魔芋(Amorphophallus Konjac)是天南星科魔芋屬單子葉植物綱多年生草本植物，俗稱花傘把、蛇包谷鬼頭、花連杆等。魔芋塊莖的主要成分為魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan，簡稱KGM)，成熟的鮮芋中KGM的含量達10％-30％，鮮魔芋的組成随生長期不同而異。我國魔芋資源豐富，種植曆史已達兩千年之久，主要分布在湖北、雲南、四川、貴州等省，且多在山區，畝産可達數千斤。魔芋作為傳統健康食品在我國和日本有悠久的曆史。近年來關于KGM在食品、生物、醫學、化工等領域的應用研究日益引人注目。

魔芋倒苗

1.2 KGM的凝膠特性在食品中的應用

魔芋葡甘聚糖具有特殊的凝膠特性：(1)溫度升高，魔芋凝膠的彈性和韌性增加，使魔芋凝膠具備可烹調性，也可以調節凝膠食品的硬度、脆度和咀嚼性。(2)魔芋凝膠的強度與凝膠形成時魔芋的濃度、膠凝劑的種類及濃度有關。(3)魔芋凝膠是在堿性介質中脫除乙酰基團後形成的，然後用水漂洗甚至用食用酸中和餘堿，凝膠的口感變化不大，這表明魔芋凝膠可進一步加工成果凍或果脯。(4)魔芋凝膠速凍後冰晶粒的增大使凝膠變為海綿狀泡沫氣溶膠，生成的泡沫狀食品不僅有特殊的口感，而且可以儲存各種風味物質，使食品多樣化。(5)魔芋凝膠是一種熱不可逆凝膠，其韌性高于傳統食用海藻酸鈣凝膠。(6)魔芋凝膠的縮水收縮受到濃度、pH值以及溫度等因素的影響。根據報道，利用魔芋凝膠的以上特性可以制造一系列魔芋凝膠食品，如以KGM為主料的魔芋面條、魔芋豆腐、魔芋粉絲、魔芋仿生食品和以KGM為輔料的魔芋果脯、魔芋牛奶食品、魔芋發泡食品、魔芋軟糖、魔芋粒飲料基金等。KGM還廣泛地用作食品添加劑，如用于冰淇淋的穩定劑，使口感平滑細膩；作為餅幹、面包、蛋糕等烘烤食品添加劑，使産品外觀光滑，質地酥脆；作為酒類和飲料的澄清劑；作為啤酒泡沫穩定劑，使氣泡細小均勻，挂杯時間長。

魔芋研究

1.3 KGM溶膠的成膜性、穩定性在食品中的應用

魔芋葡甘聚糖的水溶液呈溶膠性，并具有成膜性質，随着果蔬保鮮劑研制的興起，魔芋葡甘聚糖因其溶液粘度大，穩定性高，抗菌性強，結膜細緻，光滑的性質而被作為保鮮劑的活性成分。新鮮食品經過KGM保鮮劑的處理，表面形成一層薄膜封閉鮮品表面氣孔，形成具有嚴密滲透性的密閉環境，可抑制水分揮發和營養物質的消耗，限制氧氣通過鮮品表面速度，減弱鮮品呼吸強度，同時還可抑制病菌及黴菌的侵入和蔓延，起到防腐保鮮作用，從而延長鮮品保存期。用化學改性KGM衍生物溶液分别對猕猴桃、草莓、柑桔、蘋果、闆栗、黃瓜、辣椒等果蔬進行塗膜保鮮，試驗結果表明幹燥後形成的保鮮膜具有保水性，果蔬的維生素C損失率、呼吸強度下降率和爛果率均有所降低，同時果蔬的風味保持時間較長，顯示出較好的保鮮效果。因而從KGM有望開發出果蔬塗膜保鮮液或保鮮膜材料。以KGM為基材，添加增塑劑和增強劑，可制備出具有較好力學性能、透光性和一定防水性的保鮮及緩釋膜材料。該類材料具有可印刷性，可望開發成為新型無毒、無公害的可食性食品包裝膜。

魔芋生長

2 KGM在生物領域的應用

KGM在生化領域的應用較為廣泛。KGM制成高強度、穩定性好的不溶性載體後，可通過钛活化固定化葡萄糖澱粉酶，還可對微生物細胞固定化。加入硫氰化鉀或尿素将凝膠化的KGM解聚，經低溫透析後調制成載體溶液，然後加入轉化酶，充分混合後進行真空冷凍幹燥，可以得到海綿狀固定化酶。KGM經不溶性處理制備成固定化載體，用表氯醇-己二胺-戊二醛活化後可固定環糊精葡基轉移酶，KGM和二乙基氨基乙醇(DEAE)反應制備DEAE-KGM弱鹹性陰離子交換樹脂，對牛血清蛋白有較高的吸附容量，可以把羊血紅血球超氧化物歧化酶制劑分離成幾個組分。此外，DEAE-KGM凝膠能吸附92％-95％的人體血凝因子Ⅷ，用于工業色譜柱分離凝血因子Ⅷ及其它大分子蛋白質。KGM先經過乙酰化，再用表氯醇交聯，制得具有網絡狀結構的大孔葡苷聚糖球粒，可用于GPC填料，分離水溶性大分子。平均尺寸為1-500µm的交聯KGM珠粒可用于凝膠過濾和凝膠色譜中的填料，其分離分子量的範圍可從分子量為200-108。交聯KGM還可用作凝膠色譜固定相的添加劑，可用來分離蛋白質、DNA，當色譜柱中KGM的含量為0.25％時，在分離1400對堿基對範圍的凝膠還具有化學穩定性、無毒性和易處理等優勢，可望成為傳統的色譜柱分離添加組分如聚酰胺和羟甲基纖維素的理想替代品。

