魔芋化学成分分析及其提取分离的研究进展
核心提示： 魔芋，又名药翦、翦头、鬼芋、鬼头、花杆莲等，是天南星科魔芋属植物的块茎、常见中草药，在《开宝本草》、《本草纲目》及地方草药志中均有记载。魔芋的主要成分为杂多糖、葡甘露聚糖、蛋白质、淀粉、生物碱、皂苷等。
魔芋，又名药翦、翦头、鬼芋、鬼头、花杆莲等，是天南星科魔芋属植物的块茎、常见中草药，在《开宝本草》、《本草纲目》及地方草药志中均有记载。魔芋的主要成分为杂多糖、葡甘露聚糖、蛋白质、淀粉、生物碱、皂苷等。葡甘露聚糖为一种可溶性半纤维，具有胶溶、凝胶、成胶的性能，在食品、医药、化工、药用辅料上均有广泛的应用，而其他主要成分的开发利用也再进一步探索中。本文主要对魔芋中主要成分的理化性质、含量测定、提取分离现状作简要概述。
l资源分布与理化性质
1．1 资源分布：魔芋属植物在全球范围内已知130余种，主要分布于亚洲与非洲热带地区，其中，亚洲是其多样化中心，中国命名的魔芋有26种，其中14种为特有种，主要集中分布于云南、广东、广西、湖南、湖北、福建、江西、四川、贵州等山地丘陵区，分布曲线呈纺锤形双向分部递减，其上半部分依据纬度降低而递增，下半部分随纬度降低而降低，上部分均由东向西递增。
1．2理化性质：魔芋中的葡甘聚糖(KGM)具有水溶性、成膜性、持水性、凝胶性、增稠性、衍生性、配伍性、抗菌性等特性。魔芋KGM水溶胶的粘度高于魔芋精粉，密度基本一致。魔芋各亚种之间理化性质区别较大，在不同物理条件下，魔芋各项理化性质也出现相应变化。郭晟等比较了在中国境内广泛种植的三个品种白魔芋、花魔芋、珠芽魔芋葡甘聚糖的理化性质。结果，溶胀系数：花魔芋>白魔芋、珠芽魔芋，KGM黏度、稳定性：花魔芋>白魔芋>珠芽魔芋；KGM含量：花魔芋>白魔芋>珠芽魔芋；酸水解后的单糖比例，花魔芋>珠芽魔芋>白魔芋。同时比较了三种魔芋的KGM在水和乙醇中的溶胀状态，在水中的溶胀度大于乙醇溶液，而在水／乙醇溶液中的KGM，其流变性能与乙醇浓度存在明显依赖。师萱用y射线辐照魔芋，研究葡甘聚糖的变化，发现随辐照量的增加其黏度、亮度、稳定性、凝胶性、霉变降低，流动性增加，成膜性好。吕影等发现，KGM溶胶在pH值为9．0～10．0范围内最稳定，较低的蛋白质残留量对KGM复水溶液的稳定性起促进作用，而KGM在溶胶浓度在1：100～l：300范围内成膜性最好。
2含量分析
魔芋中主要含有葡甘聚糖、神经酰胺、生物碱、蛋白质、淀粉等。KGM含量测定法有斐林试剂滴定法、重量法、DNS比色．分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法等。袁忠海以1．甲基-3-丙基．5．吡啉唑酮(PMP)为衍生剂，采用C18色谱柱、250 nm紫外检测，以乙腈为流动相，采取梯度洗脱的方法分离出3种单糖，对其进行测定，再通过公式计算出KGM含量，改进了魔芋中的葡甘聚糖HPLC检测方法。刘艳华等考察显色时间、水解温度、3,5．二硝基水杨酸添加量等各因素对DNS显色法．紫外分光光度法测定KGM含量的影响，建立了最适含量测定方法。崔韶晖等采取HPLC和红外光谱相结合的方式测定魔芋提取物，确定了魔芋中含有神经酰胺类物质并测定了其含量。刘仁萍等运用HPLC-ELSD对魔芋中的神经酰胺类物质进行了定量分析。