11078-30-1 / 半乳甘露聚糖的應(yīng)用

背景及概述^[1-3]

半乳甘露聚糖屬于碳水化合物類，由半乳糖和甘露糖構(gòu)成的雜聚糖，其結(jié)構(gòu)是由β-(1-4)-D-甘露糖構(gòu)成的主鏈上，通過α-(1-6)糖苷鍵連接有單個(gè)的D-半乳糖分支。由于植物品種的不同，半乳糖與甘露糖的比例也不同。半乳甘露聚糖存在與許多種植物的胚乳中，尤其是豆科植物。各種植物種子半乳甘露聚糖的基本結(jié)構(gòu)差別不大，基本呈線形而存在分支，它具有中性的非離子性質(zhì)，有較好的水溶性和交聯(lián)性，且在低濃度下能形成高黏度的穩(wěn)定性水溶液，在食品、造紙、紡織和采油等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

半乳甘露聚糖的商業(yè)價(jià)值主要體現(xiàn)在它們的分子結(jié)構(gòu)特性上：(1)剛性的β-(1※4)甘露聚糖主鏈?zhǔn)拱肴楦事毒厶撬芤壕哂懈唣ざ龋?2)對(duì)于半乳糖含量(<30%)較低的半乳甘露聚糖，可與其他多糖(如卡拉膠和黃原膠)形成彈性膠，并可用作冷凍多相食品體系的穩(wěn)定劑。但有些半乳甘露聚糖膠過高的黏度限制其在食品、制藥和一些非食品工業(yè)的利用。

例如，瓜爾豆膠極高的黏度，使之很難用于某些化學(xué)衍生反應(yīng)中，以及在食品中起到膳食纖維的作用。此外，半乳糖含量高的半乳甘露聚糖與其他多糖形成共凝膠的能力差。這就需要對(duì)半乳甘露聚糖進(jìn)行改性，一種是使支鏈α-(1，6)苷鍵水解，另一種是使主鏈β-(1，4)苷鍵水解。脫去半乳糖支鏈雖然對(duì)分子量影響很小，但是會(huì)使溶解度降低；切斷甘露糖主鏈會(huì)使分子量和溶液黏度降低。改性可以通過化學(xué)法改性和酶法改性實(shí)現(xiàn)?；瘜W(xué)改性不易控制，常常過度水解，副產(chǎn)物多。

性質(zhì)^[4]

半乳甘露聚糖是豆科植物種子胚乳中的主要成分。屬天然聚合物。從不同豆科植物種子中可得到半乳糖與甘露糖比值不同的半乳甘露聚糖(見表)。

這些半乳甘露聚糖在結(jié)構(gòu)上都是以β-甘露糖通過1～4碳原子上羥基縮聚而成，而α-半乳糖則是通過1～6碳原子上的羥基縮聚接枝在主鏈上。半乳甘露聚糖在酸和酶作用下可水解降解，在氧化劑作用下可發(fā)生氧化降解。半乳甘露聚糖中的鄰位順式羥基易為硼酸(或硼砂)所交聯(lián)，產(chǎn)生彈性很好的硼凍膠：

應(yīng)用^[2，5]

半乳甘露聚糖(Galactomannan，簡稱GM)存在于真菌(如曲霉菌屬、青霉菌屬等)及胚乳豆類植物(如葫蘆巴、瓜兒豆、角豆等)細(xì)胞壁中，廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)學(xué)、臨床領(lǐng)域。此外，高價(jià)金屬(如鋁、鉻、鋯等)的多核羥基絡(luò)離子也可在一定條件下交聯(lián)半乳甘露聚糖。在采油中，可直接使用半乳甘露聚糖，也可使用其改性產(chǎn)物，如羧甲基半乳甘露聚糖、羥乙基半乳甘露聚糖、羥丙基半乳甘露聚糖、羧甲基-羥丙基半乳甘露聚糖等。在采油中主要用作增粘劑、降阻劑、泡沫和乳狀液的穩(wěn)定劑，交聯(lián)后用作壓裂液。

1）半乳甘露聚糖對(duì)大鼠降血糖的作用。

選擇80只雄性SD大鼠，先按體重隨機(jī)取20只作為正常對(duì)照組給予維持飼料，剩余60只動(dòng)物進(jìn)行造模。在本試驗(yàn)條件下，分別以1.4g/kgBW、0.7g/kgBW、0.35g/kgBW(分別相當(dāng)于人體推薦用量的20、10、5倍)劑量的半乳甘露聚糖輔助降糖咀嚼片給大鼠連續(xù)灌胃34天，受試樣品空腹血糖、糖耐量及血脂指標(biāo)均呈陽性，由此判定該受試樣品輔助降血糖功能動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性。結(jié)論半乳甘露糖對(duì)大鼠具有輔助降血糖作用。

2)制備一種光響應(yīng)型半乳甘露聚糖水凝膠。

包括：1)對(duì)半乳甘露聚糖進(jìn)行羧甲基化改性，得到羧甲基化半乳甘露聚糖；2)將羧甲基化半乳甘露聚糖溶于DMSO中，加入EDC·HCl進(jìn)行?；幚恚缓蠹尤?-羥基香豆素和4DMAP，常溫下避光反應(yīng)；3)步驟2)所得反應(yīng)產(chǎn)物依次經(jīng)透析、醇沉后，將沉淀溶于水配制成溶液，經(jīng)紫外照射發(fā)生光交聯(lián)反應(yīng)，即得光響應(yīng)型半乳甘露聚糖水凝膠。本發(fā)明通過引入光響應(yīng)基團(tuán)香豆素結(jié)構(gòu)單元，使半乳甘露聚糖型水凝膠對(duì)光具有響應(yīng)性行為。本發(fā)明提供的光響應(yīng)半乳甘露聚糖水凝膠在安全性、可控性和便利性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在生物材料方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

主要參考資料

[1] 半乳甘露聚糖膠酶法改性研究進(jìn)展

[2] CN201510387287.2一種半乳甘露聚糖抗原及其制備方法

[3] 半乳甘露聚糖對(duì)大鼠降血糖的作用研究

[4] 石油技術(shù)辭典

[5] CN201910164666.3光響應(yīng)型半乳甘露聚糖水凝膠及其制備方法