全 文 ：凉粉草胶的研究进展
冯涛　顾正彪　金征宇
(江南大学食品学院 , 无锡　214036)
　　摘　要:本文从凉粉草胶 (MBG) 的提取 、 纯化和脱色方法 , MBG的单糖组成和相对分子量大小 ,
M BG的理化性质 , MBG /淀粉凝胶的形成和性质以及 MBG在食品中的应用五个方面对凉粉草胶的研究进展做
了一个比较详尽的综述 , 为 MBG的开发提供了一定的理论依据。
关键词:凉粉草胶;提取;纯化;脱色
中图分类号:TS202. 1　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1006 - 2513 (2005) 06 -0021 - 04
The research advances of themesona b lume gum
FENG Tao, GU Zheng-biao, JIN Zheng-yu
(Food Schoo l of Southern Yang tze Unive rsity, Wux i　214036)
Abstrac t:A re lative ly e laborate re search advances o f theM esona B lume Gum (M BG) w as reviewed from the fo llow ing
five aspects: the ex traction, purifica tion and deco loriza tion m e thods o fMBG, them ono saccharide components and the
m olecu larw eight o fMBG , the phy sica l and chem ica l prope rties o fMBG, the fo rma tion o f theMBG /S tarch ge l and its
characteristics, the app lication ofM BG in food usage. Th rough this rev iew , a ce rtain theo re tica l basis w as o ffe red for
the deve lopment o fMBG.
凉粉草 (M esona B lume)又名仙人草 、 仙草 、
仙人冻 、 薪草 , 为唇形科仙草属一年生草本植
物 , 目前中国有 3 种 , 分别为 M. chinensis
Ben th , M. paruifso ta (Benth) Brea, M. procum-
bens Hemsl, 分布于我国的广东 、 福建 、 广西 、
江西 、 海南 、 浙江 、 台湾和云南等地 , 其他国家
如印度 、印度尼西亚 、马来西亚也有分布 [ 1] 。
凉粉草胶 (M esona B lume Gum , 以下简称
MBG)是凉粉草中含有的一种具有凝胶性的多
糖 。将凉粉草用水煎熬数小时 , 过滤 , 取它们的
胶质 , 加入适量的淀粉再煮熟 , 待冷却之后 , 则
结成黑褐色半透明的糕状 。这就是人们俗称的凉
粉 , 深受广东 、广西 、福建 、台湾等地区人们的
喜爱[ 2] 。
1　MBG的提取 、 纯化和脱色方法
MBG一般以小苏打 (N aHCO 3)或碳酸钠溶
液进行提取 , Lii, C.Y.和 Chen, L.H.建议最适
合提取 MBG的条件为浓度为 0.14M碳酸氢钠溶
液 95℃提取 3 ～ 4h[ 3] 。史宏财与许明仁建议以
0.3% ～ 0.5%的碳酸钠溶液进行提取为最佳 [ 4] 。
杨启春等以 0.14M碳酸氢钠溶液提取 MBG , 再分
别以不同浓度 (30%、 50%及 70%)的乙醇 、醋
酸铜 、十六烷基溴化三甲基铵沉淀 MBG , 将其凝
胶强度及所含糖成分 , 与全胶 (即凉粉草提取液
中添加一次乙醇 , 使其浓度达 70%所得 MBG)
做一比较 。结果发现 , 就所得 MBG质量来看 ,
