大蒜果聚糖的研究進(jìn)展

蔣茂婷，劉 娜，張廣文，王 超，黃雪松

（暨南大學(xué)理工學(xué)院 廣州 510632）

我國既是世界最大的大蒜生產(chǎn)與消費國，又是世界最大的大蒜出口國 （占國際貿(mào)易量85%～90%）[1]。大蒜營養(yǎng)豐富，尤其其所含有的大蒜果聚糖成分，對于大蒜的功能、大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常重要。大蒜果聚糖是大蒜中除水分外含量最高的成分[2]，占大蒜干重的75%～80%[3]，其既是大蒜的貯藏物質(zhì)，又是大蒜藥效或保健功能的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。隨著現(xiàn)代提取、分離、純化、鑒定、生物活性評價等技術(shù)水平的提高，大蒜果聚糖的研究報道越來越多，然而，未見其系統(tǒng)的綜述報道。為添補這一缺陷并促進(jìn)其進(jìn)一步的開發(fā)利用，本文綜述大蒜果聚糖的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、生物活性、代謝酶、改性、應(yīng)用等研究進(jìn)展，分析其研究存在的不足，為大蒜果聚糖的研究、開發(fā)、利用等提供參考。

1 大蒜果聚糖的提取

大蒜果聚糖的提取流程一般為：大蒜→脫脂→水提取→脫蛋白→乙醇沉淀→粗大蒜果聚糖→柱色譜純化→大蒜果聚糖。

大蒜果聚糖是大蒜多糖的一種，兩者提取方法一致，都是以水為提取溶劑，并輔之以調(diào)節(jié)pH值、或給予超聲、酶、微波處理等。由于先前大蒜多糖方面的綜述文獻(xiàn)[4]已對大蒜多糖提取方法進(jìn)行綜述（大蒜果聚糖的提取方法與其一致），因此本文只綜述近幾年新提出的提取方法及其操作要點。

大蒜果聚糖提取率的高低，主要取決于：①大蒜的品種與產(chǎn)地；②醇沉?xí)r的乙醇體積分?jǐn)?shù)，大蒜果聚糖可富集于30%～80%乙醇部分。Yang 等[5]提出了高頻電場輔助提取法，其激勵電壓200 V，頻率20 kHz，pH 2，溫度70 ℃，料液比1∶20，時間30 min，Sevag 試劑脫蛋白，75%乙醇沉淀，提取率為（9.73±0.31）%，提取效率高。Yan 等[6]首次提出三相分離【上部叔丁醇層、中間懸浮蛋白層、下部（NH4）2SO4層】結(jié)合梯度乙醇沉淀從大蒜中提取果聚糖，在最終乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為35%，50%，65%和80%的情況下，獲得了4 種果糖聚合物GPS35、GPS50、GPS65 和GPS80，其多糖純度均超過80%，該法較傳統(tǒng)提取方法節(jié)能且耗時短。

2 大蒜果聚糖的結(jié)構(gòu)

2.1 大蒜果聚糖的分子質(zhì)量

根據(jù)已有的研究結(jié)果，將大蒜果聚糖的主要結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行整理，結(jié)果見圖1（該圖雖未見文獻(xiàn)報道，但能反映已有的主要結(jié)構(gòu)研究結(jié)果）。圖1中的n 值不同，大蒜果聚糖的聚合度 （Degree of polymerization，DP）則不同，一般認(rèn)為：其DP=6～58[7-8]。在此聚合度條件下，大蒜果聚糖的分子質(zhì)量大約在1 000～10 000 u[8-9]之間。高效凝膠滲透色譜（HPGPC） 法和基質(zhì)輔助激光解析/電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）法是檢測大蒜果聚糖分子質(zhì)量較常用的方法。黃雪松等[7]使用MALDI-TOFMS 法測得大蒜果聚糖的分子質(zhì)量為1 010～2 811 u；Chen 等[10]使用HPGPC 法測得大蒜果聚糖的分子質(zhì)量為4 540 u；Li 等[11]使用HPGPC 法測得大蒜果聚糖的分子質(zhì)量為10 ku。由于大蒜果聚糖分子質(zhì)量的差異與大蒜的產(chǎn)地、品種、新鮮程度、提取方法、尤其是測定方法等有關(guān)，如大蒜果聚糖水解酶常常容易使樣品中的果聚糖水解而降低其分子質(zhì)量；MALDI-TOF-MS 法因低聚合度樣品容易電離而測得分子質(zhì)量常低于HPGPC 所測結(jié)果；因此建議引用大蒜果聚糖分子質(zhì)量時，應(yīng)注明其測定方法。

