湖北桃膠多糖提取工藝及理化性質研究進展

冉涔晨 張佳倩 譚紅月 馬淏彬 羅姝晨

（武漢商學院食品科技學院 湖北·武漢 430056）

桃膠是桃或山桃類等薔薇科樹種經過蚊蟲叮咬或物理傷害后分泌的一種天然多糖類膠質物。由樹干自然分泌得到的液態(tài)黏性物質稱為桃膠油，經過自然曬干或其他方法脫水形成的為原桃膠，原桃膠難以溶解，具有良好的浸脹性，嚴重影響了其在工業(yè)上的應用價值。原桃膠經過去雜、漂白、水解和改性后得到商品桃膠，改良了溶解性、穩(wěn)定性差的缺陷，在食品、醫(yī)療、化工、輕工等方面都得到了很好的應用。

1 桃膠的化學組成及其性質

1.1 化學組成

桃膠中的多糖，主要由半乳糖和L-阿拉伯糖組成，還含有少量的脂質，蛋白質等。王立新[1]等人用離子色譜儀測定扁桃膠的單糖組成，主要由葡萄糖糖醛酸、木糖、半乳糖、阿拉伯糖，鼠李糖和海藻糖六種單糖以24.35:9.25:33.75:31.60:0.74:0.31組成，且測定桃膠中含Thr最高，為47.89%。丁成麗[2]等人用反相高效液相色譜-紫外線檢測法測定單糖組成，發(fā)現不同樹種膠的單糖含量不同；桃膠單糖組成主要成分為阿拉伯糖和半乳糖，山桃樹膠多糖中阿拉伯糖含量最高，桃杏樹膠中葡萄糖醛酸含量最高。薛梅[3]等人采用微波消解-ICP-MS法研究桃膠中礦物元素的含量，發(fā)現桃膠多糖中含有人體必需的常量元素Na、Mg、K、Ca，含量K>Ca>Mg>Na，且K在不同樹種中含量差異明顯。

1.2 性質

原桃膠屬于酸性粘多糖，分子量大，高于200萬以上。這種性質導致桃膠難溶于水，但因為其親水性基團的存在，具有很好的浸脹性。桃膠的溶解性極差，受溫度、PH值等因素的影響，隨著溫度、PH值的升高，其溶解性增大。桃膠水溶液在弱酸性條件下有較大的粘度，因此在工業(yè)上用于代替阿拉伯膠。另外，在某些方面，桃膠要優(yōu)于阿拉伯膠。尹楠[4]等人研究發(fā)現桃膠的透明度，香氣的保持能力要好于阿拉伯膠，但在降低表面張力上，遠不如阿拉伯膠。在作增稠劑使用時，溶液達到相同的效果，桃膠的使用量要比阿拉伯膠用量少。

2 桃膠多糖分離提取工藝

2.1 浸脹和去雜工藝

桃膠分子量大，聚合度高，水溶性差，在提取多糖時需要預處理，即用一定比例浸泡桃膠去除樹皮，泥沙等雜質后再進行水解。浸泡后的桃膠需要放入冷凍干燥機中冷凍干燥，再研磨成粉，過篩提取。蔣曉穎等人通過測不同目徑的桃膠吸水率得出：過120目篩的原料平衡吸水率最大，會更易溶解于水中。

2.2 水提醇沉法

水提醇沉法提取桃膠多糖是最傳統(tǒng)的一種方法，步驟簡單，材料單一，利用多糖不溶于醇的特性，使其沉淀。此方法提取產量高，且不影響生物活性，但耗時長，效率低。

桃膠水溶液粘度大，會給后續(xù)的工序帶來困難。因此，粘度是實驗中需要控制的因素。當溫度過高時，多糖分子鏈斷裂分子運動加快，使溶液粘度下降。陳其躍、郭衍俊等人通過研究發(fā)現各因素對水解的影響，得出水解溫度80-85℃，時間2h，PH10.5，固液比為6%時，桃膠水解效果最佳。

2.3 微波輔助提取

微波能利用輻射將細胞壁或細胞膜破壞或溶解，以提高原料有效成分或有效部位提取率，特別是在含水溶劑中萃取極性物質時，微波作用導致水分子吸收能量，產生大量熱量水汽化導致植物細胞壁出現裂紋或皺縮，從而溶解并釋放胞內物。唐黎標通過正交實驗，在料液比、微波功率、處理時間三個因素的基礎上，確定了微波提取桃膠多糖的最佳工：水料比60:1（mL/g），功率600W，時間14min，能得到74.7%的提取率。

