半乳甘露聚糖的应用

背景及概述^[1-3]

半乳甘露聚糖属于碳水化合物类，由半乳糖和甘露糖构成的杂聚糖，其结构是由β-(1-4)-D-甘露糖构成的主链上，通过α-(1-6)糖苷键连接有单个的D-半乳糖分支。由于植物品种的不同，半乳糖与甘露糖的比例也不同。半乳甘露聚糖存在与许多种植物的胚乳中，尤其是豆科植物。各种植物种子半乳甘露聚糖的基本结构差别不大，基本呈线形而存在分支，它具有中性的非离子性质，有较好的水溶性和交联性，且在低浓度下能形成高黏度的稳定性水溶液，在食品、造纸、纺织和采油等行业有着广泛的应用。

半乳甘露聚糖的商业价值主要体现在它们的分子结构特性上：(1)刚性的β-(1※4)甘露聚糖主链使半乳甘露聚糖水溶液具有高黏度；(2)对于半乳糖含量(<30%)较低的半乳甘露聚糖，可与其他多糖(如卡拉胶和黄原胶)形成弹性胶，并可用作冷冻多相食品体系的稳定剂。但有些半乳甘露聚糖胶过高的黏度限制其在食品、制药和一些非食品工业的利用。

例如，瓜尔豆胶极高的黏度，使之很难用于某些化学衍生反应中，以及在食品中起到膳食纤维的作用。此外，半乳糖含量高的半乳甘露聚糖与其他多糖形成共凝胶的能力差。这就需要对半乳甘露聚糖进行改性，一种是使支链α-(1，6)苷键水解，另一种是使主链β-(1，4)苷键水解。脱去半乳糖支链虽然对分子量影响很小，但是会使溶解度降低；切断甘露糖主链会使分子量和溶液黏度降低。改性可以通过化学法改性和酶法改性实现。化学改性不易控制，常常过度水解，副产物多。

性质^[4]

半乳甘露聚糖是豆科植物种子胚乳中的主要成分。属天然聚合物。从不同豆科植物种子中可得到半乳糖与甘露糖比值不同的半乳甘露聚糖(见表)。

这些半乳甘露聚糖在结构上都是以β-甘露糖通过1～4碳原子上羟基缩聚而成，而α-半乳糖则是通过1～6碳原子上的羟基缩聚接枝在主链上。半乳甘露聚糖在酸和酶作用下可水解降解，在氧化剂作用下可发生氧化降解。半乳甘露聚糖中的邻位顺式羟基易为硼酸(或硼砂)所交联，产生弹性很好的硼冻胶：

应用^[2，5]

半乳甘露聚糖(Galactomannan，简称GM)存在于真菌(如曲霉菌属、青霉菌属等)及胚乳豆类植物(如葫芦巴、瓜儿豆、角豆等)细胞壁中，广泛应用于食品和医学、临床领域。此外，高价金属(如铝、铬、锆等)的多核羟基络离子也可在一定条件下交联半乳甘露聚糖。在采油中，可直接使用半乳甘露聚糖，也可使用其改性产物，如羧甲基半乳甘露聚糖、羟乙基半乳甘露聚糖、羟丙基半乳甘露聚糖、羧甲基-羟丙基半乳甘露聚糖等。在采油中主要用作增粘剂、降阻剂、泡沫和乳状液的稳定剂，交联后用作压裂液。

1）半乳甘露聚糖对大鼠降血糖的作用。

选择80只雄性SD大鼠，先按体重随机取20只作为正常对照组给予维持饲料，剩余60只动物进行造模。在本试验条件下，分别以1.4g/kgBW、0.7g/kgBW、0.35g/kgBW(分别相当于人体推荐用量的20、10、5倍)剂量的半乳甘露聚糖辅助降糖咀嚼片给大鼠连续灌胃34天，受试样品空腹血糖、糖耐量及血脂指标均呈阳性，由此判定该受试样品辅助降血糖功能动物实验结果阳性。结论半乳甘露糖对大鼠具有辅助降血糖作用。

2)制备一种光响应型半乳甘露聚糖水凝胶。

包括：1)对半乳甘露聚糖进行羧甲基化改性，得到羧甲基化半乳甘露聚糖；2)将羧甲基化半乳甘露聚糖溶于DMSO中，加入EDC·HCl进行酰化处理，然后加入7-羟基香豆素和4DMAP，常温下避光反应；3)步骤2)所得反应产物依次经透析、醇沉后，将沉淀溶于水配制成溶液，经紫外照射发生光交联反应，即得光响应型半乳甘露聚糖水凝胶。本发明通过引入光响应基团香豆素结构单元，使半乳甘露聚糖型水凝胶对光具有响应性行为。本发明提供的光响应半乳甘露聚糖水凝胶在安全性、可控性和便利性方面具有独特优势，在生物材料方面有潜在的应用价值。

主要参考资料

[1] 半乳甘露聚糖胶酶法改性研究进展

[2] CN201510387287.2一种半乳甘露聚糖抗原及其制备方法

[3] 半乳甘露聚糖对大鼠降血糖的作用研究

[4] 石油技术辞典

[5]  CN201910164666.3光响应型半乳甘露聚糖水凝胶及其制备方法