圖1 大蒜果聚糖的主要結(jié)構(gòu)單元[12-13]Fig.1 The main structural unit of garlic fructan[12-13]

2.2 組成大蒜果聚糖的單糖種類與比例、構(gòu)型與連接方式

采用水解、衍生化、定量分析（氣相色譜或高效液相色譜）等方法，分析、測得大蒜果聚糖主要由果糖和葡萄糖組成，組成比例一般為4∶1～15∶1（見表1），差異較大，這可能與大蒜產(chǎn)地、品種、檢測方法等不同有關(guān)。一般認(rèn)為：大蒜果聚糖只含有果糖、葡萄糖兩種單糖【主要為β-D-呋喃果糖、α-D-吡喃葡萄糖（見表1、圖1）】，然而，由表1可知，也有極少數(shù)研究者認(rèn)為大蒜果聚糖含有極少量其它單糖，這可能與糖殘基結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化（如果糖極易衍生化）、定性分析方法等有關(guān)，有必要進(jìn)一步研究澄清該差異。

大蒜果聚糖的連接方式主要為β-（2，1）糖苷鍵，部分為β-（2，6）糖苷鍵（見表1、圖1）。Baumgartner 等[8]的報道稱大蒜果聚糖由48.2% β-（2，1）連接、15.5% β-（2，6）連接、19.1%末端和15.5%支化的β-D-呋喃果糖殘基和1.7%的α-D-吡喃葡萄糖殘基組成，屬于新蔗果三糖型果聚糖，即β-D-吡喃果糖以β-（2，1） 糖苷鍵連接為主鏈，以β-（2，6）糖苷鍵連接為側(cè)鏈，并且以β-（2，1）和β-（2，6）糖苷鍵與一個α-D-吡喃葡萄糖基相連。然而，Chandrashekar 等[13]卻認(rèn)為：大蒜果聚糖由42%β-（2，1）連接、9% β-（2，6）連接、24%末端和21%支化的β-D-呋喃果糖殘基組成，屬于1-蔗果三糖型果聚糖，即β-D-吡喃果糖以β-（2，1）糖苷鍵連接為主鏈，以β-（2，6）糖苷鍵連接為側(cè)鏈，非還原末端以β-（2，1） 糖苷鍵與α-D-吡喃葡萄糖基相連。對于兩種不同的觀點，Chen 等[10]通過二維核磁共振光譜法證實了Chandrashekar 等人的觀點，即大蒜果聚糖屬于1-蔗果三糖型果聚糖。

表1 組成大蒜果聚糖的單糖種類與比例、構(gòu)型與連接方式Table 1 Types and proportions，configurations and connection methods of monosaccharides of garlic fructan

2.3 大蒜果聚糖的分支度

大蒜果聚糖分支度的相關(guān)報道較少且結(jié)論不同。Baumgartner 等[8]將大蒜果聚糖通過HPGPC 分離，合并餾分后使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，測得大蒜果聚糖的分支度為15.5%。索慧[18]將甲基化大蒜果聚糖通過三氟乙酸水解、硼氫化鈉還原、醋酸酐乙?；笫褂脷庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，認(rèn)為大蒜果聚糖的分支度至少為17%。Chandrashekar 等[13]將大蒜果聚糖通過1H 核磁共振（1H-Nuclear magnetic resonance，1H-NMR）和13C 核磁共振 （13C-Nuclear magnetic resonance，13C-NMR）光譜進(jìn)行分析，認(rèn)為其分支度為21%。