此種新型提取多糖技術能更快更有效地分離多糖提高效率，但是微波長時間作用會破壞物質的結構，對其性質和生物活性造成影響。

2.4 超聲波提取

超聲提取一般是在常溫條件下進行，避免了高溫對有效成分的破壞，提取效果明顯優(yōu)于常規(guī)法。采用超聲法提取植物多糖，可避免因結構改變產生錯誤的結論，造成研究工作的復雜化。

通常通過超聲處理的溶液，透明度好無溶脹顆粒。在提取桃膠多糖時，丁成麗等人以多糖含量為指標，采用正交實驗，以超聲功率、料液比、超聲時間為三因素，得出最佳工藝為超聲功率 70W，料液比1:100（g/mL），時間10min，有79%的提取率。李向東等人用超聲波微波協(xié)同萃取桃膠多糖，研究了微波、超聲功率、料液比、超聲時間四因素對提取多糖的影響，得出最佳工藝：超聲波功率70W，微波功率400W，料液比1:150（g/mL），提取時間15min下，多糖提取率為86.52%。

3 桃膠多糖理化性質

3.1 紅外光譜測定多糖結構

紅外光譜分析是根據不同分子只吸收與其振動頻率一致的紅外光，從而引起分子振動和轉動狀態(tài)發(fā)生躍遷，進而得到紅外光譜，利用紅外光譜可分析物質的組成及分子結構。

有相關研究表明，桃膠多糖的生物活性與它的結構有關。王立新[1]等人在研究扁桃膠結構時，通過傅里葉紅外光譜分析發(fā)現多糖含有羥基、C-H吸收峰、吡喃環(huán)、-吡喃糖的存在，屬于蛋白多糖類物質，這與徐燕[16]等人的研究結果一致。

3.2 桃膠多糖分子量測定

有相關報道稱多糖的生物活性和理化性質與多糖的分子量有著緊密聯系，因此，多糖分子量是研究其性質的一個重要對象。近年來，高效凝膠滲透色譜法（HPGPC）被廣泛用于測量植物多糖的分子量，HPGPC法利用以下特性：通過洗脫液的保留時間與凝膠柱上的多糖之間存在相關性，構建標準曲線，根據所得曲線由已知條件求分子量。該方法可以在相對短的時間內分離多糖，但對檢測器有要求。徐燕、朱科學等使用高效凝膠滲透色譜法測定桃膠多糖的相對分子質量約為568萬。

4 桃膠功能應用

4.1 醫(yī)療藥用

王飛等人通過研究表明，桃膠多糖具有降血糖的作用，其降糖機制之一是不能被人體腸道的消化酶消化，并抑制淀粉酶和麥芽糖酶活性。夏毅偉通過模擬腸道刷狀緣側對葡萄糖吸收的模型，顯示桃膠多糖均能抑制不同濃度的葡萄糖吸收，且有顯著效果。除了降血糖的作用外，國外有學者研究發(fā)現，桃膠寡糖（PGOP）濃度在25ug/mL以上時，Helo的細胞增殖受抑制。PGOP也能夠發(fā)揮益生元的作用，促進益生菌生長，輔助抗腫瘤。國外研究學者通過體外抗菌和抗粘附實驗，查明了桃膠多糖的抗菌和抗黏附作用機制等等。

4.2 工業(yè)、輕工

桃膠多糖經過水解作用后，可做包裝材料，也可以用來生產帶圖案的瓷磚及玻璃花紙等產品。張新羽用桃膠代替阿拉伯膠，用復合凝聚法制備球形多核微膠囊，形成的微膠囊球形度好，表面光滑，粒徑均一。能夠降低使用阿拉伯膠的成本，并取得預期效果。楊鎧將桃膠氧化石墨烯和桃膠活性炭作為新型吸附材料，證明兩者都具有很好的吸附能力和穩(wěn)定性。陳婷利用桃膠制備食用膜裹住保藏豬肉，通過正交實驗得到的最佳配比，可作為一種新型的功能性可食用膜，具備新型食品包裝膜的潛力。

5 結論

桃膠作為一種黏合性強、吸濕性好、營養(yǎng)豐富的高分子碳水化合物，其具有的多糖桃膠在食品、醫(yī)藥及化學工業(yè)方面具有優(yōu)良價值。因此，立足于提取成本、綠色環(huán)保、工藝設備等多種環(huán)節(jié)，研究其理化性質有益于開發(fā)桃膠的價值潛力。