魔芋葡甘聚糖及其衍生物的研究进展

魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,KGM)是魔芋中富含的天然高分子多糖,其在食品、生物和医疗保健等诸多领域有着良好的应用与发展前景。现有研究成果表明,KGM具有多种良好的生物活性,也是一种优质的膳食纤维。为了更充分地利用KGM,目前已有多种改性KGM被制备以改变其结构与功能。本文综述了KGM及其衍生物的研究现状,为KGM相关领域的研究和基础应用提供一定参考。

魔芋葡甘聚糖及其衍生物的应用研究进展

综述了魔芋葡甘聚糖及其衍生物在食品、医药、环保等领域的应用。

魔芋葡甘聚糖及其衍生物对禽肉重组火腿物性的影响

研究魔芋葡甘聚糖(KGM)及其衍生物(KSAP)对禽肉重组火腿感官、微观结构和力学特性的影响。感官评价结果表明:与未添加改良剂的空白组和添加复合磷酸盐的对照组相比,KGM和KSAP均能有效改善鸭肉和鹅肉重组火腿的感官指标,减少表面油脂和水分析出。通过扫描电镜观察发现:添加KGM和KSAP后,火腿具有均匀致密的网络结构,原料肉组织表面覆盖连续包膜层。质构分析结果表明:与空白组和对照组相比,添加KGM和KSAP的禽肉重组火腿组织致密性增强,凝胶弹性增大;火腿硬度值、胶着性和咀嚼度降低,弹性改善。

魔芋葡甘聚糖及其衍生物肠道益生性的体外发酵评价

目的:评价魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)及其衍生物脱乙酰基魔芋葡甘聚糖(D-KGM)、魔芋葡甘露低聚糖(konjac oligosaccharide,KOS)的肠道益生性。方法:分别以1 g/100 m L的KGM、KOS和D-KGM为碳源,通过小鼠盲肠内容物体外厌氧发酵,测定发酵液的pH值、微生物和短链脂肪酸,评价肠道益生效果。结果:与阳性对照组(以葡萄糖作为碳源)相比,KGM和KOS发酵液pH值明显降低,短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)和乳酸菌、双歧杆菌的数量显著增加,肠道潜在致病菌(大肠杆菌、梭状杆菌、拟杆菌)的增殖不明显,而D-KGM发酵液中pH值、肠道微生物、SCFAs与阴性对照组(不含碳源)均无显著性差异。结论:KOS和KGM具有显著的肠道益生性,而D-KGM没有肠道益生性。

魔芋葡甘聚糖及其衍生物保湿性能研究

考察魔芋葡甘聚糖(KGM)及其衍生物魔芋超强吸水剂(KSAP)的吸湿、保湿性能,并与甘油、丙二醇进行对比。测定KGM和KSAP的水分吸附等温线,采用回归分析建立数学模型。结果表明:KSAP的吸湿、保湿性能优于甘油和丙二醇。水分吸附等温线属于第Ⅲ型,在给定的水分含量下,KSAP的水分活度最低,保湿性能最好。Peleg模型拟合效果最好,BET模型和GAB模型拟合显示KSAP的单分子层水分含量最高,分别为14.59%和15.42%。

魔芋葡甘聚糖及其衍生物的应用研究进展

综述了魔芋葡甘聚糖(KGM)及其衍生物在食品、医药及环保等领域的应用,表明KGM具有较高的学术研究价值及广阔的应用前景。

魔芋葡甘聚糖及其衍生物治疗乳糖不耐受症

通过人体粪便体外发酵试验和动物体内、体外发酵试验,研究魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)和魔芋葡甘低聚糖(konjac oligo-glucomannan,KOGM)的肠道益生性对治疗乳糖不耐受症的可能性。在健康和乳糖不耐受受试者粪便菌群的体外发酵实验中,KGM和KOGM的添加降低了发酵液的pH,提高了短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA)的产量(P<0.05)。灌胃小鼠KGM和KOGM 4周后,结肠粪便的pH值降低,含水量和SCFA含量均显著增加(P<0.05)。KGM和KOGM对乳糖体外发酵特性的影响研究结果显示,KGM和KOGM组发酵液的pH值降低,SCFA含量和乳糖酶活性都得到明显升高(P<0.05)。实验结果表明,摄入KGM和KOGM可以为机体提供良好的酸性环境,有效改善肠道微生物菌群代谢产生SCFA,促进结肠发酵。KGM和KOGM作为天然安全的食材,可增加乳糖酶活性,治疗乳糖不耐受症。