3 大蒜果聚糖含量的測定方法

大蒜果聚糖含量的測定方法主要有比色法和色譜法。由于比色法較色譜法成本低、操作簡單、分析速度快，因此為較常用的方法。

比色法包括苯酚硫酸法、蒽酮硫酸法、Seliwanoff 法。苯酚硫酸法[19]以濃硫酸為水解液水解大蒜果聚糖、苯酚溶液為顯色液，反應(yīng)后于波長490 nm 處測定吸光度；蒽酮硫酸法[20]也是以濃硫酸為水解液、以蒽酮溶液為顯色液，反應(yīng)后于波長620 nm 處測定吸光度；Seliwanoff 法[21]以硫酸鐵銨為催化劑、濃鹽酸為水解液、間苯二酚溶液為顯色液，反應(yīng)后于波長473 nm 處測定吸光度，該法測定速度最快。因果聚糖與間苯二酚反應(yīng)專一性強，所以如需精確測定大蒜果聚糖含量，建議優(yōu)先采用Seliwanoff 法；另外，測定大蒜果聚糖時，應(yīng)注意采用具有呋喃環(huán)的果糖或低聚糖作為參比或?qū)φ諛悠?，以免出現(xiàn)負(fù)誤差。

色譜法主要為高效液相色譜法（HPLC），一般采用凝膠柱。青海大學(xué)[22]報道了一種強酸水解-HPLC 法檢測大蒜果聚糖含量的方法，即以0.15～0.17 mol/L 鹽酸為水解液將大蒜果聚糖徹底水解，通過HPLC 法 （Shodex SUGAR KS-801 串KS-802 色譜柱）檢測水解前、后蔗糖、葡萄糖和果糖的含量并計算即可得大蒜果聚糖的含量。使用色譜法除了可以得到大蒜果聚糖的含量信息，還可以得到相關(guān)單糖的組成與比例。

4 大蒜果聚糖的理化性質(zhì)

4.1 物理性質(zhì)

大蒜果聚糖的物理性質(zhì)包括其在常溫下的性狀、熔點、溶解性、黏度、吸油性、吸濕性和保濕性、成膠能力、起泡性和泡沫穩(wěn)定性。

4.1.1 性狀[23]大蒜果聚糖通過提取、分離、純化后呈白色粉末狀。

4.1.2 熔點[24]大蒜果聚糖的熔點為231.7～232.5℃，其較高的熔點表明大蒜果聚糖的熱穩(wěn)定性好。

4.1.3 溶解性[24-25]大蒜果聚糖在水中溶解度（25℃）為102 g，形成透明溶液，且隨著溫度的升高溶解度明顯提高；其微溶于乙醇；不溶于乙醚、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯、氯仿等有機溶劑，在丙酮中形成白色顆粒狀，在正丁醇和乙酸乙脂中形成粉狀；與水溶性高分子物質(zhì)可以很好地混合，且對混合物的溶解度沒有任何影響。其高水溶性，使其已在噴霧干燥產(chǎn)品、擬脂肪類食品、微膠囊化產(chǎn)品中使用。

4.1.4 黏度[26]大蒜果聚糖的黏度與其濃度、溫度及不同電解質(zhì)相關(guān)。濃度增高黏度增大，溫度增高黏度降低，不同電解質(zhì)對黏度的影響程度為Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+，并且隨著電解質(zhì)濃度的增加，大蒜多糖的黏度會有不同程度的增大。

4.1.5 吸油性[27-28]與酪蛋白相比，大蒜果聚糖的吸油性是酪蛋白的1.26 倍，主要是因為大蒜果聚糖的親水結(jié)構(gòu)多于酪蛋白。

4.1.6 吸濕性和保濕性[27-28]大蒜果聚糖具有強吸濕性（如：室溫下在分析天平上稱量時，可看到讀數(shù)隨時間延長而明顯增大），其吸濕和保濕能力在潮濕和干燥環(huán)境中比甘油高；該特點使其適用于制造面膜、涂膜類產(chǎn)品。

