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魔芋葡甘聚糖的提取工艺综述

摘要 目的:综述魔芋葡甘聚糖的提取及分离方法研究现状。方法:对国内外文献进行归纳、分析及总结。结果:魔芋葡甘聚糖是天然高分子多糖，理化性质稳定。结论:魔芋葡甘聚糖在医药、化工、食品等方面具有广泛的应用前景，在药用辅料方面值得开发。
关键词: 魔芋葡甘聚糖 提取分离 综述

0 前言

魔芋属天南星科, 多年生草木植物。研究表明, 魔芋精粉中约含40 %～70 %的葡甘聚糖, 还含有少量蛋白质、食物纤维、淀粉、游离还原糖、氨基酸及微量无机盐等[1 ]。魔芋的主要活性成分为葡甘聚糖,它是对魔芋进行深加工利用的重要成分。魔芋葡甘聚糖的含量高,分子量大,其精粉及其相应产品的质量就好。由于葡甘聚糖及其改性产物水溶胶的高粘度、稳定性、乳化性、高膨胀性、成膜性、凝胶性和特定的生物活性,使得它们在食品、医药、化工、日化、造纸、纺织、石油和环保等领域具有很好的应用前景。因此,研究魔芋葡甘聚糖的提取分离方法具有重要的意义。
1 魔芋葡甘聚糖(KGM)的提取[2 ]
1.1粗提
魔芋粉 80g→150ml石油醚→60cC-65℃加热回流0.5h→过滤斗回收石油醚后→150mL 90%乙醇→70-80℃加热回流0.5h→过滤→回收乙醇→滤渣→60℃干燥→粗魔芋葡甘露聚糖。样品重71g，产品收率为89%。用分光光度法[6.71测得葡甘露聚糖含量为74.2%o
1.2精制
1.2.1乙醇沉淀法
粗魔芋葡甘聚糖(5g) →配成1%溶胶→95%乙醇沉淀→80%乙醇洗涤两次→85%乙醇50℃洗涤30min→95%乙醇沉淀→60℃干燥→粉碎→KGM。用分光光度法16,71测得KGM的含量为90.1%，产品收率为90.5%o
1.2.2酸水解法
粗魔芋葡甘聚糖(5g) →配成1%溶胶酸→水解(10%HCI调pH2-pH3,85℃-90℃水解15h) →95%乙醇沉淀→85%乙醇50℃洗涤30min→丙酮脱水→60cC干燥→粉碎→KGM。用分光光度法测得KGM的含量为85.4%，产品收率为82.2%0
2 魔芋葡甘聚糖(KGM) 的分离纯化[3 ]
KGM是从魔芋精粉中制备而成。其制备方法视其精粉质量、研究目的而异。根据现有的报道,依照纯化后产物的溶解性可分为两大类。
2. 1 　纯化后的KGM不溶于水
根据大规氏报道,纯化流程如下:
魔芋粉（配成；搅拌）→φ= 1 %溶液（30 min；沸水浴）→冷却(35 ℃) →加φ= 1 %胰酶液；35 ℃ →放置24 h →离心→上清液（加等量φ= 95 %乙醇）→沉淀KGM（泡取）→溶解于热水→乙醇沉淀（φ= 50 %、95 %或无水乙醇）→洗涤(数次) →乙醚→脱水干燥→白色粉末
所得白色粉末不溶于水,可溶于200 g/ L NAOH ,没有形成魔芋凝胶的能力。它含灰分0. 66%～
0. 81 %。元素分析的结果,C = 43. 76 %、43. 47 % ,H = 6. 47 %～6. 31 %(和C6H10O5·1/ 8H2O 相应的理论值应为:C = 43. 83 % ,H = 6. 28 %) 。不溶于水的原因推测是在制备过程中的加热处理。
另据西田等人报道,采用铜盐法制备得到的成品(KGM) 也不溶于水,可溶于200 g/ L NAOH ,没有形成魔芋凝胶的能力,N 含量0. 01 %～0. 02 % ,灰分0. 10 %～0. 49 % ,其制备流程如下:
魔芋粉20g（加2L水；胶体状）→煮沸30 min →冷却(35 ℃) → 加20 mL100 g/ L 胰酶液
和40 ml 果苯,35 ℃→ 水解完淀粉→冷却→加2 L 水过滤→滤液滴入2 L 费林液中剧烈
搅拌→析出兰色沉淀→滤取乙醇(50 % ,85 %) 洗涤→悬于300mlφ= 95 %乙醇中→加300mlφ= 2 %HCL- 乙醇液搅拌→离心→沉淀物（φ= 50 %乙醇）→洗涤至无HCL 反应→（梯度乙醇处理）→乙醚干燥→成品
纯化后的KGM不溶于水,Smith 等人也有报道。其纯化工艺为:208KF + 2L 100 g/ LNAOH 液边搅拌依次加入450mL 费林液B 液和450mL 费林液A 液→离心→沉淀物费林液冲　洗悬于5 ℃冷水→滴入2NHCl (5 ℃) →注入φ= 95 %乙醇中→回收KGM→悬浮于水中→加入EDTA 二钠溶液→离心→去母液→与甲醇、浓HCL (100∶3 v/ v) 一起研磨→离心无水乙醇、乙醚冲洗石　油　醚洗净→干燥→成品
所得KGM为白色粉末状,[ a ]22D = - 38°200 g/ L NAOH 溶液。另外,酸水解物中的葡萄糖∶甘露糖为2∶3。
2. 2 　水溶性KGM的制备
KGM经纯化后溶于水的方法有以下几种:
(1) 魔芋粉50 g+φ= 50 %乙醇250mL→搅拌3 h;室温→过滤→残渣(φ= 80 %乙醇和无水乙醇) →洗涤→真空干燥(70 ℃) →初纯KGM (配制0. 5 %的水溶液) →搅拌3 h；室温→1 000 r/ min、离心30min →取上清液（10 ℃对流动去离子水透析3 d）→无碘反应→干燥→成品。
(2) 魔芋粉10 g + 2 L水→搅拌2 h；室温→过滤→滤液倒入相同体积乙醇中搅拌收集沉淀→悬浮在2 mol/ L KSCN溶液中→置冰箱20 h →稀释溶胶→过滤→滤液→对去离子水透析→SCN 不再检测到→干燥→成品 。
(3) 魔芋粉10 g + 2 L水→搅拌4 h室温→暗褐色不透明胶状物（2 L 水稀释）→过滤(滤纸浆) 2 次→玻璃滤器过滤→淡褐色透明胶状物→加入φ= 99 %乙醇→φ= 40 %乙醇浓度→白色沉淀→过滤→沉淀物→溶解于4 L 水中（φ= 40 %乙醇）→沉淀KGM →离心分离（φ= 65 %乙醇）→清洗（梯度乙醇脱水处理）→无水乙醚处理→干燥→白色粉末状的KGM。
所得KGM易溶于水,水解液中的葡萄糖∶甘露糖为1∶2。[α]25 D = + 5. 16 (H2O) ,灰分0. 45 % 。
(4) 魔芋粉10 g (50mLφ= 50 %乙醇;室温) →连续3 次处理3 d →50mLφ = 80 %乙醇洗涤→15 000 r/ min、离心30 min →滤液→透析72 h →真空冻结干燥→白色绵状物KGM。
该样品能很好溶解于水,具有形成魔芋凝胶的能力。元素分析表明:C = 43. 87 % ,44. 01 %; H =
6. 16 %,6. 22 %;灰分在0. 10 %以下。另外,酸水解液中的葡萄糖和甘露糖是1. 0∶1. 6 。