以 30%乙醇所得 MBG最多 , 其次为 70%乙醇 , 就
收稿日期: 2005 - 07 - 12
作者简介:冯涛 (1978 - ), 男 , 博士研究生 , 研究方向:食品中碳水化合物。
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《中国食品添加剂》　　　　　　　　　China Food Additives　　　　　　　　　2005　No.6
所得 MBG凝胶强度来看 , 以 70%乙醇所得 MBG
最好 , 而醋酸铜与十六烷基三甲基铵在两方面都
不及乙醇[ 5 ～ 6] 。
经过上述处理得到的 MBG一般呈黑褐色或
黑色 , 这使得 MBG在食品加工上的应用受到很
大的限制。杨启春等以多种有机溶剂如乙醇 、 丙
酮 、异丙醇 、二甲亚砜 (DMSO)对 MBG进行脱
色 , 并比较脱色前后的凝胶性质 。结果发现 , 凉
粉草色素可以直接用有机溶剂浸泡原料而除去 ,
其中以乙醇最为实用 , 因其经济无毒 、 易于回
收 , 原料经用 95%乙醇 、 2h加热回流 3次后 , 所
提取的 MBG 成为浅色凝胶 , 并具有高凝胶强
度 [ 7 ～ 8] ;此外 , 杨启春等将已提取的 MBG加入
5% ～ 10%的活性炭在 50 ～ 60℃下处理 1h, 也有
同样的效果[ 7] 。 La i和 Liao发现脱色处理可以显
著降低粗胶质中的蛋白质含量 , 但是脱色 MBG /
淀粉混合凝胶的强度要比粗胶质 /淀粉混合凝胶
高得多 [ 9] 。
2　MBG的单糖组成和相对分子量大小
林少琴 、朱苏闽用 HPLC法测得 MBG相对分
子量为 4.3 ×104 , 其单糖组成为葡萄糖 、 半乳
糖 、阿拉伯糖 、木糖 、鼠李糖 、半乳糖醛酸及一
种未知单糖 [ 10] 。许静尹研究发现 MBG是由糖醛
酸 、半乳糖 、 鼠李糖 、 阿拉伯糖 、葡萄糖 、 木糖
及甘露糖等组成 [ 11] 。林佩萱以脉冲安培检测法
HPAEC-PAD (H igh Performance Anion Exchange
Chromatog raphy-Pu lsed Ampe rome tric Detection)分
析 MBG的中性单糖组成后发现 , 未脱色 MBG主
要由葡萄糖及半乳糖组成 , 各占总中性糖含量的
20%, 其次为鼠李糖 、 阿拉伯糖 、 木糖和甘露
糖 , 各占约 15%, 而脱色 MBG中的中性单糖组
成 , 则以鼠李糖 、半乳糖及葡萄糖为主 , 另有少
量的阿拉伯糖和木糖 , 以 ToyopearlHW-65F凝胶
渗透层析 (GPC)观察未脱色 MBG分子量的分
布 , 由层析图上可以发现粗 MBG的多糖部分 ,
其重量平均分子量 (weight average molecu lar
w e ight)约为 423, 000。脱色 MBG的分子量分布
则呈两个部分 , 其大分子量的部分 , 分子量约为
8, 460, 000;小分 子量部 分 , 分 子量约 为
14 , 900, 经加权计算 , 脱色 MBG的重量平均分
子量约为 540, 000[ 12] 。
3　MBG的理化性质
MBG的水溶性较小 , 其水溶液呈酸性 , 在碱
性介质中溶解度增大 , 不溶于乙醇 、 丙酮 、乙酸
乙酯 、正丁醇等有机溶剂。其水溶液可被 27 -溴
代十六烷基三甲基铵 (CTAB)络合沉淀 , 并可
与 (除 Mg2 +、 Fe2+外 )二价及二价以上的金属
离子作用形成盐类 , 并沉淀析出 , 具有高聚阴离
子的性质 [ 10] 。MBG含有大量的糖醛酸 , 其含量
因凉粉草的部位不同而在 23.6% ～ 42.9%之间不
等 , 且 MBG溶液的固有黏度 (intrinsic v iscosity)
会随溶剂中离子强度 (单价或双价阳离子 )的增
加而降低 , 表明在离子强度较高的溶液体系中 ,
MBG的分子结构比较紧凑 , 这是发生离子遮蔽效
应的结果 , 可以推测 MBG属阴离子性多糖 [ 13] 。
