純和共混，用機械共混的方法使KGM與其他組分進行物理共混，可增強KGM的凝膠性能。如KGM在攪拌作用下加入大豆蛋白后進行熱處理，使蛋白變性。KGM與大豆蛋白通過鹽鍵和疏水作用形成凝膠；在機械作用及溶劑的分散作用下，KGM與殼聚糖，卡拉膠，黃原膠等復配產物成膜性好，凝膠性強。這種復配后的優良凝膠性能和成膜性能廣泛應用于食品和醫療行業魔芋葡甘聚糖的生物改性KGM的生物改性主要是酶法改性，通過多糖酶的作用。是長鏈的KGM水解成短的KGM分子鏈，從而使KGM的空間結構發生相應的改變。改變KGM溶液的流變學性質。KGM的選擇性降解物具有更為特殊的理化性質和功能。KGM水解所得低聚糖能促進雙歧桿菌增殖，可作為保健食品甚至藥品使用；不同摩爾質量的KGM水解物與其他天然高分子協同作用，可制成特殊功能的凝膠。當制備不同摩爾質量的KGM時，酶促降解提供了一種高效，環保且操作條件溫和的方法，已成為當前國內外研究的熱點。魔芋葡甘聚糖的化學改性KGM分子中含有乙酰基和大量的羥基。可以方便的對其進行脫乙酰基，酯化，氧化，接枝等化學處理。KGM的化學改性脫乙酰基改性酯化改性氧化改性接枝共聚改性KGM的脫乙酰基改性KGM在堿性條件下，脫掉乙酰基團，糖鏈上的羥基形成分子間和分子內的氫鍵而產生結晶作用，以這些結晶為結節點形成凝膠。KGM經凝膠化處理可制成固定化載體，用于凝膠色譜固定添加劑，柱分離的組分等，在醫學，食品中有廣泛的應用KGM的酯化改性將KGM與酸或者酸酐在一定的反應條件下反應，即可生成相應的酯化產物。經過酯化的KGM耐剪切、酸堿的性能顯著提高，特別是乙酰化KGM，其具有良好的黏度穩定性、高的膠液透明度、很好的黏附紗線特性及高的抗張強度和柔韌性。KGM的氧化改性氧化魔芋葡甘聚糖（OKGM）與KGM相比，顏色潔白，糊液黏度低且穩定性、透明性和成膜性好。氧化原理為KGM經氧化作用而引起解聚，產生低黏度分散體，并引用羥基和羧基，使其糊液黏度穩定性增加。可廣泛應用于涂料、印刷糊料、造紙工業等。KGM的接枝共聚改性KGM分子鏈上含有大量的羥基，其伯羥基、仲羥基等處皆可以成為接枝點，可方便地與丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等單體進行接枝共聚反應，形成接枝共聚KGM,不同的接枝單體、接枝率可以制得性能不同的產物，一般分為吸水性接枝共聚物、熱塑性高分子接枝共聚物。吸水性接枝共聚物可用于醫療衛生用品、有機溶劑的脫水劑等；熱塑性高分子接枝共聚物可以用于一次性餐具等。魔芋葡甘聚糖的應用1）在保健品行業中的應用1.防治心血管疾病高血清膽固醇和高脂是心血管疾病的誘發因子，魔芋葡甘聚糖可有效降低血清膽固醇水平和血脂水平，預防和治療心血管疾病。魔芋葡甘聚糖能在消化道內與膽固醇、膽酸結合．增加它們從糞便中的排出量，減少膽固醇的吸收；而魔芋葡甘聚糖與膽酸的結合加快了膽固醇向膽酸的轉化．從而降低血清膽固醇水平。2.防治肥胖癥魔芋葡甘聚糖不能被腸道內的消化酶水解，只能被大腸內的微生物作為碳源利用，屬于低熱量食品；魔芋葡甘聚糖吸水性很強，吸水后體積膨脹，產生一種飽腹感，從而在一定程度上起到控制飲食的作用；魔芋葡甘聚糖具有潤腸通便的作用，使部分未被吸收的營養物質隨糞便排出，起到通便減肥的作用。食用魔芋精粉后受試者血糖的變化生化指標例數（前中后）試驗前試驗中試驗后空腹血糖（mg%)72/71/61159.53±36.12140.48±28.41139.52±35.82餐后血糖（mg%)72/71/61275.72±80.32236.90±59.74227.67±59.10糖化血紅蛋白（nmol果糖/10mgHb)71/40/2791.68±21.7682.85±19.8277.93±17.833.防治糖尿病魔芋葡甘聚糖可以增加飽腹感，減少食物攝人量，從而降低血糖水平；作為膳食纖維，魔芋葡甘聚糖可以改善末梢組織對胰島素的感受性，降低對胰島索的需要，從而調節糖尿病患者的血糖水平。此外。魔芋葡甘聚糖分子量高，吸水后粘性大，能延緩葡萄糖的吸收，減輕胰島的負擔，促使糖尿病人處于良性循環狀態。2)在食品行業中的應用1.在保健食品中的應用作為保健食品．魔芋在中國和日本已有著悠久的食用歷史。傳統的魔芋食品有片狀魔芋、絲狀魔芋、魔芋豆腐、魔芋糕等。魔芋葡甘聚糖既是水溶性多糖，叉含有豐富的B一1，3糖甘支鏈，屬于優質水溶性膳食纖維，素有“凈胃齋食”的美名。2.在仿生食品中的應用仿生食品是食品行業的一個新品種。近年來，世界各國為了滿足消費者的需要，競相開發出許多不同類型的營養豐富、食用方便、物美價廉的“人造食品”。這類食品風味獨特，食用方便，有利于健康。魔芋葡甘聚糖脫除乙酰基后可形成穩定的、熱不可逆的網狀結構，是加工仿生食品的良好基料。仿生食品：魔芋蔬菜片、魔芋三文魚片、魔芋墨魚片、魔芋香辣魔芋仿生食品：魔芋豆腐——潔白鮮嫩，色香味形俱佳；魔芋面條——不渾湯，不斷節：魔芋蛋糕——口感細軟，體積明顯增大，存放一星期無霉變跡象；魔芋面包——松軟可口、組織細膩，彈性好：魔芋果凍——口感柔軟，易于熔化，能發出誘人的香味；魔芋軟糖——透明性好，富有彈性，耐嚼…………3.在食品保鮮中的應用魔芋葡甘聚糖易形成膜，該膜對02、CO2、C2H2具有一定的選擇滲透作用，可防止水分蒸發，降低果蔬的呼吸強度，減少營養物質的損耗。而且具有抑制病菌和霉菌的功能，因而可廣泛地應用于食品保鮮。4.作為食品添加劑的應用魔芋葡甘聚糖是我國目前發現的功能性較齊全的全天然水溶性食用膠類．可用作增稠劑、乳化劑、膠凝劑、懸浮劑、保水劑等。而且魔芋葡甘聚糖是一種非離子型水溶性高分子多糖，和絕大多數離子型食用膠類都有共溶性和增效性．這使得它在食品添加劑領域得到廣泛應用。美味可口的魔芋果凍具體來說可分為一些小類：（一）在肉制品如火腿腸、午餐肉、雞丸、魚丸中添加，起到粘結、爽口和增加體積的作用。（二）在乳制品如果奶、發酵酸奶、勾兌酸奶、煉乳、搖搖奶、AD鈣奶、直酸凝乳型酸奶等產品中起到穩定劑作用。（三）在豆制品如特種豆腐、豆花、豆奶、果味豆奶、果蔬汁豆奶等中起到穩定劑的優良作用并延長保存期，易拉罐裝12個月內不油析、不凝聚、不漂浮、不沉淀。（四）在飲料如杏仁奶、椰奶、花生奶、核桃奶、粒粒橙、果汁、果茶、各種固體飲料及八寶粥等中起到增稠持水和穩定劑作用，延長保持期。（五）在冷食如冰淇淋、雪糕、冰棍、冰霜、冰片、兩吃冰、咬嚼冰等中起到優良穩定劑作用，防止產生冰晶。（六）在糖果如各種軟糖、牛皮糖、水晶糖等中起到凝膠和增進口感的作用。（七）薄膜制品如可食性包裝材料，紙質食品、拉拉寬食品、拉拉長食品等是利用魔芋葡甘聚糖的成膜性而制成。（八）在面條、卦面、方便面、粉皮、粉條、沙河粉、米粉、粉皮、面片、饅頭、包子、餃子、面包、蛋糕、蛋奶酥、曲奇餅及其它糕點中起到粘結、保水、增加筋力、保持品質的優良作用。

