魔芋葡甘聚糖的制备及其质量分析(附件)
目的 魔芋葡甘聚糖是一种重要的膳食纤维，其提取方法仍有待完善；本文旨在建立葡甘聚糖的高效制备方法，并进行质量分析。方法 采用DNS法进行多糖含量测定，以葡甘聚糖提取率为指标，采用单因素实验及正交分析对三种工艺进行优化，并用DNS法及红外光谱法进行质量分析。结果 使用乙醇反复提取魔芋粉的方法最好，其最佳工艺条件为料液比130、乙醇浓度30%、温度30℃、提取时间1 h，葡甘聚糖含量达43.3%。相比较而言，该法提取成本较低，时间较少，便于工业化生产。结论 乙醇反复处理魔芋粉为一种有效制备魔芋葡甘聚糖方法，并适于工业化生产，但有待进一步完善。关键词 魔芋葡甘聚糖，提取，乙醇，工业化
目 录
1 引言 1
1.1 魔芋 1
1.2 魔芋葡甘聚糖的制备方法 2
1.3 葡甘聚糖的分析方法 2
1.4 研究意义及内容 4
2 实验部分 4
2.1 实验仪器与实验材料 4
2.2 魔芋水提醇沉法 4
2.3 乙醇反复提取魔芋粉 6
2.4 乙醇与食用碱溶液共同提取魔芋粉 6
2.5 DNS显色法测定含量 6
2.6 KGM的红外分析 7
2.7 实验室三废的处理 8
3 结果与讨论 8
3.1 葡萄糖标准曲线 8
3.2 传统水溶醇沉法 8
3.3 乙醇反复提取 10
3.4 乙醇溶液+食用碱溶液混合提取 14
3.5 红外图谱分析 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1.1 魔芋
魔芋（学名Amorphophallus konjac），又称蒟蒻，天南星科磨芋属多年生草本植物，在以前又有妖芋之称。魔芋属一共有163种，其中中国有21种，其分布地区广阔，主要分布在云南、贵州、四川、陕西和湖北等地，其中又以四川盆地周围山区的魔芋资源最为丰富[1]。魔芋在我国有着悠久的种植、食用和药用历史。根据《本草纲目》的记载，2000多年前就有人用魔芋来治疗病症[2]。尽管中国有超过2000年的民间 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
栽种历史，但是魔芋精粉的加工却在八十年代中期才堪堪发展。与我国不同的是，日本有着悠久的种植、食用和魔芋精粉的加工历史。就现有数据分析，世界上最大的魔芋食品消费国家非日本莫属[3]。
图1 魔芋
魔芋全株有毒，以球形块茎最多。如果直接吃，舌头喉咙会有灼热感，会有剧烈的疼痛和肿胀，因此新鲜魔芋必须经过一定的加工[4]。魔芋的地下块茎可以作为食物食用，具有丰富的营养价值，主要含有魔芋葡甘露聚糖、氨基酸、矿物质、蛋白质、生物碱等多种有效成分，对于糖尿病、高血压的预防和治疗有特效[5]。在已发现的植物中，魔芋植株的扁球状块茎含有约60%左右的魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM），是其主要成分[6]。魔芋葡甘聚糖具备优良的生物相容性和可降解性，也是一种重要的膳食纤维；葡甘露聚糖及其衍生物在医学上具有重要的生理功能，如通便、减肥、降血糖、降血脂等。对肠癌、肥胖症、糖尿病、心血管疾病等的预防和辅助治疗具有重要作用；也是具有广泛应用前景的环境友好型生物材料[7]。因其特殊的结构而具有丰富的生物活性功能，目前已成为多糖研究领域的热点之一。但现有工艺提取葡甘聚糖效率较低，成本较高，因此，本文旨在研究魔芋葡甘聚糖提取的最佳工艺参数条件及质量分析的方法，并验证该方法的优势性和可行性。
1.2 魔芋葡甘聚糖的制备方法
1.2.1 酶提取法