La i和 Tung利用 Cannon-Fenske普通玻璃毛细管
黏度计 (No.75)在不同的胶浓度条件下 , 测定
凉粉草叶胶 (Mesona B lume Leaves Gum , MBLG)
的线圈重叠系数 (coil overlap pa rame ters)和比黏
度 (specific v iscosity), 结果发现粗 MBLG的比黏
度与浓度之间符合幂定律的函数关系 , 即 ηsp =
aC
b , 指数 b在稀溶液 (dilu te domain)中介于
1.25 ～ 1.43之间 , 在半稀溶液 (sem i-dilute do-
main)中介于 2.21 ～ 2.93之间 , MBLG的线圈重
叠系数 C*在 1.79 ～ 2.17之间 , 这与在溶液中呈
无规卷曲结构的聚合物的 C* =4相去甚远 , 因此
分析 MBLG在溶液中的构象更接近于杆状 (rod-
like)结构的聚合物。此外 , 测定了不同的离子
类型和离子强度下的 MBLG的黏度值 , 结果发现
MBLG黏度受溶液中离子类型和离子强度的影响
很大 。与 CMC、 卡拉胶和壳聚糖几种多糖相比 ,
MBLG的结构刚性更强 , 构象更趋线性 [ 14] 。 Lai
和 Chiang将粗 MBLG利用活性炭脱色 , 再使用
Cannon-Fenske普通玻璃毛细管黏度计 (No.25)
和动态流变仪在不同的胶浓度 、 离子强度和离子
类型的条件下 , 测定脱色凉粉草叶胶 (deco lour-
izedMBLG , dMBLG)的流变学性质 , 结果发现 ,
在 0.1M NaC l溶液中 dMBLG的重均分子量约为
550, 000, Mark-Houw ink常数和指数分别为 9.32
×10-6mL /g和 0.29, 表明 dMBLG的构象并不伸
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展 。 dMBLG的比黏度与浓度之间仍然符合幂定律
关系 , 指数 b在稀溶液中介于 0.78 ～ 0.80, 在半
稀溶液中则介于 1.67 ～ 1.71, dMBLG的线圈重叠
系数在 13.32 ～ 13.42之间 , 与 4相差更大 , 推测
dMBLG的构象更加趋于杆状;而动态流变仪的结
果表明 , 随钠离子 、 钾离子和镁离子的浓度的增
加 , dMBLG的贮存和耗损模量均降低 , 而随钙离
子浓度的增加 , 两者均增加 , 因此前者可以归类
为流变分类学上的半稀溶液 , 而后者可以归类为
浓溶液或弱凝胶 [ 15] 。
4　MBG /淀粉凝胶的形成及其特性
Yang和 Huang将凉粉草的根 、茎 、 叶分别用
碱性溶液提取 , 再添加 2%的木薯淀粉 , 发现只
有叶中的 MBG 可以形成凝胶 , 而根 、 茎中的
MBG根本无法形成凝胶 , 用 70%乙醇沉淀根 、
茎 、叶提取液中的 MBG , 进行化学分析 , 发现与
根和茎中的 MBG相比 , 叶中的 MBG、 全草 MBG
和脱色全草 MBG含有较高的灰分 、 糖醛酸和鼠
李糖。因此 , 叶中的 MBG是全草 MBG形成凝胶
中的关键成分 [ 13] 。陈怡宏等将粉末脱色 MBG配
成 1% (w /w)的溶液 , 加入 2%木薯淀粉后 , 其
中一组添加 0.1% (w /w)的乳酸钙 , 另一组不
添加 , 加热溶解冷却成胶 , 所得的凝胶再利用物
性分析仪进行质地剖面分析 (Tex tu re Pro file Ana l-
y sis, TPA), 另取琼脂 、卡拉胶和海藻酸钠分别
配成相同浓度的溶液也制成凝胶 , 依照同样条件
进行质地剖面分析 , 结果发现 , MBG凝胶的质地
并不会因为钙离子的添加与否而有所改变 , 同时
MBG与淀粉形成凝胶也不需要额外添加钙离子 。
这与琼脂凝胶类似 , 琼脂的胶凝不需要钙离子 ,
但琼脂凝胶的硬度比 MBG凝胶要大得多。而在
弹性上两者相差不大 , 卡拉胶在没有钙离子的存
在下无法胶凝 , 一旦加入钙离子则可形成凝胶 ,
