提取条件对裸燕麦β-葡聚糖分子量分布的影响

麦类作物学报　2007,27(1):143～145Journal of Triticeae Crops提取条件对裸燕麦β2葡聚糖分子量分布的影响3申瑞玲1,董吉林1,李宏全2(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州450002;2.山西农业大学动物科技学院,山西太谷030801)摘　要:为给裸燕麦β2葡聚糖的开发应用提供科学依据,以山西产裸燕麦为原料,研究了溶剂、温度、提取时间和β2葡聚糖酶水解等提取条件对燕麦β2葡聚糖分子量分布的影响。

结果表明,较强的酸性和碱性条件会导致燕麦β2葡聚糖分子量下降,水提取β2葡聚糖的分子量较高。

β2葡聚糖的分子量随着提取温度的提高而增加,随着提取时间的延长而下降。

不同条件下提取的燕麦β2葡聚糖分子量分布在340～2000kD 之间。

β2葡聚糖酶水解会使β2葡聚糖分子变小,在几乎完全水解时分子量为2～5kD 。

关键词:裸燕麦;β2葡聚糖;提取条件;分子量分布 中图分类号:S512.6;S311 文献标识码:A 文章编号:100921041(2007)0120143203E ffect of Extraction Conditions on the Molecular WeightDistribution of the N aked Oat β2G lucanSHEN Rui 2ling 1,DONG Ji 2lin 1,L I H ong 2quan 2(1.College of Food and Bioengineering ,Zhengzhou Institute of Light Industry ,Zhengzhou ,Henan 450002,China ;2.College of Animal Science and Technology ,Shanxi Agricultural University ,Taigu ,Shanxi 030801,China )Abstract :In order to p rovide scientific basis for t he naked oat uses ,t he naked oat produced in Shanxi were used as material ,we used t he met hod of Sep haro se CL 24B gel 2filt ration column chromatograp hyto determine t he molecular weight (Mw )dist ribution of β2glucan ext raction in different ext racting con 2ditions.The result showed ext raction conditio ns could affect of t he molecular weight of t he β2glucan.Mw of β2glucan was significantly decreased by NaO H and HCl 2KCl buffer (p H1.5)ext raction.Hot water ext raction gave higher Mw of β2glucan.Increasing t he temperat ure of ext raction led to an in 2crease in t he Mw of β2glucan ,but p rolonging t he time of ext raction led to a decrease in t he Mw of β2glucan.The dist ributions of Mw of β2glucan were 340～2000kD in different extracting conditions.β2Glucan (Mw >2000kD )hydrolyzed by β2glucanase could lead to t he decrease of Mw (2～5kD ).K ey w ords :Naked oat ;β2glucan ;Extraction condition ;Relative molecular weight dist ribution 混合键(1→3),(1→4)2β2D 2葡聚糖(β2葡聚糖)是一种主要存在于燕麦、大麦等谷物的亚糊粉层和胚乳细胞壁中的非淀粉多糖,也是一种大分子、粘性多糖,属于谷物中的一种重要水溶性膳食纤维。

近二十年来,β2葡聚糖作为一种功能性食品配料和一种生物活性多糖已经被人们所接受,这使得富含β2葡聚糖的燕麦类食品的消费量逐渐增加[1]。

燕麦β2葡聚糖的应用与它的粘度、溶解性和流变性有很大关系,而β2葡聚糖的这些特性又和它的分子大小、浓度密切相关。

不同来源的β2葡聚糖分子量估计值的不同,主要是由于所用材料的细胞壁结构不同,细胞壁较厚的材料β2葡聚糖分子量较高,但难于提取;不同的提取条件和分离方法会影响到分子量大小。

此外,β2葡聚糖分子的聚集现象以及由于酶的作用所造成的解聚都会影响到其分子量大小[2]。

提取条件是影响β2葡聚糖分子量的主要因素,直接影响到燕麦β2葡聚糖的生理功能和应用,因为高分子量的β2葡聚3收稿日期:2006206226 修回日期:2006209210基金项目:山西省科技攻关项目(051072)。

作者简介:申瑞玲(1967-),女,博士,副教授,主要从事粮食、油脂与植物蛋白工程研究。

糖具有更大的利用价值。

为此,本研究选用山西省特产的裸粒、大粒燕麦麸皮为原料,研究了提取因素对β2葡聚糖分子量分布的影响,为我国裸燕麦的开发利用提供理论依据。

1　材料与方法1.1　材料燕麦β2葡聚糖,由本实验室自制,原料为裸燕麦(A.nu de L.)麸皮。

提取工艺流程:燕麦麸→灭酶→加水搅拌提取→离心收集上清液→加酶去淀粉、去蛋白→乙醇沉淀→离心收集沉淀→加水复溶→20%硫酸铵沉淀→收集沉淀→β2葡聚糖提取物。

标准Dextran T-系列和Sepharaose CL24B琼脂糖凝胶购自瑞典Pharmacia公司,β2葡聚糖酶(EC.3.2.1.73)购自英国爱尔兰Megazyme公司。