3 KGM在醫學領域的應用

KGM具有良好的生物相容性、吸濕性、親水性和可生物降解性，在醫學領域得到重要應用。在水等液體介質存在下，經冷凍幹燥把KGM制成幹态凝膠，然後用輻照或其它方法滅菌後，可用作傷口包裹材料，它有明顯提高傷口愈合速度的作用。由KGM、NaC1、CaC12、硼砂等制成的眼科治療液能有效地治療淚腺分泌物減少症，防止眼睛幹澀。由KGM、三價硼酸鹽和水等制備的人造生物相容性膠狀玻璃的水份含量和透光率分别達96％和94.3％，尤其适用于接觸眼鏡和醫用光學設施。由KGM、海藻酸鈉和其它潤滑劑、增塑劑等制備的膜材料，以及由KGM和半乳甘露聚糖共混制備的凝膠材料可用于藥物控制釋放領域。與其它的片劑藥物包衣相比，魔芋凝膠表現出更好的增加硬度和提高藥物與包衣分離性能的效果，有趣的是，魔芋來源豐富且價廉，而且由魔芋凝膠包裹的和由其它包衣包裹的乙酰氨基酚片劑在體外的溶解行為并沒有多大區别。

4 KGM在化工領域的應用

KGM在化工領域的應用較為普遍。馬來酸酐酯化KGM可用作磷化液的添加劑、成膜劑。KGM與丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯酸的接枝共聚反應進行了詳細研究。用辛酸、月桂酸、棕榈酸等長鍊脂肪酸将KGM酯化，并将酯化産物用作乳化劑。結果表明，長鍊脂及酸KGM酯是一種用量少(約需0.01％-0.04％)，且具有一定的抗鹽和抗酸性能的高效的非離子型大分子乳化劑。将KGM磷酸酯用作廢水的新型有機高分子絮凝劑。用Na2HPO4和NaH2PO4或三聚磷酸鈉幹法處理KGM，所得磷酸酯化KGM具有一定的抗菌能力。KGM可用作粘結劑，制防水布。KGM是一種良好的化妝品基質，具有良好的吸水性和膨潤性，可改善皮膚對化妝品的接觸，現已有魔芋美容及洗滌用品問世。

與未改性的魔芋精粉膜相比，用馬來酸酐、三聚磷酸鈉改性後制得的KGM膜具有較好的抗張強度、透明度和熱封性。羟丙基化衍生物具有優良的流變性能、抗溫性能和抗鹽性能，用它作為油田鑽井無固相完井液完全滿足現場作業要求，有望得到推廣。在異丙醇中用硬脂酸和三氯化磷的混合物改性KGM後，其流體行為由假塑性轉變為牛頓流體，改性KGM能夠與苯丙乳液産生協同效應，共混體系在較寬範圍的溫度、酸堿度範圍内很穩定，可以作為塗料增稠劑和流平劑。将硝酸铈引發丙烯酰胺接技的KGM共聚物可用作印染工業增稠劑和上漿劑，塗料印花應用試驗結果表明，該産品水溶性好，成糊率高，包裝流動性和穩定性好，綜合性能超過塗料印花用增稠劑同類進口産品。以魔芋精粉為原料，經酶解、羟丙基化和硫酸酯化修飾，已制備出水溶性良好的KGM硫酸酯化衍生物，該産物中有機硫含量為20％，由凝膠色譜測得其相對分子量為3000- 4000，紅外光譜和核磁共振分析結果表明它具有類肝素的結構，有望開發成新型低分子類肝素藥物。

國外也有關于KGM在環保化工領域應用的報道。用KGM和次氯酸鈣在硼酸鉀水溶液中形成包埋殺菌劑的凝膠，再将其切成小塊放在多孔容器中并置于城市污水管道中，能夠防止藻類的生長。将KGM水溶液和适量堿(氫氧化鈣、碳酸鈉)及表面活性劑(月桂酸酯、聚乙二醇)混合，然後噴灑在拆修的建築物和道路表面，可防止施工中産生灰塵。

5 KGM應用前景展望

魔芋是我國的特産資源，作為魔芋中重要成份的葡甘聚糖(KGM)是一種天然高分子多糖，作為可再生資源，它的應用一方面可節省大量石油資源，另一方面可以緩解大量非降解合成高分子材料棄棄物造成的環境污染，KGM及其改性材料廢棄後可以在自然環境中實現生物量的循環，是環境友好材料。自從1994年美國和歐洲相繼立法批準KGM為健康食品及食品添加劑以來，國際市場的魔芋需求量增大。

目前我國魔芋市場的現狀是，重視魔芋精粉出口帶來的經濟效益而輕視魔芋産品的深度開發，忽視了中國本身這個潛在的市場。我國對KGM的研究工作已開展二十多年，主要研究内容集中在KGM的結構，物理性質及一般化學改性、基礎和應用研究需進一步加強。因此，加強KGM的開發與應用研究對充分利用我國特産資源，實現農産品科技增值，提高和社會效益具有重要意義。

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