壳聚糖-魔芋葡甘聚糖复合絮凝剂在印染污水处理中的应用

利用改性-交联的方法制备壳聚糖/魔芋葡甘聚糖复合絮凝剂,以亚甲基蓝为例,对印染废水进行处理。探究了壳聚糖/魔芋葡甘聚糖复合絮凝剂的用量、吸附时间以及pH值对印染污水吸附率的影响。结果表明:在常温条件下,亚甲基蓝溶液初始浓度为8.0 mg/L,溶液PH为9,壳聚糖/魔芋葡甘聚糖复合絮凝剂的投加量为0.3 g,吸附时间72 h,亚甲基蓝溶液吸附率达到98.90%。

基于磷酸酯化魔芋葡甘聚糖的热可逆凝胶性能

采用真空-微波辅助半干法处理魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)获得不同取代度(degrees of substitution,DS)磷酸魔芋葡甘聚糖酯(konjac glucomannan phosphate ester,KGMPs)。研究KGM和KGMP_(1)(DS 0.046)、KGMP_(2)(DS 0.131)、KGMP_(3)(DS 0.201)分别与卡拉胶复配并添加KCl(KGMPs-KC)加热-冷却形成的热可逆凝胶特性及阴阳离子和蔗糖对KGMP_(3)流变性能的影响。红外光谱分析结果表明,KGMPs与卡拉胶复配并添加KCl协同增效形成凝胶;动态黏弹流变特性结果表明,KGMPs与卡拉胶复配在KCl存在下可形成热可逆凝胶,与KGM相比,随着DS增加,KGMP复配体系形成凝胶温度逐渐降低;质构分析结果表明,28℃贮藏10 d,KGMP_(1)-KC和KGMP_(2)-KC形成凝胶硬度更好;析水性和透光率方面,KGMP_(3)-KC更具优势,适合高透明度果冻类凝胶的制备。KGMP_(3)的黏度和假塑性受到阴阳离子类型和价态的影响,其中NaH_(2)PO_(4)对KGMP溶胶影响最显著,CaCl 2次之;蔗糖能使KGMP的零表观黏度(η0)降低,但随着体系中蔗糖含量的增加,η0增加。该研究为KGMP用于高保水、高透明度、软凝胶型产品的加工提供理论和生产依据。

低浓度乙醇对魔芋葡甘聚糖理化特性及其结构影响的研究

为探究在低浓度乙醇下魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)的性能和结构变化,拓宽其在食品领域的应用,以粗制魔芋葡甘聚糖为对象,研究其在低浓度乙醇纯化下的凝胶强度、黏度和结构的变化。结果表明,随着乙醇浓度增加和洗脱时间的延长,凝胶强度和黏度都呈现先上升后降低的趋势;随着洗脱次数的增加,凝胶强度和黏度呈现上升趋势。乙醇浓度33%(体积分数)纯化粗制魔芋葡甘聚糖30 min,洗脱2次后,与未经纯化处理KGM相比,凝胶强度和黏度分别显著提升了28.6%和34.7%。根据结构表征可知,粗制魔芋葡甘聚糖经过低浓度乙醇处理后,分子间氢键作用力增强,相对结晶度增高,局部形成有序的短程结构;同时平均粒径变化幅度不大,大小约为270.4μm;且KGM表面所含杂质减少,呈现规则的层状和褶皱分布。因此,通过调控低浓度乙醇纯化条件,可制得适应不同加工需求的KGM。

响应面法优化魔芋葡甘聚糖的纯化工艺

魔芋粉中脂肪、蛋白质等限制魔芋葡甘聚糖的应用,因此对魔芋粉进行纯化处理得到纯度更高的魔芋葡甘聚糖应用于食品、药品等产业。本研究采用乙醇作为溶剂,对利用超声波辅助纯化魔芋粉的工艺进行优化。经过单因素实验分析料液比、乙醇浓度、超声时间、超声功率、超声温度5个相关因素的显著性,选择料液比、乙醇浓度和超声时间为较显著的因子进行分析。而后通过响应面拟合模型对各相关因素进行优化,最终确定在料液比1:102(g/mL)、乙醇浓度73%、超声时间55 min、超声功率175 W、超声温度50℃条件下,魔芋葡甘聚糖含量为88.1%,与预测值相近,纯化工艺切实可行。利用红外光谱仪和X射线衍射仪测定优化前后样品结构,未发现明显差异。经该工艺纯化后的魔芋粉中魔芋葡甘聚糖含量明显高于未纯化魔芋粉,且结构受影响较小,本文旨在为魔芋葡甘聚糖的高效开发和利用提供理论依据。