1.2　燕麦β2葡聚糖的分子量分布分析1.2.1　β2葡聚糖分子量分布的测定采用凝胶过滤色谱法测定燕麦β2葡聚糖分子量分布。

分别将已知分子量的Dext ran系列标准样品T22000(分子量2000000)、T2500(分子量482000)、T270(分子量70000)、T210(分子量10000),溶解于蒸馏水中,质量浓度为3mg/ mL。

上Sep haraose CL24B凝胶柱(1.6×100 cm),以纯水洗脱,上样量3mL,流速12mL/h,自动部分收集仪收集洗出液,用苯酚-硫酸法于490nm逐管检测多糖,根据洗脱体积求得相对分子量标准曲线。

以相同的条件将样品上柱,根据洗脱体积,求得分子量。

1.2.2　不同提取溶剂对燕麦β2葡聚糖的提取实验分别以0.1mol/L,p H值为1.5的HCl2KCl 缓冲液、蒸馏水、0.25mol/L的NaO H溶液提取燕麦麸β2葡聚糖(提取条件料水比1∶18,温度80℃,时间为1h),将提取液经去淀粉、去蛋白和乙醇沉淀,透析之后上Sep haraose CL24B凝胶色谱柱,分析分子量分布。

1.2.3　不同提取温度下燕麦β2葡聚糖的提取实验分别在37℃、50℃和100℃提取燕麦β2葡聚糖(提取条件料水比1∶18,时间1h,p H值为6.9),提取液按上述方法处理后上凝胶色谱柱,分析分子量分布。

1.2.4　不同提取时间下燕麦β2葡聚糖的提取实验将燕麦麸在料水比1∶18,p H值为10.0,温度为80℃的条件下,分别提取0.5、2、5h后,进行β2葡聚糖分子量分布分析。

1.2.5　β2葡聚糖酶的水解实验取在料水比1∶18,p H值为10.0,温度为80℃,提取时间为2h时提取得到的燕麦β2葡聚糖提取物(1%)50mg,分别加入5mL,20mmol/ L,p H值为6.5的磷酸钠缓冲液,再加入β2葡聚糖酶(EC3.2.1.73)0.5mL(40U/mL),50℃下分别作用0.5、1、2h,加热到100℃,灭酶10min,离心后样品溶液经Sep haraose CL24B凝胶色谱柱分析分子量分布。

2　结果与分析2.1　提取溶剂对燕麦β2葡聚糖分子量分布的影响从图1可见,三种不同溶剂提取的燕麦β2葡聚糖分子量分布范围较宽,酸提取的分子量主要为265kD;水提取的相对分子量主要是1860 kD;碱提取的相对分子量主要为701kD。

在选用p H值为1.5的酸性缓冲液为提取溶剂时,和动物机体胃酸的酸度一致,β2葡聚糖在酸性条件下可能会有部分降解;热水提取的燕麦β2葡聚糖的分子量高于碱提取的分子量,说明强碱也会使少量β2葡聚糖分子解聚。

图1　不同溶剂提取的燕麦β2葡聚糖凝胶洗脱图Fig.1　E lution curve on sepharose C L24B ofdifferent solvent extracted oatβ2glucan2.2　提取温度对燕麦β2葡聚糖分子量分布的影响从图2可见,三个不同温度下,燕麦β2葡聚糖粗提物的分子量分布范围较大,在37℃(相当于生理温度)时下提取,燕麦β2葡聚糖分子较小,分子量为340kD;50℃提取的β2葡聚糖分子量为485kD;100℃提取的β2葡聚糖分子量约为2000 kD。

说明高温下提取得到的β2葡聚糖分子较大,高温有利于β2葡聚糖的溶出。

由于较高温度下提取β2葡聚糖相对分子质量较高,因而可以推测燕麦类食品如燕麦片在加热煮沸或者蒸煮等过程中・441・麦　类　作　物　学　报 第27卷不会导致分子的降解。

图2　不同提取温度下燕麦β2葡聚糖凝胶洗脱图Fig.2　E lution curve on Sepharose C L 24B of different temperature extracted oat β2glucan2.3提取时间对燕麦β2葡聚糖分子量分布的影响从图3可见,提取0.5h ,燕麦β2葡聚糖分子量为2480kD ,连续提取2h ,分子量为1650kD ,提取时间为5h ,分子量分布范围较大,除了部分大分子的提取物以外,β2葡聚糖分子量主要为383kD 。

提取时间过长,不断的剪切和热处理会使得β2葡聚糖相对分子质量下降。

图3　不同提取时间下燕麦β2葡聚糖凝胶洗脱图Fig.3　E lution curve on Sepharose C L 24B ofdifferent time extracted oat β2glucan图4　不同β2葡聚糖酶水解时间下燕麦β2葡聚糖凝胶洗脱图Fig.4　E lution curve on Sepharose C L 24B of hydrolysis oatβ2glucan adding β2glucanase in different time2.4　β2葡聚糖酶水解对燕麦β2葡聚糖分子量分布影响 由图4可见,添加β2葡聚糖水解燕麦β2葡聚糖时,可以导致分子量的下降,水解0.5h ,分子量约为1.9×105kD ,水解1和2h 时,分子量分布范围为2.0×103～5.0×103kD ,此时也表明β2葡聚糖基本完全水解。