其硬度 、弹性都比 MBG的凝胶高。而海藻酸钠 ,
在乳酸钙浓度达到 0.2% (w /w)时才可以胶凝 ,
但是所形成的凝胶的质地不好 , 在相同的质地剖
面分析条件下 , 凝胶会被压碎 , 其他凝胶都没有
这种情况出现。由此可见 , MBG的凝胶性质与琼
脂 、卡拉胶和海藻酸钠完全不同 , 具有开发出独
特产品的潜力[ 8] 。
刘与方研究了不同种类和浓度的淀粉对
MBG /淀粉混合系统相互作用的影响 , 结果发现 ,
混合系统的胶凝性及所成凝胶的质地和黏弹性等
都会因淀粉种类或混合比例的不同而不同 , 以
MBG /小麦淀粉接近 1 ∶2的比例为最佳。小麦 、
玉米和木薯淀粉中 , 以小麦淀粉 (直链淀粉含量
约为 26%)所成凝胶强度较高 , 而木薯淀粉 (直
链淀粉含量约为 21%)较低[ 16、17] 。
Lii和 Chen以 0.14M 碳酸氢钠溶液提取
MBG4小时 , 再将所得提取液加入 2%的淀粉 ,
结果发现糯性玉米淀粉 、 马铃薯淀粉及其变性淀
粉与 MBG都不能形成凝胶 , 木薯 、 豌豆 、 绿豆
和玉米淀粉可以 , 而且豌豆淀粉与 MBG所成的
凝胶强度最高 , 因此推测淀粉与 MBG能否胶凝 ,
以及所成凝胶的强度与淀粉的直链淀粉的含量有
关。一般来说 , 淀粉的直链淀粉含量越高 , 其与
MBG所成凝胶的强度越大 。但是 , 也有例外 , 如
马铃薯淀粉的直链淀粉含量虽然比木薯淀粉高 ,
却不能与 MBG形成很好的凝胶 , 这可能与马铃
薯淀粉中含有单磷酸支链有关 , 而这一链的存在
可能弱化了马铃薯淀粉与 MBG 之间的相互
作用 [ 3] 。
赵秀真将不同浓度的单价 (NaC l和 KC l)和
双价 (包括 CaC l2和 MgC l2)盐溶液加入 MBG与
淀粉所成悬浮液中 , 使悬浮液中的 N aC l或 KC l浓
度分 别 达 到 5、 15、 25、 35、 50、 60、 75、
100mM , CaC l2或 MgC l2浓度分别达到 0.85、 1.7、
3.4、 5.1、 6.8、 8.5、 10.2mM , 经加热冷却后制
成凝胶 , 利用 RVA (Rap id-V isco Analyze r)测定
混合系统在加热及冷却过程中黏度的变化 , 以探
讨盐类对 MBG凝胶性的影响。结果发现 , 除添
加 0.85、 1.7mMCaC l2外 , 添加低浓度的单价或双
价盐类 (5 ～ 75mM 的 N aC l、 KC l, 3.4 ～ 8.5mM
的 CaC l2 , 0.85 ～ 8.5mM的 MgC l2)到 MBG /淀粉
混合系统中 , 都可提高所形成凝胶的黏度 (gel
v iscosity), 但盐浓度过高 (N aC l或 KC l浓度大于
75mM , 或 CaC l2、 MgC l2浓度大于 8.5mM )则会
抑制凝胶形成 。随单价盐浓度上升 , 混合系统的
胶凝起始温度升高 , 但比没有添加盐的低 。单价
盐类还可以提高凝胶尖峰温度 , 缩短胶凝时间 ,
提高胶凝速率 。双价盐类的添加虽然对凝胶尖峰
温度和胶凝速率也有提高的趋势 , 但对胶凝起始
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温度的影响不很明显。利用质构分析仪测定这种
凝胶的硬度 、弹性和内聚力 , 结果发现其硬度受
单价 、 双价盐浓度的影响而发生的变化与其黏度
完全相同 , 但是其弹性与内聚力的变化则不随盐
类浓度的增加而有明显差异或一定趋势可循 , 用
动态流变仪测定这种凝胶的黏弹性 , 结果表明 ,
凝胶的结构形态属流变分类上的弱胶结构 , 添加
适量的单价或双价盐有助于有助于凝胶网状结构
的生成 , 但盐类浓度过高反而会使凝胶强度变
弱 , 贮存 、 耗损模量都下降[ 18 ～ 20] 。
廖志伦将脱色 MBG与小麦 、 玉米和木薯淀
粉按不同比例混合 (淀粉 M/ BG =0 /6、 1 /5、 2 /
4、 3 /3、 4 /2、 5 /1、 6 /0), 使混合系统总固形物
