植物多糖膠的概念

多糖膠是由甘露糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、果糖、巖藻糖、鼠李糖等單糖和部分相應(yīng)的糖醛酸按一定比例組成的多糖，屬于天然高分子復(fù)雜化合物，其具有較好的粘性，能與水結(jié)合形成膠體溶液，相對分子質(zhì)量介于5萬一50萬之間。功能性多糖膠因具有增稠性、膠凝性、乳化穩(wěn)定性、成膜性、懸浮分散性、保水持水性和控制結(jié)晶性等而被廣泛用作增稠劑、穩(wěn)定劑、粘合劑、膠凝劑、浮選劑、絮凝劑、分散劑等應(yīng)用于石油鉆采、食品醫(yī)藥、紡織印染、采礦選礦、兵工炸藥、日化陶瓷、建筑涂料、木材加工、造紙、農(nóng)藥等諸多行業(yè)(Garti等，1994;Huang等，2001;Cheng等，2002;Brummer等，2003)。隨著人們生活質(zhì)量提高和對環(huán)境問題日益重視，天然功能性多糖膠的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，多糖膠的市場需求量也呈爆發(fā)性增長趨勢。預(yù)測未來5年內(nèi)，我國對植物多糖膠的需求量年遞增10%以上。

植物多糖膠的共同特性是在低濃度條件下(<1%)形成高粘度的水溶液，溶液呈現(xiàn)非牛頓流體的特性。膠液加熱時可逆地稀化且當(dāng)升高的溫度被保持時，又隨時間不可逆地降解，溶液的表觀粘度將隨剪切速率的增加而急劇下降，然后趨于穩(wěn)定并逐漸接近最低極限值。此外，植物多糖膠還具有降血糖、降血脂、抗輻射、潤腸減肥、與微生物多糖形成凝膠等特性。多種功能集于一體的天然多糖膠具有不可替代的地位。1.2植物多糖膠的結(jié)構(gòu)和來源1.2.1植物植物多糖膠的結(jié)構(gòu)

半乳甘露聚糖是一種中性水溶性多糖，具有相同的分子基本結(jié)構(gòu)，以1-4連接的β-D-甘露糖為主鏈，α-D-半乳糖殘基通過((1，6)連接附著在甘露糖的O-6單元上。半乳甘露聚糖膠的來源不同，其半乳糖取代度和分子量分布不同 。

植物多糖膠主要是從木本或草本植物種子的胚乳中分離得到的，國際上以瓜爾膠和刺槐豆膠為主，半乳甘露聚糖種子膠的單糖組成為半乳糖和甘露糖，它是一種高分子碳水化合物，可以制備得到多種功能的高附加值功能產(chǎn)品。半乳甘露聚糖是植物膠膠體的重要組成，它的一個主要來源是豆科植物的種子，半乳甘露聚糖存在于種子胚乳的細胞壁中。

我國植物膠資源品種多、分布廣，產(chǎn)量較大的有田蓄、胡蘆巴、皂莢、野皂莢、塔拉、槐豆、決明、望江南等。田著豆科田著屬(SesbaniacannabinaPers)，是著名的一年生綠肥植物，能耐鹽堿、耐澇、耐脊薄土壤。田薔作為改良土壤的綠肥資源，在八十年代曾得到迅猛發(fā)展，田蓄膠也在一定時期替代進口瓜爾膠應(yīng)用于相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中。胡蘆巴豆科(TrigonellafoenumgraecumL.)蝶型花亞科胡蘆巴屬，主要出產(chǎn)于我國的江蘇、安徽、河南、陜西、甘肅和寧夏、內(nèi)蒙古等地。早在西漢時期我國就開始種植胡蘆巴，至今己有二千多年的歷史。胡蘆巴種子是傳統(tǒng)的中藥材，胡蘆巴膠具有水不溶物含量低、凍膠性能優(yōu)越等特性，近年來得到了一定的發(fā)展，在我國安徽、江蘇、寧夏、內(nèi)蒙古等地都有胡蘆巴種植基地。塔拉(CaesalpiniaspinosaKuntze)又名刺云實，豆科蘇木屬。塔拉是我國作為單寧植物資源從南美洲引種栽培的經(jīng)濟植物，“九五”期間我國西南部己引種栽培50,000畝塔拉資源，塔拉種子是理想的植物膠資源之一。槐樹豆科苦參屬，落葉喬木。槐樹是集藥用、材用、食用、觀賞于一身的多用途樹種，分布于全國各地，是我國歷史悠久的庭園樹種。目前，我國北方一些大城市也把槐樹作為城市園林綠化的優(yōu)良樹種。皂英(GleditisiasinensisLam.)豆科皂莢屬，落葉喬木或小喬木。皂莢樹根系發(fā)達，耐旱節(jié)水，生長快速，結(jié)實好，具有固氮性能，是營造農(nóng)田防護林、水土保持林和城鄉(xiāng)景觀林的理想生態(tài)樹種。野皂莢CGleditisiamicroophyllaBunge)豆科皂莢屬，灌木或小喬木。野皂莢具有抗干旱、耐痔薄、適應(yīng)性強等特點，是太行山石質(zhì)山地陽坡的當(dāng)家樹種，在太行山石質(zhì)山地分布廣泛，資源豐富，該地區(qū)每年約有50,000噸野皂莢種子可供開發(fā)利用。國內(nèi)外己有關(guān)于皂莢屬植物多糖膠的研究報道，但未見有皂莢和野皂莢多糖的研究。由此可見，我國植物膠資源分布廣、蘊藏量大、品質(zhì)好，但我國長期以來卻需要進口大量以瓜爾膠為主的植物膠，究其原因，是由于缺乏對我國植物膠資源種子組成、多糖膠結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及多糖膠提取等高效利用技術(shù)的系統(tǒng)研究。

當(dāng)分散在水溶液中半乳甘露聚糖呈折疊或無規(guī)則纏繞構(gòu)象，由于半乳糖側(cè)鏈空間位阻影響，導(dǎo)致半乳甘露聚糖鏈之間的氫鍵顯著減少。加入脫水劑(如乙醇和異丙醇)可以通過與水的競爭，促進水溶性聚合物的分子內(nèi)關(guān)聯(lián)。介電常數(shù)是一個衡量溶劑增強溶質(zhì)分子間引力的重要指標(biāo)，其最終導(dǎo)致了沉淀的析出。乙醇和異丙醇具有比水更低的介電常數(shù)。加入醇溶劑，降低了多糖水溶液的介電常數(shù)，并引發(fā)多糖構(gòu)象的改變，從而使聚合物分子聚集并沉淀。

皂莢糖膠（gleditsiasinensislamgum）是由皂莢（GleditsiasinensisLam.）種子經(jīng)水浸泡、粉碎、干燥等步驟加工制得的食品添加劑。皂莢糖膠為白色或乳白色粉末，是多糖類聚合體，主要由β-（1,4）-糖苷鍵連接而成的D-吡喃甘露糖主鏈和α-（1,6）-糖苷鍵連接而成的D-吡喃半乳糖支鏈構(gòu)成，其中半乳糖與甘露糖比為1:3~1:4 。