目前获得葡甘聚糖的方法主要有以下五种[8]：①从魔芋等天然原料中提取；②天然多糖的酸水解法；③人工化学合成法；④天然多糖的酶水解法；⑤利用转移酶、水解酶催化的糖基转移反应合成。从魔芋等天然原料中提取不光工艺繁琐且收率极低，得不偿失；而采用酸水解或化学合成方法成本又高，过程不稳定且副产物较多。与上面的方法相比较而言，使用酶水解法转化率高，同时副产物生成较少[9]。史红玲等[10]为探究利用酶法制备魔芋葡甘聚糖低聚糖的最佳工艺条件，通过研究复合酶的添加比例、pH值、时间、温度和底物浓度等因素，得出了复合酶最佳的配比和酶解条件。在此条件下，魔芋葡甘聚糖的水解程度高达65%。莫湘涛等[11]以魔芋粉作为原材料，采用应用酶法和糖化菌处理法成功地提取了葡甘露聚糖。以酶处理后用乙醇沉淀法的效果最好，产品收率和含量均为最高，产品白色、质量最优。周海燕[12] 利用现代发酵技术和酶工程原理，通过微生物水解魔芋粉制备魔芋葡甘聚糖。通过单因素实验和正交试验来确定其最佳工艺条件，得出魔芋葡甘聚糖的转化率大致在66.6%。此法操作简单方便，成本低，生产流程中污染小。党娅等[13]采用正交试验法对魔芋精粉的超声波法、柠檬酸法和纤维素酶水解法工艺进行了比较和优化，比较了三种方法对魔芋葡甘聚糖的降解效果同时对其工艺条件进行了较明显的优化。研究表明：纤维素酶水解法降解效果最好，最佳工艺参数为：料液比1.0 g/L，酶用量0.25 g/L，温度50℃，降解时间100 min。
1.2.2 乙醇沉淀法
彭湘莲等[14]通过单因素试验探究了乙醇浓度（%）、提取温度（℃）、提取时间（h）、提取次数（次）对魔芋葡甘聚糖收率的影响，利用正交试验优化乙醇沉淀法提纯魔芋葡甘聚糖的工艺条件。结果表明：在70℃ 温度下提取3次，每次3 h，用90% 的乙醇进行醇沉，收率为78.5%，纯度高达90.8%。熊武国等[15]采用单因素实验探讨魔芋粉料液比、溶胀温度、醇沉时乙醇浓度和洗涤次数对魔芋葡甘聚糖收率的影响，并通过设计正交试验获取提取的最优条件。结果表明，提取魔芋葡甘聚糖的最优条件为：料液比1:175（g:mL）、调浆温度60℃、乙醇体积分数50%和洗涤两次，得率高达65.7%。
1.3 葡甘聚糖的分析方法
1.3.1 DNS显色法
目 录
1 引言 1
1.1 魔芋 1
1.2 魔芋葡甘聚糖的制备方法 2
1.3 葡甘聚糖的分析方法 2
1.4 研究意义及内容 4
2 实验部分 4
2.1 实验仪器与实验材料 4
2.2 魔芋水提醇沉法 4
2.3 乙醇反复提取魔芋粉 6
2.4 乙醇与食用碱溶液共同提取魔芋粉 6
2.5 DNS显色法测定含量 6
2.6 KGM的红外分析 7
2.7 实验室三废的处理 8
3 结果与讨论 8
3.1 葡萄糖标准曲线 8
3.2 传统水溶醇沉法 8
3.3 乙醇反复提取 10
3.4 乙醇溶液+食用碱溶液混合提取 14
3.5 红外图谱分析 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1.1 魔芋
魔芋（学名Amorphophallus konjac），又称蒟蒻，天南星科磨芋属多年生草本植物，在以前又有妖芋之称。魔芋属一共有163种，其中中国有21种，其分布地区广阔，主要分布在云南、贵州、四川、陕西和湖北等地，其中又以四川盆地周围山区的魔芋资源最为丰富[1]。魔芋在我国有着悠久的种植、食用和药用历史。根据《本草纲目》的记载，2000多年前就有人用魔芋来治疗病症[2]。尽管中国有超过2000年的民间 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
栽种历史，但是魔芋精粉的加工却在八十年代中期才堪堪发展。与我国不同的是，日本有着悠久的种植、食用和魔芋精粉的加工历史。就现有数据分析，世界上最大的魔芋食品消费国家非日本莫属[3]。