4.1.7 成膠能力[28]大蒜果聚糖與菊粉相比，菊粉可以在30%的濃度下形成一種牢固的凝膠，而大蒜果聚糖溶液在40%的濃度下也不會形成凝膠。由此說明大蒜果聚糖缺乏形成凝膠的能力，也說明了大蒜果聚糖和菊粉（線性果聚糖分子）的分子結(jié)構(gòu)應(yīng)有明顯地不同。

4.1.8 起泡性和泡沫穩(wěn)定性[28-29]大蒜果聚糖具有一定的起泡和保持泡沫的能力，然而與蛋清相比，其起泡性（50%）低于蛋清的起泡性（70%），并且泡沫在60 min 內(nèi)就會消失完全，主要是由于大蒜果聚糖沒有疏水基團(tuán)導(dǎo)致。

大蒜果聚糖的這些物理性質(zhì)，使其具有良好的加工性能，可作為主輔料添加至飲料、面包、肉制品、乳制品、化妝品、醬體等領(lǐng)域的產(chǎn)品，增強其產(chǎn)品的保健功能和加工適性。

4.2 化學(xué)性質(zhì)

大蒜果聚糖在高溫和高酸環(huán)境下具有不穩(wěn)定性，尤其在酸性條件下易于水解，Huang 等[27]研究發(fā)現(xiàn)：2%的大蒜果聚糖溶液在90 ℃下30 min 分解率為3.5%，120 min 分解率為14.5%；在pH=2.01 和環(huán)境溫度（20±5）℃下35 h 分解率為35%，說明應(yīng)將其置于盡可能低的溫度且避免與酸性食品接觸以減少分解。

由于大蒜果聚糖為非還原性多糖[29]，因此不可以直接用3，5-二硝基水楊酸比色法和對羥基苯甲酸酰肼比色法對其含量進(jìn)行直接測定。大蒜果聚糖結(jié)構(gòu)中含有的主要基團(tuán)羥基（-OH）為參與化學(xué)反應(yīng)的活性部位，且果糖殘基的C3位羥基更易發(fā)生反應(yīng)，在分子的反應(yīng)區(qū)域中可發(fā)生取代反應(yīng)（-OH 功能）和鍵的斷裂反應(yīng)（C-O-C 功能）[30]；另外，大蒜果聚糖中β-（2，1）和β-（2，6）糖苷鍵也為果聚糖代謝酶的主要作用位點。

5 大蒜果聚糖的生物活性

5.1 免疫調(diào)節(jié)作用

5.1.1 對免疫器官的調(diào)節(jié)作用 大蒜果聚糖可顯著提高肉雞的胸腺指數(shù)和法氏囊指數(shù)，提高蛋雛雞的脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)和法氏囊指數(shù)，還能提高肉雞和蛋雛雞血清免疫球蛋白IgA、IgG 和IgM 的含量[31-32]。

5.1.2 對免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用 老蒜提取物中的果聚糖和生大蒜中的果聚糖均顯示出對鼠淋巴細(xì)胞和腹膜滲出液細(xì)胞中巨噬細(xì)胞的活化作用[13]，進(jìn)而促進(jìn)一氧化氮（NO）的釋放和對酵母細(xì)胞的吞噬作用[33]。大蒜果聚糖還對RAW264.7 巨噬細(xì)胞具有免疫刺激作用，進(jìn)而促進(jìn)其吞噬作用和NO及幾種免疫相關(guān)細(xì)胞因子（白細(xì)胞介素IL-6、IL-10，腫瘤壞死因子α 和干擾素γ）的釋放[11]。此外，大蒜果聚糖還可提高免疫抑制小鼠血液中的白細(xì)胞總數(shù)、顯著增強免疫抑制小鼠單核-巨噬細(xì)胞的功能[34]。