3）魔芋葡甘聚糖在環保領域中的應用

在環保領域中，利用成膜性制成食用膜、保鮮膜、降解膜和及包裝材料，為減少白色污染開辟新的材料;利用KGM的粘附性、黏結性及生物可降解、無污染等優點制成環保膠黏劑劑和環保型涂料;利用凝膠的緩釋作用制成廢水處理劑、防塵劑;經過羧甲基化改性制成金屬離子吸附劑。此外，還可以利其成膜性、抗菌性、吸附性，制成種子包衣劑，提高種子發芽率和抗病性，制成肥料緩釋劑，使肥料在一段時間內慢慢釋放，提高肥料的有效利用率，減少了肥料的流失。利用高膨脹性，制成填充劑，應用于石油鉆探中，可提高鉆探效率，降低石油開采成本。

4）魔芋葡甘聚糖在化工領域中的應用

近年來,通過化學改性,在一定程度上提高了葡甘聚糖水溶膠的黏度、穩定性和抗菌性能,但穩定性仍不夠理想,尤其是在酸性、高溫和冷凍條件下穩定性極差。針對天然KGM溶膠的上述缺陷,本文探討焦磷酸鈉與魔芋葡甘聚糖的酯化交聯反應,用正交試驗法確定其反應的最佳條件,并研究改性溶膠及改性膜的性能。另據唐汝培、杜予民、樊李紅等人在《高分子材料科學與工程》上的文獻報道，魔芋葡甘聚糖可與羧甲基淀粉共混，制作可降解的食品包裝材料。此外魔芋葡甘聚糖水凝膠還可用于尿素緩釋包裹、作為潤濕劑對煙草等物資起到保濕作用，其化學衍生物，還可作為殺菌劑使用。

魔芋葡甘聚糖的廣闊應用前景

魔芋葡甘聚糖在食品、醫藥、化工等領域有廣泛的應用前景。近幾年來GPC凝膠色譜柱、制備型高效液相、紅外光譜、質譜、核磁共振、X-射線晶體衍射、分子動力學模擬計算技術、分子對接等現代最新技術和分離、分析手段，為獲得低分子質量魔芋葡甘聚糖片段，探討其構效關系的研究提供可能，尤其計算機分子對接技術篩選多糖藥物的成分及其靶點，為糖的活性研究提供了方向。

我國每年通過各種渠道出口日本、歐美、韓國以及臺灣地區的魔芋產品超過1萬噸。特別是近年來，市場對健康食品的需求與日俱增，歐美對魔芋產品的興趣較大，特別是對高檔次的魔芋精粉、微粉的需求日益增