陈永波等以水溶性氨基酸为标识建立了魔芋的指纹图谱，分别考察了不同叶片之间、不同组苗之间、不同亚种之间指纹图谱的差异。结果认为，同一株魔芋不同叶片间的指纹图谱相似；同一品种的不同育龄组苗中的水溶性氨基酸含量差异明显，组培苗水溶性氨基酸含量较低；不同品种魔芋指纹图谱存在特异性，珠芽魔芋的缬氨酸峰小于花魔芋、白魔芋，甲硫氨酸的峰高于白、花魔芋。李娟等用离子体发射光谱研究不同产地魔芋的无机元素的含量，发现魔芋中有14种无机元素，其中K元素的含量最高；同时发现，缅甸魔芋无机元素的含量总体上高于四川魔芋。李娟和韩锡发利用毛细管电泳法分析出35个峰对魔芋的石油醚提取物进行研究，鉴定出31种化学成分，运用峰面积归一化法得出各成分的质量分数。李磊比较了实验室培养魔芋与两种野生型魔芋、及花魔芋、白魔芋的化学成分、生物性状，发现这五种魔芋中葡甘露聚糖KGM和淀粉含量的差异性较大，其中花魔芋的KGM含量最高，野生魔芋一号的含量最低。
3微观结构
研究表明，魔芋中KGM是D．葡萄糖和D．甘露糖以B．1,4糖苷键相连的结构，两糖的比例为1：1．6。孙玉敬利用Hyperchem7．0、VM 2．0分子结构计算软件，以真空中葡甘聚糖单链为研究模型，考察了聚合度、取代基对动态构象的影响及影响链构象的作用力，提出KGM链为非典型的螺旋结构，稳定性与分子聚合度显著相关。聚合度越高稳定性越差，分子呈无规则卷曲状态；真空中维持其稳定性的主要非键合力为静电作用，KGM上的乙酰基主要影响氢键的作用，在碱性条件下，乙酰基脱除分子间氢键加强KGM的凝胶作用。简文杰考察离子场、微波场、超高静压场KGM螺旋结构变化规律。结果，H’在溶液中对KGM的螺旋结构影响不大，而OH一可增强溶液中KGM的氢键能；微波可以破坏部分螺旋结构从而影响KGM的溶液行为及凝胶性能；高压电场中，KGM的结构变化不大，具有稳定性。钟耕等利用红外、质谱、核磁等现代分析技术对魔芋飞粉中神经酰胺的纯化物进行鉴定，确定了其分子结构，为N．(1．羟甲基-2-羟基)．3．十八烯烃-2,3．二羟基十九脂肪酰胺。黄皓和干信对魔芋飞粉中生物碱的成分进行分离，得到水溶性和脂溶性成分；再进行质谱分析，确定其主要为5．甲基咪唑的衍生物。
4提取分离
魔芋中的葡甘聚糖的提取方法主要有水提法、沉淀法、冷冻干燥法、乙醇回流提取法、生物酶法等。唐贵丹等通过实验建立了酸性乙醇提取法，表明在pH4．5、乙醇浓度50％条件下提取魔芋中葡甘聚糖，KGM的产量高，结构未发生改变。吴绍艳采取先溶胀再旋蒸浓缩，乙醇沉淀，提取KGM。黄蕊提出湿法真空干燥法、湿法喷干提取法、湿法乙醇沉淀法三种工艺用于KGM工业化生产。张亮用不同浓度的硫酸铵提取魔芋中的多酚氧化酶，并将粗品经DEAE-Cellulose预处理后，用SeDhadex G-75分离纯化。刘仁萍采取乙醇回流法提取魔芋中的神经酰胺，并确定其最合适提取条件的温度、乙醇浓度、提取时间、料液比。魔芋中生物碱常用的提取方法为溶剂法，主要有水提法、酸水溶液提取法、醇提法、亲脂性有机溶剂提取法等。用酸性染料比色法测定总生物碱含量并同时考察乙醇浓度、料液比、温度、时间、提取次数等多因素对生物碱提取效果的影响，确定了最佳工艺条件E32-343。朱燕采用重量法提取魔芋粉末、鲜魔芋汁、鲜魔芋渣中的总生物碱含量，其中魔芋粉末的总生物碱含量最高。杨海涛和刘军海采取微波法提取魔芋中总生物碱，并确定了微波法提取总生物碱的最佳实验条件。