(5) 魔芋粉20～40 g + 2～4 L 水→胶体状→高压锅在120～125 ℃、1. 0～1. 5 个气压下加热3 h →冷却→加水2～3 L →过滤→透明液体→滴入2 L 费林液中(搅拌) →析出蓝色絮状物→甘露聚糖铜复体→滤出沉淀(φ= 50 %乙醇) →冲洗3 次(φ= 85 %乙醇) →消洗→置于300mLφ= 95 %乙醇中→添加300mLφ= 2 %HCL→乙醇溶液(搅拌) →置冷处→沉淀物(反复多次处理) →置冷处24 h （滤取悬浮物）→φ= 50 %乙醇清洗→没有HCL反应→梯度乙醇处理→乙醚处理→脱水干燥→成品。
(6) 贾成禹等[4 ]根据魔芋块茎中存在有降解KGM 的甘露聚糖酶,某些微生物亦有降解KGM 的作用,同时发现用Sevag 法去蛋白质时发现确有蛋白质存在,因此制定了如下纯化工艺:
精粉→ω= 0. 5 %溶液（搅拌3 h）离心→取沉淀→加0. 5 g/ L 叠氮钠使成ω = 0. 5 %的浓度溶胀→12 000 r/ min 10 min 离心→上清液Sevag 法去蛋白质→10 ℃以下搅拌透析→冻干→纯化的KGM。
叠氮钠作为非专一性不可逆抑制剂抑制甘露聚糖酶及可能存在的微生物对KGM降解[5 ]。所得纯化的KGM易溶于水,粘度很高。通过超高心、玻璃纤维电泳和凝胶过滤证明KGM都是均一的多糖。
(7) 罗鸿源等[6 ]报道 ,根据KGM在水中能吸水溶用,而残存微量杂质不溶于水的特点,将φ= 50 %酒精处理后的KGM制成溶胶,通过离心除去杂质,再透析溶胶即得精品。产率约为精粉的65 %～75 % ,KM的含量达98. 7 %。其制备流程为:魔芋片（粉碎）→普粉（对臼过筛）→精粉→φ= 50 %乙醇洗涤→φ= 80 %乙醇精洗→无水乙醇脱水（烘干）→KM粗品（蒸馏水室　温）→溶用（离心）→上清液（透析）→KM溶胶（冷冻干燥）→KM精品。
(8) 森元诚提出一种简单的纯化方法,其流程为:
精粉→稀释酒精→混合搅拌→离心分离→稀释酒精→混合搅拌→离心分离（稀释酒精）→混合搅拌→离心分离→干燥→制品。
精粉按一定比例的稀释酒精反复洗脱,离心,依次可以得到水溶性不断提高的高纯度KGM。
(9) 施航等人采用不同于国内外已报道的方法,以盐酸水解,盐酸改性乙醇沉淀的方法提取KGM,KGM的纯度可达98 %以上[7 ] 。其纯化流程如下:
魔芋粉20g →加入到50mL乙醚和50 mlφ= 95 %乙醇的混合液中→水浴加热→回流10 min →过滤→滤渣→加到1 000mL 水中→φ= 10 %HCL 调pH4. 5～5. 0 →搅拌加热到85～90 ℃保持1. 5 h→过滤→滤液→絮状沉淀→过滤→沉淀→φ= 80 %乙醇洗涤→丙酮脱水→60～80 ℃干燥→纯品KGM。
参考文献:
[1 ] 施航,于敏星,王三玲. 从魔芋中提取葡甘露聚糖的研究. 食品研究与开发,1998 (4) :20～23
[2 ] 王成军，郭剑伟，鱼梅，吴俊珠，姜毓丽，魔芋的主要化学成分提取及应用研究概况，云南大理学院药学院药剂学教研室，文章编号:1672-8157(2006)02-0032-03
[3 ]庞杰，孙远明，龚加顺，刘佩瑛，魔芋葡甘露聚糖的分离纯化方法综述，江西农业大学学报，2009，22（3）
[4 ]　贾成禹,陈素文,莫卫平. 生物化学杂志,1988 ,4 (5) :407～413
[5 ]　许根俊. 酶的作用原理[M] . 北京:科学出版社,1983 :48
[6 ]　罗鸿源,彭志良,张以顺,等. 贵州农业科学,1991 (3) :22～23
[7 ]　施航,于敏星,王三玲. 从魔芋中提取KGMR 的研究[J ] ,食品科学,1998 , (3) :25～27