酶解提高燕麦粉抗氧化活性的作用机制.doc

酶解提高燕麦粉抗氧化活性的作用机制
-->第一章文献综述
1.1 燕麦的营养与加工
1.1.1 燕麦概述
近年来，粮食问题和生态问题引发全球广泛关注且日趋突出，具有粮、经、饲、药四元种植结构特性的燕麦有可能成为中国中西部农业未来发展的新亮点：成为继小麦和水稻后的“第三主粮”（王洪新2002）。

1.1.2 燕麦的营养组分与功能
1.1.
2.1 燕麦淀粉
燕麦淀粉的含量约占籽粒干重的60%（ackey1984），人体利用率高（Mirmoghtadaie et al. 2009），是一种优质的植物蛋白质资源。

周素梅等（2011）选取国内 4 种代表性燕麦品种制成燕麦粉饲喂高血脂模型an-Caldentey et al. 2001），植酸、蛋白酶抑制剂等抗营养因子的含量降低（李利霞等2012），进而提高谷物的消化率和生物利用率（徐建国2012），改善谷物的营养价值（李香勇等2015；Tian et al. 2010）。

同时，一些功能性成分如γ-氨基丁酸（Xu et al. 2010）、多酚类物质的含量也会增加（付晓燕等2013；Xu et al. 2009），使得发芽后谷物的功能活性有所提高（付晓燕等2014；徐建国等2012）。

但是，β-葡聚糖的含量在发芽后明显下降（闵维等2014）。

Peterson（1998）研究发现，发芽 6 天后β-葡聚糖的含量几乎降为0。

鉴于此，son 等（2001）提出一种短期制麦的处理方法用于维持发芽燕麦中的高β-葡聚糖含量，由这种短期制麦得到的发芽燕麦中70%的β-葡聚糖得以保留，且β-葡聚糖的平均分子量变化很小。

此外，发芽过程还能改善谷物的风味。

例如，发芽过程中增加的还原糖使其甜味增加，且增加的还原糖、游离脂肪酸和游离氨基酸也是风味物质的前体物质（Przybylski and Kamiński 1983）。

周小理和宋鑫莉（2009）研究发现经发芽处理后，荞麦的抗氧化活性较之前明显增加。

樊秀花等（2012）研究了糙米发芽前后抗氧化活性的变化，结果发现发芽糙米液化汁清除羟基自由基效果比原糙米液化汁高80%、清除超氧阴离子能力高160%；同时，发芽糙米液化汁的抗氧化能力呈现浓度依赖性。

李存芝等（2010）通过发芽薏米加工得到奶白色的薏米原浆，其具有奶香味和自然独特的香甜风味。

丁志刚等（2013）使用发芽糙米加工制备的饮料营养丰富、风味浓郁、口感细腻。

尹永祺等（2014）以发芽糯玉米为原料制得
的玉米饮料不仅口感浓厚、体系稳定，而且具有高含量的γ-氨基丁酸。

吕美（2015）采用发芽糙米制备了一种淡黄色、清爽可口、甜味纯正，且具有浓郁糙米焦香味、质地均匀、口感细腻的全谷物糙米饮料。

发芽并经干燥后的燕麦可替代大麦芽用于酿酒行业（管敦仪1998），也可用作方便食品的原料（Taylor et al. 1998）。

......
第二章不同酶解处理对燕麦粉中酚类物质含量及抗氧化活性的影响
燕麦（Avena sativa L. and Avena nuda L.）不仅含有丰富的营养物质（Petkov et al.,2001），而且富含生物活性成分（Shein et al.2001）。

植物中的羟肉桂酸多以天然酯化形式存在，而人体组织和生物液中不含有酯酶（Rechner et al. 2001），它们只能被结肠微生物分解（Gonthier et al. 2003；Olthof et al.2001）。

因此，以酯化形式存在的酚酸在人体中的吸收率显著低于游离态酚酸。

由此可见，利用酶解处理释放游离态多酚物质，是提高燕麦及其相关产品抗氧化活性的有效途径。

前期研究发现，淀粉酶处理不仅能有效降低燕麦糊的粘度、提高其喷雾干燥效率，还能增加其抗氧化活性（李居南2012）。

同时，燕麦中的酚类物质多与淀粉、蛋白质和麸皮等相结合。

由此推测，酶水解处理可以将燕麦粉中的大分子降解为小分子物质，促使与其结合的酚类物质得以释放，从而提高燕麦粉的抗氧化活性。

本章首先考察淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶水
-->解处理对燕麦粉提取物中的总多酚含量、酚类物质组分及其体外抗氧化活性的影响；为了进一步探讨其中的作用机制，分离获取燕麦不同组分，并用相应的酶类分别进行处理，研究酶解处理对燕麦分离组分中可提取性抗氧化物质及其抗氧化活性的影响。

......
2.2 实验内容与方法
2.2.1 燕麦淀粉、分离蛋白（OPI）及麸皮的制备
将燕麦籽粒清洗、干燥、粉碎过筛（40 目）后置于-20℃保存以便用于后续实验。