解冻方式对冷冻魔芋葡甘聚糖凝胶特性和结构的影响

为解决冷冻魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)凝胶解冻后质构性能下降的问题,该研究采用4℃冰箱、25℃空气、25℃水浸、40℃水浸、微波和超声波6种解冻方式对冷冻KGM凝胶进行解冻,测定解冻后凝胶特性及结构变化。结果表明,4℃冰箱解冻时间最长,且解冻后KGM凝胶白度较25℃空气下降2.96%,但析水率最低。25、40℃水浸解冻时间相对于25℃空气更短,但40℃解冻的凝胶网络结构因脱水收缩破坏严重,析水率提高了16.48%。微波解冻时间和凝胶白度相比于25℃空气分别下降了99.71%和0.75%。超声波解冻KGM凝胶的白度、硬度、胶黏性和咀嚼性较好,较25℃空气分别提升了4.68%、66.05%、74.44%、75.61%,析水率下降了19.56%,具有更均匀致密且孔径更小的凝胶网络结构。微波和超声波解冻能使KGM凝胶体系内的氢键稍有增强,而4℃冰箱解冻可略微降低冷冻KGM凝胶的结晶度,但不同解冻处理均未影响KGM的化学主干结构、脱乙酰行为和结晶形态。超声波解冻能够高效且有效地维持解冻后KGM凝胶的品质。该研究结果可为KGM凝胶食品生产提供理论指导。

魔芋葡甘聚糖的氧化度对其与大豆分离蛋白美拉德反应产物的性质影响

利用魔芋葡甘聚糖与大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)发生美拉德反应可改性SPI,但魔芋葡甘聚糖的氧化度对该反应及其产物性质的影响还未清楚。因此,该研究首先制备不同氧化度的氧化魔芋葡甘聚糖(oxidized konjac glucomannan,OKGM),再通过美拉德反应与SPI制备相应产物(SPI-OKGM),探究OKGM氧化度(26.80%、42.98%和59.66%)、SPI与OKGM质量比(1∶4~4∶1)对SPI-OKGM结构和功能特性的影响。结果表明,SPI-OKGM 26.80、SPI-OKGM 42.98和SPI-OKGM 59.66的美拉德反应程度分别在SPI与OKGM质量比为1∶2、1∶1和1∶1时较高,其中接枝度分别为35.15%、38.38%和40.62%,褐变强度分别为0.27、0.42和0.46;SPI-OKGM的理化性能较SPI和SPI+OKGM共混物显著提高,其中SPI-OKGM 26.80、SPI-OKGM 42.98和SPI-OKGM 59.66的乳化活性分别提高63.32%、65.37%和70.50%,乳化稳定性分别提高23.08、27.52、27.26 min,抗脂质氧化能力分别提高了26.56%、28.96%和23.34%。扫描电镜结果表明SPI-OKGM呈现出松散的薄片状,蛋白质聚集程度降低。该研究结果可为改善KGM功能性质并拓展OKGM在美拉德反应改性蛋白等方面的应用提供一定借鉴。

辐照降解魔芋葡甘聚糖产物的制备及结构表征

为促进魔芋葡甘聚糖(KGM)降解产物的高效利用,本研究围绕辐照对魔芋葡甘聚糖(KGM)降解产物的影响展开,比较不同辐照剂量处理下魔芋葡甘聚糖(KGM)分子量、特征黏度、可溶性糖含量、电化学特性、外观色泽、微观及化学结构、晶体结构的变化。结果表明,与未辐照处理相比,KGM辐照降解产物的主链结构未改变,结晶区减弱;随着辐照剂量的增加,分子质量从未辐照处理的894.6 kDa降至32 kGy辐照处理的4.70 kDa,特征黏度及可溶性总糖含量降低;扫描电子显微镜结果显示,辐照降解产物呈片状且出现孔洞,组间Zeta电位差异显著。本试验结果可为KGM辐照降解改性和资源高效利用提供参考。