5.2 抗氧化作用

大蒜果聚糖的抗氧化作用對心肌、肝臟、學(xué)習(xí)記憶能力、紫外線損傷、胃潰瘍等方面均有影響。近幾年對大蒜果聚糖的抗氧化性的研究主要集中在抗脂質(zhì)過氧化方面。在健康肉雞飲水中添加大蒜果聚糖，可以使肉雞血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的含量提高，丙二醛含量降低，且添加6～12 g/L 的大蒜果聚糖效果較好[35]。對無水乙醇灌胃誘發(fā)的急性胃潰瘍模型小鼠施用大蒜果聚糖，同樣也可以使模型小鼠血清中超氧化物歧化酶活性提高，從而起到阻滯胃黏膜脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的作用，使血清丙二醛含量降低[36]。

5.3 抗病毒作用

大蒜果聚糖的抗病毒活性主要通過體外試驗進(jìn)行研究，作用機制主要是大蒜果聚糖通過抑制病毒基因的復(fù)制而達(dá)到對病毒感染的抑制作用。大蒜果聚糖可下調(diào)EB 病毒裂解期誘導(dǎo)因子BZLF1 和DNA 復(fù)制期關(guān)鍵因子EBNA-1 的表達(dá)，進(jìn)而抑制EB 病毒早期抗原的表達(dá)、衣殼抗原的表達(dá)以及核酸復(fù)制[37]；另外，大蒜果聚糖還可以抑制與呼吸道合胞病毒復(fù)制晚期相關(guān)的聚合酶L、磷酸蛋白P 的基因表達(dá)，進(jìn)而抑制呼吸道合胞病毒的復(fù)制[38]。

5.4 增殖益生菌作用

大蒜果聚糖可作為益生元，在不同程度上顯著刺激4 種乳酸菌（干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、解淀粉芽孢桿菌）的生長，并產(chǎn)生短鏈脂肪酸。其中干酪乳桿菌顯示出更多的生長，而植物乳桿菌則產(chǎn)生了較多的短鏈脂肪酸。不同DP的大蒜果聚糖能被菌株不同程度地利用[39]，其DP越小，越容易被益生菌利用。范穎等[40]研究表明，大蒜果聚糖可以使急性酒精性肝損傷小鼠的腸道菌群多樣性和均勻度指數(shù)增加，優(yōu)桿菌屬和乳酸菌屬細(xì)菌數(shù)量增多，對急性酒精性肝損傷伴隨的腸道菌群失調(diào)具有調(diào)節(jié)作用。另外，Wang 等[23]還發(fā)現(xiàn)大蒜果聚糖可以使酒精性肝纖維化小鼠的腸道菌群豐富度增加，使毛螺菌屬和乳酸桿菌屬豐度增加，費克藍(lán)姆氏菌屬和厚壁菌門豐度減少，可用于治療酒精性肝纖維化小鼠的腸道菌群失調(diào)。

5.5 其它生物活性

大蒜果聚糖除了上述活性外，還具有促進(jìn)生長、改善血清生化指標(biāo)和抗炎作用。大蒜果聚糖通過使肉雞日增重提高、耗料增重比降低，來促進(jìn)肉雞的生長[36]；通過使肉雞的血清總膽固醇和甘油三酯含量降低，來改善肉雞血清生化指標(biāo)[40]；通過使炎癥因子IL-6 和IL-8 表達(dá)下調(diào)，來減輕呼吸道合胞病毒誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[38]。

6 大蒜果聚糖代謝相關(guān)酶

果聚糖是植物中常見的貯存多糖，其新陳代謝涉及到合成酶（至少4 種）、水解酶（至少3 種）等多種酶。在大蒜果聚糖代謝相關(guān)酶的作用下，大蒜果聚糖的代謝過程見圖1。