图1 魔芋
魔芋全株有毒，以球形块茎最多。如果直接吃，舌头喉咙会有灼热感，会有剧烈的疼痛和肿胀，因此新鲜魔芋必须经过一定的加工[4]。魔芋的地下块茎可以作为食物食用，具有丰富的营养价值，主要含有魔芋葡甘露聚糖、氨基酸、矿物质、蛋白质、生物碱等多种有效成分，对于糖尿病、高血压的预防和治疗有特效[5]。在已发现的植物中，魔芋植株的扁球状块茎含有约60%左右的魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM），是其主要成分[6]。魔芋葡甘聚糖具备优良的生物相容性和可降解性，也是一种重要的膳食纤维；葡甘露聚糖及其衍生物在医学上具有重要的生理功能，如通便、减肥、降血糖、降血脂等。对肠癌、肥胖症、糖尿病、心血管疾病等的预防和辅助治疗具有重要作用；也是具有广泛应用前景的环境友好型生物材料[7]。因其特殊的结构而具有丰富的生物活性功能，目前已成为多糖研究领域的热点之一。但现有工艺提取葡甘聚糖效率较低，成本较高，因此，本文旨在研究魔芋葡甘聚糖提取的最佳工艺参数条件及质量分析的方法，并验证该方法的优势性和可行性。
1.2 魔芋葡甘聚糖的制备方法
1.2.1 酶提取法
目前获得葡甘聚糖的方法主要有以下五种[8]：①从魔芋等天然原料中提取；②天然多糖的酸水解法；③人工化学合成法；④天然多糖的酶水解法；⑤利用转移酶、水解酶催化的糖基转移反应合成。从魔芋等天然原料中提取不光工艺繁琐且收率极低，得不偿失；而采用酸水解或化学合成方法成本又高，过程不稳定且副产物较多。与上面的方法相比较而言，使用酶水解法转化率高，同时副产物生成较少[9]。史红玲等[10]为探究利用酶法制备魔芋葡甘聚糖低聚糖的最佳工艺条件，通过研究复合酶的添加比例、pH值、时间、温度和底物浓度等因素，得出了复合酶最佳的配比和酶解条件。在此条件下，魔芋葡甘聚糖的水解程度高达65%。莫湘涛等[11]以魔芋粉作为原材料，采用应用酶法和糖化菌处理法成功地提取了葡甘露聚糖。以酶处理后用乙醇沉淀法的效果最好，产品收率和含量均为最高，产品白色、质量最优。周海燕[12] 利用现代发酵技术和酶工程原理，通过微生物水解魔芋粉制备魔芋葡甘聚糖。通过单因素实验和正交试验来确定其最佳工艺条件，得出魔芋葡甘聚糖的转化率大致在66.6%。此法操作简单方便，成本低，生产流程中污染小。党娅等[13]采用正交试验法对魔芋精粉的超声波法、柠檬酸法和纤维素酶水解法工艺进行了比较和优化，比较了三种方法对魔芋葡甘聚糖的降解效果同时对其工艺条件进行了较明显的优化。研究表明：纤维素酶水解法降解效果最好，最佳工艺参数为：料液比1.0 g/L，酶用量0.25 g/L，温度50℃，降解时间100 min。
1.2.2 乙醇沉淀法
彭湘莲等[14]通过单因素试验探究了乙醇浓度（%）、提取温度（℃）、提取时间（h）、提取次数（次）对魔芋葡甘聚糖收率的影响，利用正交试验优化乙醇沉淀法提纯魔芋葡甘聚糖的工艺条件。结果表明：在70℃ 温度下提取3次，每次3 h，用90% 的乙醇进行醇沉，收率为78.5%，纯度高达90.8%。熊武国等[15]采用单因素实验探讨魔芋粉料液比、溶胀温度、醇沉时乙醇浓度和洗涤次数对魔芋葡甘聚糖收率的影响，并通过设计正交试验获取提取的最优条件。结果表明，提取魔芋葡甘聚糖的最优条件为：料液比1:175（g:mL）、调浆温度60℃、乙醇体积分数50%和洗涤两次，得率高达65.7%。
1.3 葡甘聚糖的分析方法
1.3.1 DNS显色法
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