谷物β-葡聚糖研究进展
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葡聚糖是一类以葡萄糖为基本构成单位天然多 糖，由 D–吡喃型葡萄糖单元构成，其结构具有多样性。 糖苷键通常类型有：（1，6）、（1，4）、（1，3）三种，可分为 α、β型两种结构形式，α–葡聚糖形成的是呈有一种带 状单链构象，沿着纤维轴伸展而不是呈螺旋状，所以没 有生物活性或很低；目前，α–葡聚糖以人工合成为主， 在生物体内合成尚未发现。
–O–O… O–（O–O）n… O–O–O–O– （ n=4、5、8） 尽管目前对 β–葡聚糖分子一级结构已有比较清楚 了解，但关于 β–葡聚糖分子链形态、空间构象、溶液行 为及聚集结构深入研究在国内外还未见详细报道。 β–葡聚糖分子量一般范围为 4.4×104~ 3.0× 106， 通常认为其分子量随品种、产地、提取方法和测定方
1.5~ 2.5
0.09
β–葡聚糖为多聚葡萄糖，具有高分子量，与纤维素 类似都属非淀粉类多糖，也可看成是一种线形多糖，其 分子由 β–（1 → 4）键连接形成许多纤维三糖基和纤 维四糖基组成，彼此之间又以单一如 Байду номын сангаас–（1 → 3）键 相互形成许多聚体，其结构如图 1 所示。
图 1 β- 葡聚糖结构式
中图分类号：TS202.3
文献标识码：A
文章编号：1008― 9578（2010）05― 0003―05
（1 → 3）（1 → 4）–β–D 葡 聚糖简 称为 β–葡聚 糖，系为一种存在于细胞壁的非淀粉类多糖。β–葡 聚糖属可溶性膳食纤维一种，具有膳食纤维一般生理 功效。植物 β–葡聚糖主要来源于谷物，国外最早对 谷物 β–葡聚糖研究始于大麦和燕麦饲料，鉴于 β–葡 聚糖可能导致对饲料营养利用率下降，被视之为动物 抗营养因子。但随着研究逐渐深入，人们发现 β–葡 聚糖具有降血脂、降血糖和增强免疫力等生理功效。 对 β–葡聚糖生理功能研究，现经最近 30 多年不断进 展，有些成果已应用于保健，医疗等领域；特别是近年 对 β–葡聚糖结合受体研究已达分子水平。如上世纪 80 年代后期 Ross 报道补体受体 CR3，90 年代发现 β– 1，3–葡聚糖受 体 Dectin–1，及 存在于细 胞膜糖脂质乳糖基酰基鞘氨醇发挥受体 功能等，而今对 β–葡聚糖研究开发已成 为各国关注热点。目前，中国、日本、美国、 澳大利亚等 45 个国家已批准使用葡聚 糖。美国食品与药物管理局（FDA）已批 准葡聚糖为安全食品添加剂；另外，日本 厚生省已确认葡聚糖是一种保健食品，我国已批准可 将其作为食品添加剂。 1谷物 β- 葡聚糖组成与结构
谷物
总膳食纤维 （% ）
β- 葡聚精 （% ）
β- 葡聚糖分子量 （×106 ）（g/m oL）
小麦 9.68~ 15.66
＜1
0.267~ 0.487
大麦 12.32~ 20.54
3.46~ 16
0.15~ 2.5
燕麦 6.0~ 35.0
0.76~ 17
0.065~ 3.0
黑麦 13.0~ 17.33
Resear ch pr ogr ess on gr ain β- glucan
ZHANG Hui，CAI Qiu- sheng (Shanghai Cer ea l Science Resear ch Institut e，Shanghai 200136，China)
Abst r a ct ：The research progress on β–glucan from grain such as const ruction，molecule weight， physiological functions，physical and chemical characteristics，determination methods，purification and market applications were reviewed. And the problems and further research fields on β–glucan were discussed. Key wor ds：β–glucan；grain；polysaccharide
