自水解制备半乳甘露低聚糖及其溶出动力学的研究文献综述

 2022-05-15 22:47:34

国内外同类研究的综述：

1 背景介绍

1.1 原料简介

田菁作为本省苏北沿海滩涂普遍栽植的作物，不仅可以作为优良的伏季绿肥作物，也可作为草料。由于田菁固氮能力较强，植株营养含量丰富，翻压后改土增产效果显著，特别是在低凹易涝的盐碱区。此外，盐碱地上种植利用田菁，可以明显降低耕层泥土盐分，耕层盐分平均降低30%-50%，具有很好的农业生态效应。田菁种子中含有30%以上的半乳甘露聚糖胶，并主要聚集在内胚乳部分，其聚糖纯度达到75%以上，通过甘露聚糖酶的作用使其降解成具有生理活性的半乳甘露寡糖（Galacto-Mannan-oligosaccharides, GMOS）[1]。当前多开发为纺织行业的浆料、石油开采辅料等。植物源多糖作为一种绿色、有机的天然活性多糖，能够促进胃肠道蠕动，增加粪便湿度，减少便秘。但半乳甘露聚糖是一种功能性聚糖，在生物体受精、成长、发育、分化、免疫、神经系统的辨别与调控等过程中起调剂作用。因此，功能性寡糖开发是国际生物技术领域的重要课题和研究热门[2]。

1.2 产品概述

半乳甘露聚糖是以beta;-D-1,4糖苷键连接的beta;-D-甘露糖为主的骨架，在某些beta;-D-甘露糖基的1→6位上连接一个alpha;-D-吡喃半乳糖。不同的豆科植物，其半乳甘露聚糖有着不同程度的半乳糖取代基，范围从25% （低取代）到约95% （高取代），取代的程度反应了豆科植物的分类划分，各种植物种子半乳甘露聚糖的基本结构差别不大[3]。低聚糖是指由一个单糖通过糖苷键连接，形成直链或支链的低聚糖合糖，可分成普通低聚糖（能被人体消化吸收）和功能性低聚糖（不能被人体消化吸收但能被体内有益菌利用）两大类。半乳甘露低聚糖是半乳甘露聚糖的不完全降解产物，由D-半乳糖和D-甘露寡糖组成。半乳甘露寡糖的来源主要是田菁胶、胡芦巴胶、长角豆胶、瓜尔豆胶和塔拉胶，是一种无臭、无味、耐酸、耐盐，热稳定性好的白色粉末。可溶于水，水溶液为透明，呈中性并黏度很低。是一种无污染、无残留的新型添加剂[4]。半乳甘露低聚寡糖是一种潜在的膳食纤维（益生元）[5]，具有许多对人和动物有益的功能特性，比如食用经降解的瓜尔胶寡糖可以降低餐后血糖以及减少葡萄糖的吸收；经酶降解的瓜尔胶作为一种低粘度的膳食纤维，被高胆固醇患者食用后发现，其体内胆固醇、糖和游离脂肪酸含量均有所降低，说明半乳甘露寡糖具有促进人体脂肪代谢的功能。

寡糖具有良好的生物相容性、生物降解性和可持续性，是一类具有分支结构的天然生物聚合物，具有广泛的工业应用前景[6]。半乳甘露低聚糖具有以下各种生理功能：促进以双歧杆菌为代表的有益菌的增殖；减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生；抑制病原菌和腹泻或便秘；保护肝脏功能；降低血清胆固醇和血压；增强机体免疫力；抗癌；低能量或无能量，不会引起龋齿；具有改善肠道微生态环境、提高动物免疫力、改善瘤胃发酵功能等作用。另外，由于低聚糖不被人体消化吸收，属于低分子量的水溶性膳食纤维。它存在于魔芋粉、瓜尔豆胶、田菁胶及多种微生物细胞壁中，由于微生物的细胞壁有相当一部分是由葡萄糖和甘露糖聚合而成，因此甘露低聚糖有较高的生物活性，在营养改善、食品工业、养殖饲料等方面有广阔应用前景。

1.3 研究现状

目前，国内外已开发出多种低聚糖产品，市场规模已达十余万吨，市场化品种已有25种。美国已利用其在糖生物学方面的优势，在特殊低聚糖的研究开发上进展迅速，多种低聚糖药物、低聚糖疫苗等正在开发。美国、日本、澳大利亚以及欧洲等国在甘露聚糖酶的开发、半乳甘露低聚糖的功能研究以及酶法生产技术等方面已有一些成果报道，如通过乳酸细菌的甘露聚糖酶作用于魔芋多糖，芽胞杆菌的甘露聚糖酶作用于瓜胶，放线菌的甘露聚糖酶作用于复杂半纤维素等，开发出了半乳甘露低聚糖，以曲霉的甘露聚糖酶开发了甘露四糖，以甘露糖苷酶进行半乳甘露低聚糖生产等，并有不少相关专利[7]。对半乳甘露聚糖的研究已有近百年的历史，而我国从20世纪70年代才起步。我国在以田菁胶、槐豆胶为原料开发出半乳甘露低聚糖添加在饲料中，对猪、兔、鸡等的饲养试验表明，半乳甘露低聚糖可有效地提高动物健康水平，促进动物生长，并可完全替代饲用抗生素。我国半乳甘露聚糖胶的需求量仅次于美国，居世界第二位，因此进行半乳甘露聚糖的研究开发具有重要意义。

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