全 文 ：收稿日期:2011 － 06 － 15．
基金项目:湖北省自然科学基金项目(2010CDB00903) ;湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划资助项目(T201006)．
作者简介:周禹池(1990 － )，女，硕士研究生，主要从事应用化学研究;* 通讯作者:田大听(1968 － )，男(土家族)，教授，主要从事高分子材料研究．
魔芋葡甘聚糖在醋酸溶液与水中的溶胀行为比较
周禹池，谭 姚，李世荣，田大听*
(湖北民族学院 化学与环境工程学院，湖北 恩施 445000)
摘要:比较了魔芋葡甘聚糖(KGM)在醋酸溶液和水中的溶胀行为．探讨了溶胀时间、pH值、温度及体积分数等
因素对 KGM溶胀行为的影响．在相同条件下，KGM在醋酸中的溶胀度要小于其在水中的溶胀度，其中，KGM 在醋
酸溶液中溶胀的最优条件为:t = 4 h、pH = 5． 0、T = 45℃、φ = 11． 00%，其溶胀度为 32． 62%;KGM在水中溶胀的最优
条件为:t = 4 h、pH = 11． 0、T = 45℃，其溶胀度为 45． 40% ．
关键词:魔芋葡甘聚糖;溶胀度;多糖
中图分类号:O631． 3 文献标识码:A 文章编号:1008 － 8423(2011)03 － 0303 － 03
Comparison on the Swelling Behavior of KGM
in Acetic Acid and Aqueous Solution
ZHOU Yu － chi，TAN Yao，LI Shi － rong，TIAN Da － ting*
(School of Chemical and Environmental Engineering，Hubei University for Nationalities，Enshi 445000，China)
Abstract:The swelling properties of konjac glucomannan(KGM)with acetic acid solution and aqueous
solution were studied in this paper． The variation of KGM hydrosol under different storage time，pH，tem-
perature and different volume fraction was discussed． Under the same condition，the swelling degree of
KGM in acetic acid solution is lower than that in aqueous solution． The optimal condition for swelling in
acetic acid solution is:t = 4 h，pH =5． 0，T = 45℃，φ = 11． 00%，under which the swelling degree of KGM
is 32． 62%;the optimal condition for swelling in acetic acid solution is t = 4 h，pH =11． 0，T = 45℃，un-
der which the swelling degree of KGM is 45． 40% ．
Key words:konjac glucomannan;swelling degree;polysaccharide
魔芋中最主要的活性成分是魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM) ，魔芋葡甘聚糖分子是由分子比
约 1∶ 1． 6 的 D －葡萄糖和 D －甘露糖通过 β － 1，4 －糖苷键连结而成的天然多糖［1］． KGM具有良好的化学
稳定性和生物相容性、吸湿性、亲水性及生物可降解性等，因而其在医药、纺织、食品、化工、农业等领域具有
广泛的应用前景，引起了包括课题组在内的众多国内外研究者的兴趣［2 － 4］． KGM在水中具有优良的溶胀性，
溶于水后会形成一种粘稠的水溶胶，课题组曾系统研究其在水相中的粘度行为［5］．而关于 KGM 的溶胀行为