6.1 合成酶

大蒜中的合成酶已報道的有1-SST[12]、6GFFT[41]和1-FFT[42]3 種。各合成作用位點如圖1所示，即：1-SST 可將大蒜中的蔗糖合成1-蔗果三糖；6G-FFT 可將1-蔗果三糖上的果糖基轉(zhuǎn)移到蔗糖分子中葡萄糖基的C6 位上，以β-（2，6）糖苷鍵連接形成新蔗果三糖[43]；1-FFT 可將1-蔗果三糖分子的果糖基轉(zhuǎn)移至另一個1-蔗果三糖分子上，以β-（2，1）糖苷鍵連接形成蔗果四糖，繼續(xù)該過程可延長果聚糖的糖鏈[8，44]。而對于6-SFT 還未見在大蒜中存在的報道。

6.2 水解酶

大蒜果聚糖水解酶 （Fructan exohydorolase，F(xiàn)EH）作為外切酶，可將果聚糖分子上的末端果糖基依次分離，最終水解為蔗糖或果糖[45]。FEH 主要有3 類：水解β-（2，1）糖苷鍵的1-FEH（其作用位點見圖1）；水解β-（2，6）糖苷鍵的6-FEH（其作用位點見圖1）；水解β-（2，1）和β-（2，6）兩種糖苷鍵的1&6-FEH[46]。對于大蒜中含有的具體FEH種類尚不清楚（如還不清楚是果聚糖轉(zhuǎn)移酶還是果聚糖內(nèi)切酶造成了果聚糖的非端基水解），一般將大蒜FEH 作為一個大類來進(jìn)行研究，也有學(xué)者分離純化得到過大蒜1-FEH[47]。

大蒜果聚糖各種代謝酶不僅有益于理解果聚糖在大蒜體內(nèi)的合成與分解代謝規(guī)律，對于其產(chǎn)后加工、改性等都至關(guān)重要，比如生產(chǎn)低聚果糖[48]或高聚果糖[49]。然而，由于大蒜果聚糖代謝相關(guān)酶的研究報道較少，限制了大蒜生長、發(fā)育、儲存和加工等科學(xué)問題的研究，因此有必要對此進(jìn)一步研究清楚。

7 大蒜果聚糖的改性

大蒜果聚糖的改性主要是通過改變大蒜果聚糖分子的結(jié)構(gòu)而改善其理化性質(zhì)、增強生物學(xué)活性，其修飾部位主要發(fā)生在果糖呋喃環(huán)的羥基上。對大蒜果聚糖改性的現(xiàn)有方法有硒化、鐵化、辛烯基琥珀酸酐酯化、磷酸化、硫酸化、羧甲基化等。

7.1 硒化

大蒜果聚糖硒化改性的方法主要有硝酸-亞硒酸鈉法、冰醋酸-亞硒酸法、冰醋酸-亞硒酸鈉法和氯氧化硒法[50]。由于硝酸-亞硒酸鈉法所需試劑容易獲得，制備過程相對簡單，產(chǎn)物含硒量高、回收方便，為常用的方法，硒化改性后的大蒜果聚糖與硒和大蒜果聚糖相比具有雙重或更好的生物活性，且更容易被吸收利用[51]。

邱樹磊[52]使用硝酸-亞硒酸鈉法對大蒜果聚糖進(jìn)行硒化，紅外光譜（IR）鑒定其結(jié)構(gòu)存在Se=O，Se-O-C 特征吸收峰；氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定硒含量為0.11%～0.91%；通過體內(nèi)、體外試驗表明硒化大蒜果聚糖具有較高的抗氧化性和免疫增強活性。Gao 等[53]得到免疫增強活性最佳的改性條件為亞硒酸鈉與大蒜果聚糖的質(zhì)量比為0.8∶1，反應(yīng)溫度為70 ℃，反應(yīng)時間為6 h。