收稿日期：2010–03–25
4
粮食与油脂
2010 年第 5 期
法不同而有一定差异。造成 β–葡聚糖分子量存在差 异两个重要原因是：在提取过程中，碱、酸和内源酶或 外酶（如淀粉酶等）存在造成葡聚糖分子解聚；另一方 面，由于相对分子量测定方法不同而带来系统误差。 目前测定 β–葡聚糖相对分子质量方法有高效凝胶色 谱法（HPSEC）、凝胶层析色谱法（GFC）、高效液相色 谱法（HPLC）等。国外研究多采用 HPSEC 法，该法 优点是操作简单、方便快捷、测量结果相对准确；缺点 是仪器昂贵、成本较高、要求试剂和样品纯度较高。国 内因考虑成本、操作等因素，以采用 GFC 和 HPLC 方 法较多。 2 谷物 β- 葡聚糖理化性质
2010 年第 5 期
粮食与油脂
3
谷 物 β- 葡 聚 糖 研 究 进 展
张 晖，蔡秋声
（上 海市 粮食 科学 研究 所， 上海 2 0013 6） 摘 要：该文综述谷物 β–葡聚糖结构、理化特性、生理功能、测定方法、提取纯化及开发应用等方 面研究进展，并对谷物 β–葡聚糖研究存在问题及今后研究方向进行探讨。 关键词：β–葡聚糖；谷物；多糖
β–葡聚糖广泛存在于谷物、酵母及一些真菌类中， 谷物 β–葡聚糖是谷物水溶性膳食纤维主要成 分，主要 富集于麦粒糊粉层、亚糊粉层和胚乳细胞壁中，其含量 以大麦和燕麦最高，其次是黑麦和小麦等；谷物 β–葡聚 糖含量因品种、栽培条件、加工方法等不同而异，其总膳 食纤维、葡聚糖和分子量如表 1 所示。
表 1 谷物总膳食纤维、β- 葡聚糖含量及分子量
经研究表明，β–葡聚糖系由合成前体物质尿苷 二磷酸葡萄糖经酶催化而成，催化酶可能催化形成 β– （1 → 3）、β–（1 → 4）两种糖苷键。在大麦和燕麦等 谷物，所含 β–（1 → 3）和 β–（1 → 4）糖苷键比例约 为 3 ∶7，但确切比例不同学者研究结论略有不同，连 接并非完全有序，也非完全无序。其中 85% 以上 β– 葡聚糖分子每间隔2~ 3个β–（1→ 4）糖苷键有一个β– （1 → 3）糖苷键存在，但还有 15% 是由长链 β–（1 → 4） 糖苷键间 隔一个 β–（1 → 3）糖苷键 所组成〔1〕。其 长 度可能含有 4、5 或 8 个残基，即如下所示：
–O–O… O–（O–O）n… O–O–O–O– （ n=4、5、8） 尽管目前对 β–葡聚糖分子一级结构已有比较清楚 了解，但关于 β–葡聚糖分子链形态、空间构象、溶液行 为及聚集结构深入研究在国内外还未见详细报道。 β–葡聚糖分子量一般范围为 4.4×104~ 3.0× 106， 通常认为其分子量随品种、产地、提取方法和测定方
1.5~ 2.5
0.09
β–葡聚糖为多聚葡萄糖，具有高分子量，与纤维素 类似都属非淀粉类多糖，也可看成是一种线形多糖，其 分子由 β–（1 → 4）键连接形成许多纤维三糖基和纤 维四糖基组成，彼此之间又以单一如 Байду номын сангаас–（1 → 3）键 相互形成许多聚体，其结构如图 1 所示。
图 1 β- 葡聚糖结构式
中图分类号：TS202.3
文献标识码：A
文章编号：1008― 9578（2010）05― 0003―05
（1 → 3）（1 → 4）–β–D 葡 聚糖简 称为 β–葡聚 糖，系为一种存在于细胞壁的非淀粉类多糖。β–葡 聚糖属可溶性膳食纤维一种，具有膳食纤维一般生理 功效。植物 β–葡聚糖主要来源于谷物，国外最早对 谷物 β–葡聚糖研究始于大麦和燕麦饲料，鉴于 β–葡 聚糖可能导致对饲料营养利用率下降，被视之为动物 抗营养因子。但随着研究逐渐深入，人们发现 β–葡 聚糖具有降血脂、降血糖和增强免疫力等生理功效。 对 β–葡聚糖生理功能研究，现经最近 30 多年不断进 展，有些成果已应用于保健，医疗等领域；特别是近年 对 β–葡聚糖结合受体研究已达分子水平。如上世纪 80 年代后期 Ross 报道补体受体 CR3，90 年代发现 β– 1，3–葡聚糖受 体 Dectin–1，及 存在于细 胞膜糖脂质乳糖基酰基鞘氨醇发挥受体 功能等，而今对 β–葡聚糖研究开发已成 为各国关注热点。目前，中国、日本、美国、 澳大利亚等 45 个国家已批准使用葡聚 糖。美国食品与药物管理局（FDA）已批 准葡聚糖为安全食品添加剂；另外，日本 厚生省已确认葡聚糖是一种保健食品，我国已批准可 将其作为食品添加剂。 1谷物 β- 葡聚糖组成与结构