特别是在非水体系中的溶胀行为的研究还很少．由于 KGM在食品中的用途正被拓宽，因此了解其在非水溶
液中的相关性能显得尤为重要．
通过比较在不同溶胀时间、pH 值、温度及体积分数的醋酸溶液与水中 KGM 溶胀度的变化，试图找到
KGM在醋酸溶液中溶胀度变化的规律，以期能为其在诸多领域的应用提供理论依据．
1 实验部分
1． 1 材料与仪器
魔芋葡甘聚糖:湖北省恩施州宏业魔芋开发有限责任公司;冰醋酸:浓度为 99． 5%;分析纯:武汉江北化
第 29 卷第 3 期 湖北民族学院学报(自然科学版) Vol． 29 No． 3
2011 年 9 月 Journal of Hubei University for Nationalities(Natural Science Edition) Sep． 2011
学试剂厂;BS /BT系列电子天平:德国赛多利斯股份公司;800 型离心沉淀器:上海手术器械厂．
1． 2 试验方法
准确称取 0． 100 0 g KGM(m1)放入干燥离心管中，称重为 m0．将 KGM分散于不同温度、不同 pH值、不
同体积分数的醋酸溶液与水中处理，然后在 4000 r /min的速度下离心 10min，直接倾倒上层溶液，称重 mt．溶
胀度(swelling degree，SD)由下式求得:
SD =
(mt － m0)
m1
× 100%
2 结果与讨论
2． 1 溶胀时间对溶胀度的影响
分别测定 KGM在水和醋酸溶液中在不同时间下的溶胀度变化．如图 1，在水和醋酸溶液中 KGM的溶胀
度均随时间的增加而增大，这是由于氢键、偶极矩等作用力存在于 KGM 大分子与水分子之间，并使其聚集
成难以自由移动的聚集体，这种网络结构的建立使 KGM 持水量增大，因此溶胀度随时间的增加而增大［6］．
KGM在醋酸溶液中的溶胀度低于其在水中的溶胀度，可能是由于在酸性条件下 KGM 会部分发生酸降解，
KGM上的氢键断裂减弱了溶胶网络的强度．
2． 2 pH值对溶胀度的影响
分别测定 KGM在水和醋酸溶液中在不同 pH值下的溶胀度变化，用 NaOH和 HCl来调节其 pH值．如图
2，在 pH值为 5 ～ 11 的范围内，在水中 KGM的溶胀度随 pH值的增大而略有升高，在醋酸中 KGM 的溶胀度
随 pH的增大略有降低．这是由于在水中 KGM 在碱性条件下乙酰基被脱除，氢键增强，提高了其凝胶强度，
改善了溶胶脱液收缩的情况．在醋酸溶液中随着 pH 值的增大，溶液中的羧基阴离子减少，溶胶网络内分子
间的静电排斥作用减弱，导致溶胀度降低［7］．
2． 3 温度对溶胀度的影响
分别测定 KGM在水和醋酸(体积分数为 20． 00%)溶液中在不同温度下的溶胀度变化．如图 3，在水和
酸酸溶液中，在 15 ～ 45℃的范围内，随着温度的升高 KGM的溶胀度略有增大，在 45 ～ 55℃的范围内，随着温
度的升高 KGM的溶胀度减小．这是由于随着温度的升高，KGM 分子从有序态变为无序态数目增多，并与醋
酸分子结合，使溶胶化能力增强．若继续升温，KGM部分降解反而造成溶胀度减小［8］．
2． 4 体积分数对溶胀度的影响
测定 KGM在不同体积分数的醋酸溶液中溶胀度的变化．如图 4，随着醋酸体积分数的增大，KGM 的溶
胀度减小，当醋酸的体积分数大于 20． 00%后 KGM 的溶胀度变化不大．这是由于 KGM 上提供了丰富的羟
基、乙酰基等官能团，这些官能团可以与醋酸分子结合，在分子内外形成更稳定的氢键，同时削弱了 KGM 分
子间的作用了力，致使 KGM在醋酸溶液中的溶胀度减小．
3 结论
研究表明溶胀时间、pH值、温度及醋酸的体积分数均会对魔芋葡甘聚糖的溶胀性能有影响．实验结果表
403 湖北民族学院学报(自然科学版) 第 29 卷
明:KGM在醋酸溶液中溶胀度低于其在水中的溶胀度，这是因为 KGM 上的某些官能团可与醋酸分子结合，
在分子内外形成更稳定的氢键，而导致 KGM溶胀度降低． KGM 在水及醋酸溶液中的溶胀速率、动力学方程
及溶胶结构等之间的关系还有待进一步的研究，以便为 KGM在各相关领域的开发利用提供理论依据．
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503第 3 期 周禹池等:魔芋葡甘聚糖在醋酸溶液与水中的溶胀行为比较