7.2 鐵化

將三氯化鐵和大蒜果聚糖共熱可以合成大蒜果聚糖-Fe（III）復(fù)合物。其粉末顏色由白色變?yōu)榧t棕色，K4Fe （CN）6經(jīng)典化學(xué)顯色反應(yīng)未出現(xiàn)特征色，說明大蒜果聚糖-Fe（III）復(fù)合物中不存在自由Fe 離子，證實了大蒜果聚糖被鐵化，IR 峰形的變化表明多糖的羥基參與了鐵化反應(yīng)[54]。由于大蒜果聚糖-Fe（III）復(fù)合物的鐵含量不能鎖定磁場，因此未獲得其復(fù)合物的NMR。鄰菲咯啉比色法測定大蒜果聚糖-Fe（III）復(fù)合物中鐵含量為9.2%；鐵化的大蒜果聚糖在高濃度下對脂質(zhì)過氧化的抑制作用高于大蒜果聚糖[54]。

7.3 辛烯基琥珀酸酐酯化

辛烯基琥珀酸酐與大蒜果聚糖發(fā)生酯化反應(yīng)得辛烯基琥珀酸大蒜果聚糖酯。IR 顯示辛烯基琥珀酸酐與大蒜果聚糖的羥基脫水形成了酯羰基C=O 和不飽和雙鍵C=C 的特征吸收峰；13C-NMR分析得出辛烯基琥珀酸酐取代主要發(fā)生在果糖殘基C3和C6位上；在最佳工藝條件下：pH 9.0～9.5，溫度40 ℃，時間7 h，大蒜果聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，取代度為0.0239；最終得到的產(chǎn)物辛烯基琥珀酸酐大蒜果聚糖有較好的乳化性和一定的乳化穩(wěn)定性[30]。

7.4 其它改性方法

對大蒜果聚糖的其它改性方法的研究主要有磷酸化、硫酸化、羧甲基化、羧甲基化硫酸化和羧甲基化磷酸化等[55-58]。改性后的大蒜果聚糖具有較強的抗氧化活性，不同取代基改性對大蒜果聚糖的抗氧化活性具有不同的影響[57-58]。

硫酸化大蒜果聚糖的方法主要有三氧化硫-吡啶法和氯磺酸-吡啶法。劉燕瓊等[59]使用三氧化硫-吡啶法對大蒜果聚糖硫酸化，IR 證明存在S=O 和C-O-S 的特征吸收峰；NMR 表明硫酸基取代主要發(fā)生在果糖殘基C3和C5位上；硫的取代度為2.19。Cheng 等[58]使用氯磺酸-吡啶法對大蒜果聚糖硫酸化，認(rèn)為是果糖殘基C2位的一部分羥基被氯磺酸取代，且硫的取代度為0.64。由此可見不同方法對產(chǎn)物的取代位置及取代度差異較大。

以三氯氧化磷與三乙胺作為大蒜果聚糖磷酸化試劑，其產(chǎn)物的IR 存在P=O 特征吸收峰；31PNMR 和13C-NMR 結(jié)果體現(xiàn)大蒜果聚糖中的3 個不同羥基被磷酸基團(tuán)取代，其取代主要發(fā)生在果糖殘基C2，C3，C5位上；磷的取代度為0.04[55]。

以氯乙酸作為大蒜果聚糖羧甲基化試劑，IR在1600cm-1處的吸收峰增加表明引入了-COOH；13C-NMR 光譜存在C=O 和亞甲基中的C 信號；羧甲基的取代度為0.92[58]，相比于硫和磷在大蒜果聚糖中的取代能力，一般認(rèn)為羧甲基的取代能力更強。

8 大蒜果聚糖的應(yīng)用

8.1 制備低聚果糖

大蒜低聚果糖具有調(diào)節(jié)體內(nèi)菌群平衡、降低血脂、提高免疫力、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、預(yù)防齲齒、抗疲勞等活性[17]，除了可以直接合成或從大蒜中提取獲得，還可以通過大蒜果聚糖的水解獲得。賀蘋蘋[60]將大蒜果聚糖的酸水解與膜分離結(jié)合，設(shè)計了大蒜低聚果糖連續(xù)制備系統(tǒng)。先前對大蒜果聚糖酸水解的研究發(fā)現(xiàn)[17]，底物濃度越低、pH 值越低、溫度越高，大蒜果聚糖的水解速度越快，因此其反應(yīng)的最佳條件為使用鹽酸，在底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，pH 值為3，溫度為70 ℃水解大蒜果聚糖。