淀粉的制备参考Lim 等（1992）报道的方法并根据实验目的略作调整。

取100 g 燕麦粉与1000 mL 去离子水混合，并用 1 mol/L
氢氧化钠溶液调节pH 至10.0。

在25℃下搅拌 1 h 后离心（4000×g，10 min）。

弃上清，在沉淀中加入500 mL 去离子水，搅拌形成浆液。

调节浆液的pH 至7.0 后，加入5 mg 木瓜蛋白酶（3500 U/mg），混匀后将其置于45℃水浴中低速搅拌（60 rpm）2 h。

然后将浆液依次过80、100 和160 目筛，得到的滤液离心（4000×g，10 min），弃上清，并将最后得到的沉淀置于40℃烘箱中过夜干燥即得淀粉。

该法制得的燕麦淀粉中淀粉纯度为79.8%，其中还含0.66%的蛋白质和2.29%的脂肪。

燕麦分离蛋白（oat protein isolate，OPI）的制备参考Tang 等（2009）的方法并加以调整。

首先，将燕麦粉与去离子水按照1:10（ol/L 的NaOH 调节pH 至8.0，离心（7000×g，20 min，20℃）。

然后，将所得上清液用 1 mol/L 的HCl 调节pH 至4.5，离心（4000×g，20 min，20℃），弃上清，所得沉淀用去离子水洗涤2-3 次（去除过多的氢离子）。

最后，用适量的蒸馏水溶解沉淀（调节pH 至7.0），透析24 h 后冷冻干燥即得燕麦分离蛋白。

燕麦麸皮的制备参考AACC（26-50）。

2.2.2 酶解处理
2.2.2.1 淀粉酶酶解处理
取燕麦粉（或燕麦淀粉）样品与去离子水按照1:5（L），并在100℃下分别反应15、30、45、60 和75 min。

酶解反应中使用的酶制剂与燕麦粉（或淀粉）的比值为1:100（v/L）购自枣庄杰诺生物公司，甲醇（色谱纯）购自美国Sigma 公司，甲苯、乙酸乙酯、冰乙酸、HCl 均为国产市售分析纯试剂。

现有研究表明，燕麦中的一部分脂质通过疏水相互作用结合在直链淀粉的螺旋结构内部（orrison 1985）。

淀粉表面也存在单酰基脂类物质与直链淀粉在淀粉颗粒表面区域形成的包合物。

当α-淀粉酶作用于淀粉分子时，水解淀粉分子中的α-1, 4 糖苷键，将淀粉链切断成为短链糊精、低聚糖和少量麦芽糖、葡萄糖，进而促使与淀粉相结合的UK 物质（棕榈酸甘油单酯、亚油酸甘油单酯和9E，11E-共轭亚油酸甘油单酯组成的混合物）被释放出来。

......
第七章结论、创新点与展望
7.1 结论
燕麦是一种营养丰富的健康食品，长期食用还具有多种保健功能。

多酚是燕麦中主要的活性成分之一，具有清除自由基、保护生物大分子、抗肿瘤等生理活性。

酶制剂加工燕麦食品能提高产品的稳定性、改善其风味和口感，丰富燕麦产品类型。

前期研究发现，燕麦全粉经淀粉酶水解处理后，能够显著提高其抗氧化活性，推测为酶解过程增加了燕麦提取物中的多酚含量。

为了阐明其中的内在作用机制，本文以燕麦粉、燕麦分离组分为研究对象，分别采用淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶对其进行处理，并检测酶解过程中燕麦粉、燕麦分离组分提取物中
-->总多酚、多酚组分及抗氧化活性。

结果发现：3 种酶水解作用均能显著提高燕麦粉和相应分离组分中可提取的酚类物质含量和抗氧化活性；淀粉水解后还检测到一种具有抗氧化活性的未知非酚类物质UK。

在分离纯化的基础上，对UK 进行抗肿瘤活性分析、结构鉴定和产生条件的探究。

获得的主要结论如下：
首次发现淀粉水解产物中含有大量的非酚类抗氧化活性的物质（UK），经分离鉴定，该物质为棕榈酸甘油单酯、亚油酸甘油单酯和9E,11E-共轭亚油酸甘油单酯组成的混合物。

燕麦中的部分脂类物质与淀粉相结合形成淀粉-脂质复合物，本研究发现包裹于燕麦淀粉颗粒中，且经淀粉酶水解释放后的脂类物质为棕榈酸甘油单酯、亚油酸甘油单酯和9E,11E-共轭亚油酸甘油单酯混合物。

现有研究报道的燕麦中的抗氧化物质主要有多酚、植酸、甾醇和维生素 E 等，本文研究发现棕榈酸甘油单酯、亚油酸甘油单酯和9E,11E-共轭亚油酸甘油单酯组成的混合物也具有一定的抗氧化活性。

......。