玉米黄质对魔芋葡甘聚糖凝胶性能及热稳定性评价

为探究魔芋多糖体系与色素小分子互作的方式并解决魔芋凝胶赋色的问题,该研究以魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)凝胶为研究对象,使用玉米黄质(zeaxanthin,ZEA)对KGM凝胶赋色,以不添加色素的KGM凝胶作为对照组,对比分析对照组和赋色后KGM/ZEA复合有色凝胶的凝胶性能和微观结构。结果表明,KGM/ZEA-2复合有色凝胶的色素保留率、L^(*)值、a^(*)值和b^(*)值较对照组分别显著升高了73.82%、9.78%、4.34%、5.63%,较KGM/ZEA-1分别显著升高了16.33%、2.55%、1.09%、2.14%;其持水性、凝胶强度、硬度和咀嚼性较对照组分别显著升高了2.18%、91.01%、54.09%、50.70%,较KGM/ZEA-1显著分别升高了0.88%、75.40%、45.48%、42.23%。微观结构表明,KGM/ZEA-2复合有色凝胶在疏水相互作用的驱动下形成了更加致密的网络结构,可截留更多的色素小分子,同时提高了其结晶度和热稳定性。因此,玉米黄质能够稳定地结合在魔芋凝胶体系内,作为着色剂应用于多彩凝胶素食的开发。

不同氧化度的魔芋葡甘露聚糖对凝固型酸奶品质的影响

“健康低脂”的食品理念近来广受大众欢迎。为改善低脂凝固型酸奶的凝胶强度低等问题,向酸奶中添加氧化魔芋葡甘露聚糖(Oxidized konjac glucomannan,OKGM)作为脂肪替代物,通过对酸奶理化性质、质构、流变学特性和微观结构等指标的分析,探究不同氧化度OKGM对酸奶品质的影响。结果表明,含高氧化度的OKGM(OK-60、OK-90、OK-120)的酸奶与未添加OKGM的酸奶相比,硬度从375.90 g提高至436.67 g,持水力从28.03%提高至31.89%,同时,能够提高流变学特性中的表观黏度和粘弹性。扫描电镜和激光共聚焦结果显示,高氧化度的OKGM缩小了酸奶凝胶结构间的孔隙,提高了酪蛋白胶束间的聚集,使其平均粒径从88.27 nm增加到125.33 nm。然而,天然的魔芋葡甘露聚糖(Konjac glucomannan,KGM)和低氧化度的OKGM(OK-30)则会降低酸奶的质构、表观黏度和粘弹性,破坏酸奶的凝胶结构,导致其稳定性下降。感官评价结果显示,高氧化度的OKGM使酸奶更有光泽,体系更加均匀,且在滋味上更具优势,这也为健康低脂酸奶的开发奠定了理论基础。

氧化魔芋葡甘露聚糖的添加量对乳清分离蛋白凝胶性能的影响

为改善乳清分离蛋白凝胶性能并提高其营养特性,将氧化魔芋葡甘露聚糖(oxidized konjac glucomannan,OKGM)与乳清分离蛋白(whey protein isolate,WPI)混合制备复合凝胶,研究OKGM添加量(1%、1.5%、2%、2.5%、3%)对WPI凝胶的持水性、质构、流变特性、热稳定性的影响,并对复合凝胶的形成机理进行了初步探讨。结果表明,OKGM的添加使复合凝胶的持水性(65.59%~93.42%)显著高于纯蛋白凝胶(53.58%);质构分析发现OKGM添加量为2%时凝胶的硬度、胶着性、咀嚼性达到最大值;流变分析发现复合凝胶是弱凝胶,对高频率和高温具有更高的依赖性;热重分析表明OKGM添加量≤1.5%时,OKGM-WPI复合凝胶的热稳定性均高于纯乳清分离蛋白凝胶;表面疏水性和游离巯基分析发现OKGM的添加降低了表面疏水性和游离巯基含量,说明OKGM与WPI发生交联和聚集形成复合凝胶;扫描电镜观察发现复合凝胶结构更为致密、有序。综上,可以通过添加OKGM改善WPI凝胶性能及稳定性。