8.2 制備高果糖漿

酶解大蒜果聚糖，可得到高果糖漿。采用菊粉外切酶水解大蒜果聚糖，在pH 值為4.8、溫度為45 ℃、底物質(zhì)量濃度為9 mg/mL、加酶量為53.95 U/mL、時間為8 h 的條件下，水解率達(dá)到96%；采用蔗糖酶水解大蒜果聚糖，在pH 值為4.8、溫度為45 ℃、底物質(zhì)量濃度為8 mg/mL、加酶量為210 U/mL、時間為12 h 的條件下，水解率達(dá)到80%；而采用固定化蔗糖酶水解大蒜果聚糖，在pH 值為5.0、溫度為55 ℃、底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、進(jìn)料流速為0.4 mL/min、連續(xù)降解4 d 的條件下，水解率達(dá)到85%[61]。由此可見菊粉外切酶較蔗糖酶水解大蒜果聚糖得到的水解率更高，更適合高效生產(chǎn)高果糖漿。

8.3 其它

由于大蒜果聚糖具有水溶性好、起泡性、吸油性、吸濕性和保濕性強等優(yōu)良理化特性，且具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗病毒、增殖益生菌等多方面的生理活性，因此可用于口服液[62]、糖片[63]、膠丸[64]、保鮮劑[65]、飲料[66-67]、酒[68]、冷飲[69]、糖果[70]、餅干[71]、調(diào)味品[72]、肉制品[73]、乳制品[74]、糧食加工品[75]等多種產(chǎn)品中。然而，其報道雖多，卻未見其相關(guān)工業(yè)化產(chǎn)品的報道；目前僅能夠查到金鄉(xiāng)縣大蒜協(xié)會等單位制定的大蒜多糖的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（T/JXDS 002—2020），根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝，其實主要成分是大蒜果聚糖。

9 結(jié)語

大蒜果聚糖在大蒜中含量高、生物活性高、原料易得；具有良好的物理、化學(xué)、生物學(xué)活性，商業(yè)化潛力巨大。為更好地提高大蒜果聚糖的利用價值，使其進(jìn)一步被開發(fā)利用，未來的研究可以從以下幾個方面進(jìn)行：①目前得到純化大蒜果聚糖所需流程復(fù)雜，且得率基本小于10%，遠(yuǎn)低于大蒜中果聚糖實際含量，應(yīng)基于綠色加工，建立提高大蒜果聚糖提取率和純度的提取方法；②大蒜果聚糖的聚合度、分子質(zhì)量、分支度、結(jié)構(gòu)單元等化學(xué)結(jié)構(gòu)研究存在矛盾，主要與大蒜的產(chǎn)地、品種、新鮮程度、大蒜果聚糖的提取測定方法等不同有關(guān)，可針對同種大蒜不同提取測定方法做比較；③目前尚不清楚大蒜果聚糖高級結(jié)構(gòu)和介觀尺度等方面的特征，然而其高級結(jié)構(gòu)對生物活性的影響比一級結(jié)構(gòu)更重要，如多糖的三股螺旋結(jié)構(gòu)可能與其免疫活性有相關(guān)聯(lián)系，應(yīng)更深入研究大蒜果聚糖的結(jié)構(gòu)，探索新的生物活性及其機理；④需進(jìn)一步鑒定大蒜果聚糖代謝酶種類，如糖鏈分支結(jié)構(gòu)合成酶與水解酶，有助于更好地理解果聚糖在大蒜體內(nèi)的合成與分解代謝規(guī)律；⑤目前已知大蒜鱗莖中存在大蒜果聚糖，本課題組已鑒定蒜皮中存在大蒜雜果聚糖（論文待發(fā)表），還有待鑒定在大蒜秸稈中是否也存在同類多糖，以對其進(jìn)行充分利用，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。