关于菊糖改性的专利技术综述

胡香玉 刘艳

摘 要：菊糖作为一种天然果聚糖，在自然界广泛存在，且具有多种功效和用途，将菊糖进行化学修饰，可以进一步改善其原有性能，赋予新性能，扩展菊糖的应用，提高菊糖的附加值。本文对关于菊糖改性的专利进行了综述，以期为菊糖改性和应用的发展提供参考。

关键词：菊糖;果聚糖;改性

中图分类号：TS252      文献标识码：A       文章编号：1003-5168（2021）24-0097-03

Review of Patented Technology on Modification of Inulin

HU Xiangyu    LIU Yan

（Patent Examination Cooperation Guangdong Center of the Patent Off ice， CNIPA， Guangzhou  Guangdong  510700）

Abstract： As a kind of natural fructan， inulin exists widely in nature and has a variety of  functions and applications. Chemical modification of inulin can further improve its original properties and add new performances， as to expand the application of inulin and improve the added value of inulin. This article summarizes the patents on the modification of inulin is to provide reference for the development of inulin modification and application.

Keywords： inulin;fructan; modification

菊糖，又称菊粉，是一种天然果菊糖，广泛存在于植物组织中，约有3.6万种植物中含有菊糖，尤其是菊芋（又名洋姜）、菊苣、大丽花的块根中含有丰富的菊糖，可以通过热水浸提法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、酶提取法或这些手段的组合来提取菊糖。天然萃取的菊糖，具有良好的营养特性，是食品加工中理想的增量剂，并具备代用脂及代用糖的功能。由于菊糖分子不被人体小肠所消耗吸收，因此不会造成血糖浓度增加，更不会刺激血糖中胰岛素浓度上升，适于糖尿病患者使用[1]。此外，菊糖还具有降血糖、降血脂、促进维生素及矿物质吸收、调节肠道益生菌和增强胃肠功能、减肥美容等功效，在食品、饲料和保健品等领域具有巨大发展潜力。以菊粉为主要原料，开发天然保健、低热量化的功能性食品将会具有极高的市场价值[2]。

菊糖由D-呋喃果糖分子之间通过β-（2，1）-糖苷键连接而成，末端常连有1分子不具有还原性的α-D-葡萄糖残基，结构式如图1所示。菊糖的分子式常用GFn表示，其中G代表终端葡萄糖基团，F代表呋喃果糖分子，n代表聚合度，其聚合度一般从2个到65个不等[3]。其中，来源于球状洋蓟的菊糖具有较高的聚合度，而洋葱与菊芋拥有聚合度较低的菊糖（又称之为寡果糖）[1]。菊糖分子中具有多个活性羟基，可以作为改性位点。通过菊糖的化学修饰，可以改善菊糖的生物活性、扩展菊糖的应用、提高菊糖的附加值，是目前菊糖的发展重要方向之一。

1 菊糖的酯化改性

菊糖的酯化改性通常包括羧酸酯化、硫酸酯化、磷酸酯等。其中，以羧酸酯化最为常见，在专利中具有大量记载，例如US5877144A、CN107674100A、CN106957377A等。

US5877144A提供了多种菊粉脂肪族羧酸酯的制备方法：可以在吡啶作为唯一溶剂的存在下使菊粉与具有2～22个碳原子的饱和酸酐或酰氯或其混合物反应制得;亦可以使菊粉与具有2～22个碳原子的饱和羧酸的酸酐或其混合物在水作为唯一溶剂的存在下反应制得;还可以在不存在溶剂的情况下使菊粉与具有2～22个碳原子的饱和羧酸的酸酐或其混合物反应制得;還可以在不存在溶剂和存在催化剂的情况下使菊粉与具有2～22个碳原子的饱和羧酸酯或其混合物在挤出机或捏合机中反应制得，所述催化剂选自4-（二甲基氨基）-吡啶、乙酸钠、碳酸钾、酸性或碱性形式的离子交换剂和吡啶。该专利指出低取代度（DS=0.03-0.5）的菊粉酯可实现高表面活性，特别适合作为表面活性剂，可用于洗涤剂（如衣物洗涤剂、餐具洗涤剂）、化妆品（如清洁霜、洗发液、身体乳）中，还可作为增塑剂或造纸、纺织和涂料工业中的辅助材料。

进一步地，菊粉短链脂肪酸酯（如乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯）是常见的菊粉脂肪族羧酸酯，CN107674100A公开了菊粉脂肪族羧酸酯能在结肠内被某些细菌酵解，产生短链脂肪酸（SCFA），SCFA对人体的影响机制主要有以下两个方面，一是SCFA中的有机酸能够刺激大脑食欲控制中心，调整和控制人的食欲，产生饱腹感信号，刺激结肠内分泌厌食的胃肠激素（多肽YY和胰高血糖素样肽GLP-1），从而降低食欲，减少体重的增加;另一方面，SCFA可以与G蛋白偶联受体—短链脂肪酸受体（FFAR）结合，刺激结肠细胞，促进胰高血糖素样肽GLP-1，影响食欲调节。

进一步地，菊粉丙酸酯是常见的菊粉短链脂肪酸酯，CN106957377A公开了菊粉丙酸酯能降低血糖、控制血脂、促进人体矿物质的吸收、减少肠道病原菌和腐败菌，防便秘及治疗肥胖症，也能有效用于药物载体、疫苗辅剂、金属螯合以及去垢。