脱乙酰魔芋葡甘露聚糖对挤压熟化米粉品质的影响

为探究脱乙酰魔芋葡甘露聚糖(deacetylated konjac glucomannan,DKGM)改善挤压熟化米粉品质的机制,该研究考察不同脱乙酰度DKGM(0%、27.62%、47.62%、59.81%、76.19%)对米粉糊化及流变性质、蒸煮品质、质构特性的影响,并通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜探究其作用机理。结果表明,DKGM能显著缩短米粉的最佳蒸煮时间,降低断条率,增加透光率。其中适度脱乙酰的DKGM(47.62%)使米粉的蒸煮损失率由9.59%降至5.00%,硬度由1544.79 g降至1158.00 g。而高脱乙酰度DKGM(76.19%)组米粉蒸煮损失率仅比纯大米粉组降低了1.07%。X射线衍射分析表明DKGM能够抑制淀粉的重结晶,延缓老化。扫描电镜观察发现,添加DKGM使米粉具有更均匀的网络结构,但当DKGM脱乙酰度超过59.81%时,米粉结构变得松散。因此,添加适度脱乙酰的DKGM(47.62%)能够显著改善米粉蒸煮品质及质构特性。该研究可为DKGM在米制品中的应用提供理论依据,拓宽了魔芋葡甘露聚糖在食品加工中的应用。

魔芋葡甘聚糖协同碳酸钙增强聚丙烯复合材料的制备

目的拟在利用天然可降解高分子替代部分聚丙烯(PP)制备一种新型复合材料。方法采用聚丙烯作为复合材料的基质,向基质中加入魔芋葡甘聚糖(KGM)、碳酸钙(CaCO_(3)),并按照一定比例通过桌面挤出机混溶挤出制粒,再将半成品颗粒利用注塑机注塑成型制备成PP/KGM/CaCO_(3)复合材料,同时探究KGM、CaCO_(3)对PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的冲击性能和拉伸性能的影响。结果通过单因素实验可知,当KGM体积分数为10%、CaCO_(3)体积分数为5%时,PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的力学性能最优。结论该复合材料相互融合程度较好,抗冲击和伸强度较高,安全系数较好,可应用于食品包装和生活用品行业领域。本研究可为KGM的资源化利用提供一定的参考依据。

魔芋葡甘聚糖接枝聚丙烯酸敷料对糖尿病皮损治疗作用的研究

目的探究魔芋葡甘聚糖(KGM)接枝聚丙烯酸(AA)敷料对糖尿病皮肤损伤的修复作用。方法采用自由基聚合方法制备(KGM-AA)敷料,进行吸水性实验检测KGM-AA敷料的吸水性能与黏性;通过扫描电子显微镜观察材料冻干后结构及形态。将KGM-AA水凝胶与小鼠成纤维细胞L929体外共培养24 h后,进行细胞活死染色及CCK-8检测,探究细胞的活性及生长状况。将血管内皮细胞接种到KGM、KGM-AA和空白对照上,于接种后第2、4、6、8小时时间点观察血管形成情况。通过小鼠腹腔注射STZ造糖尿病模型,当随机血糖连续2次大于11.1 mmol/L即造模成功。将所获得的高血糖糖尿病小鼠于颈后处制造直径为1 cm圆形伤口并随机分为3组,一组为不做处理空白对照组,另2组分别用KGM及KGM-AA敷料对小鼠创面进行治疗,观察伤口的愈合情况。于创伤后第7、14天时取伤口处皮肤进行苏木精-伊红(HE)染色,观察伤口愈合及炎症、增生等情况。结果KGM-AA敷料具有良好的吸水能力,吸水后的KGM-AA呈现均匀的多孔结构,孔径均大于10μm。与小鼠L929共培养后发现,细胞成功进入吸水形成的凝胶内部,细胞存活率大于95%,可以为细胞附着提供良好的环境且对细胞生长及活性无显著影响。成管实验结果显示,与KGM相比,接种6 h左右KGM-AA组血管数量明显多于KGM组,差异有显著性统计学意义(P<0.01),该差异一直维持到接种后的第10小时。体内实验表明,与对照组相比,创口用KGM-AA敷料处理过的高血糖小鼠在治疗7 d时创面皮肤比未接受治疗组更加完整。结论KGM-AA敷料吸水性及生物相容性良好,吸水后形成均匀多孔结构,形成保护膜的同时为细胞附着提供了良好生长条件,同时表现出良好的促进血管生成特性和潜在的调节皮肤损伤能力,是理想的伤口敷料和细胞递送材料。