菊糖可作为生产高果糖浆的主要原料，其主要有3种工艺方法，分别为：全细胞酶法、游离菊糖酶法和固定化菊糖酶法。关于全细胞酶法合成高果糖浆的文献仅有少数报道，这可能是由于维持操作系统免受污染所需生产成本太高或需要补充营养物来维持系统中用于生产高果糖浆的微生物生长[32]。为了克服全细胞技术的缺陷，许多研究倾向于将可溶性(游离)菊糖酶用于高果糖浆的制备。从各种微生物源中提取的可溶性菊糖酶已被报道可用于生产较高产量的果糖，但游离酶不能在连续的批次中重复使用，因此在间歇系统中使用游离酶水解菊糖并不符合成本效益[33]。近年来，固定化生物催化剂在工业中的应用受到了研究人员的广泛关注，这是因为固定化生物催化剂具有易回收，可以循环利用，提升酶的稳定性、选择性以及降低分解代谢抑制的机会和降低成本等优点。经研究发现，固定化菊糖酶法在分批系统和连续系统中表现出了优异的效果。Hua等[34]将来自黑曲霉的菊糖酶固定在藻酸钙明胶珠中，连续用于菊糖的水解54批，并通过该系统获得了良好的果糖生产率(90.2 g/L)。Holyavka等[35]将来自马克斯克鲁维酵母的菊糖酶固定在离子交换纤维VIONKN-1上，并在小型化的管式连续反应器系统中使用4 h，该系统显示出菊糖的显著水解。总之，菊糖的一步酶解制备高果糖浆具有得率高、低复杂度和降低成本等优点。目前，提高高果糖浆生产系统运行的稳定性，开发良好的固定化生物催化剂是当务之急。大多数关于高果糖浆生产的报道都是小规模的，因此应尝试在批量和连续的系统中扩大生物过程的规模。

2.2 菊糖在医药领域的应用

菊糖具有调节血糖、改善肠道环境、增强肠道益生菌、促进矿物质吸收以及抗肿瘤等多种生理活性，因此菊糖可以作为一些药物成分，以减少一些药物的副作用并提高效果。近年来，一些研究者研究了菊糖与阿胶药物结合来制备新的药物，以实现两者生理功能的相互协调补充，从而推动阿胶产业的发展。阿胶是一种药食中药，其广泛地应用于日常生活中，发展前景广阔，但服用阿胶药物存在较多的副作用，如消化不良、便血、口唇生疮等。史雪洁[36]通过单因素和正交实验研究了制备以菊糖和阿胶为主要成分的阿胶菊糖咀嚼片药物，并通过动物实验评价了该产品，实验得出将菊糖加入阿胶药物中，可以有效地促进肠道蠕动，降低血糖。

菊糖还具有良好的生物相容性和可生物降解性等优点。国外学者研究表明，菊糖可以制备药物载体。Giovanna等[37]研究了利用化学修饰法制备以菊糖为基质的3种菊糖水凝胶，研究了它们作为结肠部位的给药缓释载体的效果，该实验研究证明了该载体具有对pH值敏感的溶胀性，并在人工胃液中保持稳定性，利用菊糖酶和酯酶等易于将其降解，细胞兼容性很好。Licciardi等[38]研究了一种利用菊糖制备新型两亲性的菊糖接枝共聚物，结果发现：它能在水中自行组装成胶束结构从而可以成为抗癌药物阿霉素的载体物质。总之，由于菊糖具有良好的生理活性、生物相容性以及可生物降解性，使得菊糖在医药领域中具有较好的发展前景，但关于这方面的研究并不完善，还需进行进一步的研究，充分发掘菊糖在医药领域中更多的潜在价值[39]。

2.3 菊糖在生物能源领域的应用

目前，人类对能源的需求量逐年增加，但化石能源却日渐减少，以致于能源供给的问题越来越严重。因此，寻找可再生清洁能源已经成为迫在眉睫的任务。菊糖来源广泛且物美价廉，但目前并没有得到充分利用。因此，科学家们开始探索利用菊糖为原料经过发酵生产可再生的清洁能源乙醇，从而使制糖工艺更具经济竞争力[40]。

目前，菊糖发酵生产乙醇的方法主要有3种，传统上是将菊糖首先通过酸解或酶解法降解成果糖，再利用酿酒酵母来发酵生产乙醇，但这种方法会产生抑制剂并污染环境。因此，科学家们研究了利用菊糖酶菌株与酿酒酵母混菌培养来实现共发酵生产乙醇或选择既能产菊糖酶又具有乙醇发酵特性的酵母，直接发酵菊糖并生产乙醇。但从近年来的研究来看，后2种方法由于菊糖酶的活性、生产成本和生产菊糖酶的微生物乙醇耐性差等问题，因此无法达到工业生产实际应用的要求。目前，研究热点主要集中于工业化生产水平的产菊糖酶菌株选育、高产优质的菊糖降解菌的筛选以及菊糖发酵乙醇工艺流程优化上[41]。

3 展望

天然植物菊芋提取得到的菊糖已经被美国FDA批准进入美国市场,同时在欧洲和日本等地区也被认定为是食品和营养的增补剂。在我国，菊糖绝大多数是通过菊芋提取得到的，由于菊芋对环境有很强的适应性，因此可以将菊芋种植在海岸带盐碱地区的土地上，从而改善海岸带边际区域的生态环境，实现经济效应和生态效应的双丰收。我国对菊糖的研究开始得较晚，并且在很长的一段时间内会处于实验室研究阶段，因此需要进一步研究和探讨，充分发掘其价值。

文章来源：《医药界》 网址: http://www.yyjzz.cn/qikandaodu/2020/0808/436.html