5结语
魔芋中的主要成分KGM，在工业、食品、生物医药的应用前景广泛，目前对其另一种成分神经酰胺在医药方面的探索较多，明确魔芋的理化性质、微观结构、提取分离方法，对魔芋在相关领域的开发利用具有重要意义。
l资源分布与理化性质
1．1 资源分布：魔芋属植物在全球范围内已知130余种，主要分布于亚洲与非洲热带地区，其中，亚洲是其多样化中心，中国命名的魔芋有26种，其中14种为特有种，主要集中分布于云南、广东、广西、湖南、湖北、福建、江西、四川、贵州等山地丘陵区，分布曲线呈纺锤形双向分部递减，其上半部分依据纬度降低而递增，下半部分随纬度降低而降低，上部分均由东向西递增。
1．2理化性质：魔芋中的葡甘聚糖(KGM)具有水溶性、成膜性、持水性、凝胶性、增稠性、衍生性、配伍性、抗菌性等特性。魔芋KGM水溶胶的粘度高于魔芋精粉，密度基本一致。魔芋各亚种之间理化性质区别较大，在不同物理条件下，魔芋各项理化性质也出现相应变化。郭晟等比较了在中国境内广泛种植的三个品种白魔芋、花魔芋、珠芽魔芋葡甘聚糖的理化性质。结果，溶胀系数：花魔芋>白魔芋、珠芽魔芋，KGM黏度、稳定性：花魔芋>白魔芋>珠芽魔芋；KGM含量：花魔芋>白魔芋>珠芽魔芋；酸水解后的单糖比例，花魔芋>珠芽魔芋>白魔芋。同时比较了三种魔芋的KGM在水和乙醇中的溶胀状态，在水中的溶胀度大于乙醇溶液，而在水／乙醇溶液中的KGM，其流变性能与乙醇浓度存在明显依赖。师萱用y射线辐照魔芋，研究葡甘聚糖的变化，发现随辐照量的增加其黏度、亮度、稳定性、凝胶性、霉变降低，流动性增加，成膜性好。吕影等发现，KGM溶胶在pH值为9．0～10．0范围内最稳定，较低的蛋白质残留量对KGM复水溶液的稳定性起促进作用，而KGM在溶胶浓度在1：100～l：300范围内成膜性最好。
2含量分析
魔芋中主要含有葡甘聚糖、神经酰胺、生物碱、蛋白质、淀粉等。KGM含量测定法有斐林试剂滴定法、重量法、DNS比色．分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法等。袁忠海以1．甲基-3-丙基．5．吡啉唑酮(PMP)为衍生剂，采用C18色谱柱、250 nm紫外检测，以乙腈为流动相，采取梯度洗脱的方法分离出3种单糖，对其进行测定，再通过公式计算出KGM含量，改进了魔芋中的葡甘聚糖HPLC检测方法。刘艳华等考察显色时间、水解温度、3,5．二硝基水杨酸添加量等各因素对DNS显色法．紫外分光光度法测定KGM含量的影响，建立了最适含量测定方法。崔韶晖等采取HPLC和红外光谱相结合的方式测定魔芋提取物，确定了魔芋中含有神经酰胺类物质并测定了其含量。刘仁萍等运用HPLC-ELSD对魔芋中的神经酰胺类物质进行了定量分析。陈永波等以水溶性氨基酸为标识建立了魔芋的指纹图谱，分别考察了不同叶片之间、不同组苗之间、不同亚种之间指纹图谱的差异。结果认为，同一株魔芋不同叶片间的指纹图谱相似；同一品种的不同育龄组苗中的水溶性氨基酸含量差异明显，组培苗水溶性氨基酸含量较低；不同品种魔芋指纹图谱存在特异性，珠芽魔芋的缬氨酸峰小于花魔芋、白魔芋，甲硫氨酸的峰高于白、花魔芋。李娟等用离子体发射光谱研究不同产地魔芋的无机元素的含量，发现魔芋中有14种无机元素，其中K元素的含量最高；同时发现，缅甸魔芋无机元素的含量总体上高于四川魔芋。李娟和韩锡发利用毛细管电泳法分析出35个峰对魔芋的石油醚提取物进行研究，鉴定出31种化学成分，运用峰面积归一化法得出各成分的质量分数。李磊比较了实验室培养魔芋与两种野生型魔芋、及花魔芋、白魔芋的化学成分、生物性状，发现这五种魔芋中葡甘露聚糖KGM和淀粉含量的差异性较大，其中花魔芋的KGM含量最高，野生魔芋一号的含量最低。