浓度达到所需浓度 (观察微观结构 , 2% ～ 4%;
差式热量扫描分析 , 12%), 探讨它们的热稳定
性和所成凝胶的微观结构 。 DSC分析的结果显
示 , 混合系统在冷却或加热过程中 , 只有淀粉 /
M BG混合比例为 5 /1、 4 /2和 3 /3的组合 , 有清
楚的放热和吸热波峰产生 , 即能发生胶凝 。含玉
米和小麦淀粉 , 其混合系统的凝胶 、 熔胶波峰温
度及热焓值 , 以淀粉 M/ BG为 4 /2的最高 , 凝胶
性能最好;而含木薯淀粉的混合系统 , 则是以淀
粉 M/ BG混合比例为 5 /1的最高 , 凝胶性能最好 。
在相同混合比例下 , 含小麦淀粉的混合系统 , 它
的凝胶 、熔胶波峰温度和热焓值大致比含玉米和
木薯淀粉的高。观察混合系统的微观结构也发
现 , 含玉米和小麦淀粉的混合系统的网状结构 ,
以淀粉 M/ BG为 4 /2的排列比较整齐 , 凝胶性能
较好;而含木薯淀粉的混合系统 , 则是以淀粉 /
M BG为 5 /1的整齐 , 凝胶性能较好 [ 21] 。
孙远明等研究了 MBG与淀粉之间的凝胶性
质后 , 发现凉粉草胶能与含有直链淀粉的玉米淀
粉 、木薯淀粉 、 大米淀粉 、 小麦淀粉形成凝胶 ,
凝胶强度以前两者为大 , 它们静置后均有少量水
析出[ 22] 。
5　MBG在食品中的应用
林佩 萱探 讨了 脱 色 MBG 与 刺槐 豆 胶
(LBG )、 海藻酸丙二 醇酯 (PGA )、 黄原 胶
(XG)混合后对低脂沙拉酱模式乳化系统理化性
质的影响 , 发现脱色 MBG /PGA和脱色 MBG /XG
混合胶的乳化稳定性较好[ 12] 。陈永通发明了一项
有关 MBG的制备和应用的专利 , 用其制作的果
冻 , 不仅弹性和韧性都很好 , 而且其口感嫩滑 、
独具风味 [ 23] 。陈怡宏等人应用脱色的 MBG制作
豆花与鸡蛋布丁 , 所制成的产品很受欢迎 [ 7] 。
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(下转 28页 )
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《中国食品添加剂》　　　　　　　　　China Food Additives　　　　　　　　　2005　No.6
图 2　吸附温度对脱色效果的影响
图 3　吸附时间对脱色效果的影响
图 1的结果表明 , 当活性炭用量为 1%时脱色
率只有 63.8%, 用量为 2%时脱色率达 82.5%, 若
用量继续增加时 , 脱色率变化减缓 , 但糖损失率增
加较大 , 从 5.7%上升至 11.3%, 所以本工艺采用
2%的用量。图 2的结果表明 , 吸附温度越高 , 脱
色率越大 , 但总糖损失率也随之加大 , 特别是
90℃时 , 损失率高达 10.2%, 因此选用 80℃作为
脱色温度 , 脱色率达 83.8%。图 3的结果表明 , 吸
附时间为 40m in时比较适合。所以 , 最佳的活性炭
脱色条件为:80℃, 2%, 40m in。
经过活性炭脱色后 , 提取液从棕黄色变成浅黄
色 , 可作进一步精制 , 如用阴阳离子交换树脂作处
理 , 可进一步脱色 、 脱盐 , 得到无色溶液。再经浓
缩 、喷雾干燥 , 最终得到粉末状的水苏糖产品。
3　结论
本文以草石蚕干品为原料 , 对水苏糖的提取
与精制作了初步研究 , 结果表明:
(1)最佳提取条件是:温度 40℃, 时间 1h ,
固液比 1 ∶14, 此时总糖得率可达 65.48%, 水苏
糖得率达 46.02%。
(2)经石灰乳澄清处理后 , 水苏糖提取液的
总糖收得率为 96.6%, 透光率可达 86.6%。
(3)活性炭脱色的最佳工艺条件是:温度
80℃, 用量 2% (w /v), 时间 40m in, 脱色处理
后 , 可获得色泽浅 、澄清 、 透明度好的提取液 。
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