木聚糖

2.木聚糖

木聚糖（xylan）存在于各种陆生植物的几乎所有部位，是植物细胞壁的主要成分之一，占植物碳水化合物总量的三分之一，在自然界中含量仅次于纤维素。木聚糖是一种杂合多聚分子，主链由多个吡喃木糖基通过β-1，4-糖苷键相连，侧链上连着多种不同的取代基：O-乙酞基、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸残基、L-阿拉伯糖残基等。这些侧链与植物细胞中其他几种结构性多糖（如木质素、纤维素、果胶、葡聚糖等）以共价或非共价键连接，组成细胞重要的结构----细胞壁。木聚糖主要存在于次生细胞壁中，处于木质素及其他多聚糖之间，起着连接作用。也正是由于这些侧链的不同，使得木聚糖的结构变化范围很大。

自然界中的木聚糖多为异聚多糖，主链和侧链糖基上有多种取代基团，主要是乙酰基、葡萄糖醛酰基和阿拉伯糖酰基，可进一步与香豆酸、阿魏酸等酚酸相连，使得木聚糖以共价键与木质素相连。木聚糖同其他碳水化合物的结合除通过化学键连接之外，还可能通过其他相互作用如氢键等相互连接。同型木聚多糖分布很少，仅见于茅草、烟草和某些种子的外壳中。

一般将木聚糖分为硬木（针叶）木聚糖和软木（阔叶）木聚糖两种。

硬木木聚糖由O-乙酰-4-O-甲基葡萄糖醛县木糖聚合而成，含70个以上的吡喃型木糖残基，以β-1，4-葡萄糖苷键相连，聚合度（degree of polymerization,DP;多聚物中所含单体数）为150-200.每隔10个木糖残基就有1个4-O-甲基葡萄糖酰酸基团位于C2位。硬木木聚糖高度乙酰化，每2mol木糖残基就含有1mol的乙酰基，乙酰基团的存在与木聚糖的部分溶解性有关。通常情况下，乙酰化主要发生在木糖残基的C3位上，在C2位取代的情况很少，也有两个位置均被乙酰化的，三者之间的比例为4:2:1:2:2:1或3：3：1。在提取木聚糖的过程中，乙酰基团能够在C2位和C3位之间转移，在碱性抽提条件下很容易被除去。

软木木聚糖有阿拉伯-4-O-甲基葡萄糖醛酰木聚糖残基聚合而成，聚合度为70-130，平均长度短于硬木木聚糖，分枝也少于硬木残基的C2位。软木木聚糖是非乙酰化的，约13%的木糖残基为α-L-呋喃型阿拉伯糖残基取代，通过α-1，3-糖苷键与木糖残基为C3位相连。β-D-吡喃型木糖、4-O-甲基葡萄糖醛酸和L-呋喃型阿拉伯糖三者之间的比例为100：20：13.

很多研究者的阿拉伯木聚糖的结构进行了研究，其中小麦阿拉伯木聚糖结构已被鉴定。阿拉伯木聚糖主要由阿拉伯糖和木糖两种戊糖构成，分子主链由β-1，4-D-吡喃木糖残基构成，一些取代基通过O2和O3原子与主分子链连接。主要的取代基是α-D-阿拉伯呋喃糖基，也有少数的已糖和已糖酰酸，此外还有不同类型的石炭酸如阿魏酸和乙酰酯。阿拉伯木聚糖的相对分子质量变化很大，一般在20000-200000，最高可达2000000。谷物中阿拉伯木聚糖并非简单的物理性嵌合在细胞壁中，而是通过酯状交联固定在细胞壁中，故大多数不容易水。但非细胞壁成分的阿拉伯木聚糖形成高粘性的水溶物，可吸收10倍于自身重量的水。各种植物体中的阿拉伯木聚糖摩尔比（A/X）变化很大，主要受植物种类、品种和生态环境等因素的影响，由于A/X的变化，各种阿拉伯木聚糖在动物胃肠道表现出截然不同的抗营养性。

3.β-葡聚糖

β-葡聚糖属于植物细胞壁中的结构性非淀粉多糖，是自然合成的多聚糖含量最多的糖类，由葡萄糖单元通过β-（1→3）、β-（1→4）糖苷键连接而成的D型葡萄糖聚合物，在大麦、燕麦、高粱、大米和小麦等禾本科高等植物（谷物类）胚乳细胞壁中的含量尤为丰富。大多数谷物中均含有β-1，4和β-1，3两种键的混合交联β葡聚糖。

在不同的谷类饲料中β-葡聚糖的含量差异较大，这可能受禾谷类的来源及其生长地的气候条件等情况的影响。大麦和燕麦中含量较高，大麦中β葡聚糖约

含70%的β-1，4键和30%的β-1，3键。每隔2-3个β-1，4键就存在一个β-1，3键，在一些不常见的β-葡聚糖结构中，存在着高达5个连续的β-1，3键尽管β-葡聚糖和纤维素均由β-葡萄糖单位组成，但其物理性质大不相同，β-1，3键的存在，改变了β-1，4键的主链的结构，阻止了主链之间的相互接近，从而提高了溶解性。

β-葡聚糖一般分为水溶性（占大多数）和非水溶性两种。这主要受其结构中β-1，3-糖苷键的含量和聚合度的影响。水溶性β-葡聚糖的相对分子质量为200000-300000，聚合度为1200-1850，其中β-1，3-糖苷键与β-1，4-糖苷键含量之比为（1：2.5）~（1：2.6），而非水溶性β葡聚糖中相应糖苷键含量之比为1：4.2.水溶性β-葡聚糖中约90%由β-1，3-糖苷键随机连接起来的纤维三糖和纤维四糖构成，剩余的10%则包含更多葡萄糖单元通过β-1，4-糖苷键组成的较大片段