3微观结构
研究表明，魔芋中KGM是D．葡萄糖和D．甘露糖以B．1,4糖苷键相连的结构，两糖的比例为1：1．6。孙玉敬利用Hyperchem7．0、VM 2．0分子结构计算软件，以真空中葡甘聚糖单链为研究模型，考察了聚合度、取代基对动态构象的影响及影响链构象的作用力，提出KGM链为非典型的螺旋结构，稳定性与分子聚合度显著相关。聚合度越高稳定性越差，分子呈无规则卷曲状态；真空中维持其稳定性的主要非键合力为静电作用，KGM上的乙酰基主要影响氢键的作用，在碱性条件下，乙酰基脱除分子间氢键加强KGM的凝胶作用。简文杰考察离子场、微波场、超高静压场KGM螺旋结构变化规律。结果，H’在溶液中对KGM的螺旋结构影响不大，而OH一可增强溶液中KGM的氢键能；微波可以破坏部分螺旋结构从而影响KGM的溶液行为及凝胶性能；高压电场中，KGM的结构变化不大，具有稳定性。钟耕等利用红外、质谱、核磁等现代分析技术对魔芋飞粉中神经酰胺的纯化物进行鉴定，确定了其分子结构，为N．(1．羟甲基-2-羟基)．3．十八烯烃-2,3．二羟基十九脂肪酰胺。黄皓和干信对魔芋飞粉中生物碱的成分进行分离，得到水溶性和脂溶性成分；再进行质谱分析，确定其主要为5．甲基咪唑的衍生物。
4提取分离
魔芋中的葡甘聚糖的提取方法主要有水提法、沉淀法、冷冻干燥法、乙醇回流提取法、生物酶法等。唐贵丹等通过实验建立了酸性乙醇提取法，表明在pH4．5、乙醇浓度50％条件下提取魔芋中葡甘聚糖，KGM的产量高，结构未发生改变。吴绍艳采取先溶胀再旋蒸浓缩，乙醇沉淀，提取KGM。黄蕊提出湿法真空干燥法、湿法喷干提取法、湿法乙醇沉淀法三种工艺用于KGM工业化生产。张亮用不同浓度的硫酸铵提取魔芋中的多酚氧化酶，并将粗品经DEAE-Cellulose预处理后，用SeDhadex G-75分离纯化。刘仁萍采取乙醇回流法提取魔芋中的神经酰胺，并确定其最合适提取条件的温度、乙醇浓度、提取时间、料液比。魔芋中生物碱常用的提取方法为溶剂法，主要有水提法、酸水溶液提取法、醇提法、亲脂性有机溶剂提取法等。用酸性染料比色法测定总生物碱含量并同时考察乙醇浓度、料液比、温度、时间、提取次数等多因素对生物碱提取效果的影响，确定了最佳工艺条件E32-343。朱燕采用重量法提取魔芋粉末、鲜魔芋汁、鲜魔芋渣中的总生物碱含量，其中魔芋粉末的总生物碱含量最高。杨海涛和刘军海采取微波法提取魔芋中总生物碱，并确定了微波法提取总生物碱的最佳实验条件。
5结语
魔芋中的主要成分KGM，在工业、食品、生物医药的应用前景广泛，目前对其另一种成分神经酰胺在医药方面的探索较多，明确魔芋的理化性质、微观结构、提取分离方法，对魔芋在相关领域的开发利用具有重要意义。
(如果您认为转载内容侵犯了您的权益，请及时联系我们，本网站将在收到信息核实后24小时内删除相关内容。)