谷物
总膳食纤维 （% ）
β- 葡聚精 （% ）
β- 葡聚糖分子量 （×106 ）（g/m oL）
小麦 9.68~ 15.66
＜1
0.267~ 0.487
大麦 12.32~ 20.54
3.46~ 16
0.15~ 2.5
燕麦 6.0~ 35.0
0.76~ 17
0.065~ 3.0
黑麦 13.0~ 17.33
Resear ch pr ogr ess on gr ain β- glucan
ZHANG Hui，CAI Qiu- sheng (Shanghai Cer ea l Science Resear ch Institut e，Shanghai 200136，China)
Abst r a ct ：The research progress on β–glucan from grain such as const ruction，molecule weight， physiological functions，physical and chemical characteristics，determination methods，purification and market applications were reviewed. And the problems and further research fields on β–glucan were discussed. Key wor ds：β–glucan；grain；polysaccharide
收稿日期：2010–03–25
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粮食与油脂
2010 年第 5 期
法不同而有一定差异。造成 β–葡聚糖分子量存在差 异两个重要原因是：在提取过程中，碱、酸和内源酶或 外酶（如淀粉酶等）存在造成葡聚糖分子解聚；另一方 面，由于相对分子量测定方法不同而带来系统误差。 目前测定 β–葡聚糖相对分子质量方法有高效凝胶色 谱法（HPSEC）、凝胶层析色谱法（GFC）、高效液相色 谱法（HPLC）等。国外研究多采用 HPSEC 法，该法 优点是操作简单、方便快捷、测量结果相对准确；缺点 是仪器昂贵、成本较高、要求试剂和样品纯度较高。国 内因考虑成本、操作等因素，以采用 GFC 和 HPLC 方 法较多。 2 谷物 β- 葡聚糖理化性质
2010 年第 5 期
粮食与油脂
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谷 物 β- 葡 聚 糖 研 究 进 展
张 晖，蔡秋声
（上 海市 粮食 科学 研究 所， 上海 2 0013 6） 摘 要：该文综述谷物 β–葡聚糖结构、理化特性、生理功能、测定方法、提取纯化及开发应用等方 面研究进展，并对谷物 β–葡聚糖研究存在问题及今后研究方向进行探讨。 关键词：β–葡聚糖；谷物；多糖
β–葡聚糖广泛存在于谷物、酵母及一些真菌类中， 谷物 β–葡聚糖是谷物水溶性膳食纤维主要成 分，主要 富集于麦粒糊粉层、亚糊粉层和胚乳细胞壁中，其含量 以大麦和燕麦最高，其次是黑麦和小麦等；谷物 β–葡聚 糖含量因品种、栽培条件、加工方法等不同而异，其总膳 食纤维、葡聚糖和分子量如表 1 所示。
表 1 谷物总膳食纤维、β- 葡聚糖含量及分子量
经研究表明，β–葡聚糖系由合成前体物质尿苷 二磷酸葡萄糖经酶催化而成，催化酶可能催化形成 β– （1 → 3）、β–（1 → 4）两种糖苷键。在大麦和燕麦等 谷物，所含 β–（1 → 3）和 β–（1 → 4）糖苷键比例约 为 3 ∶7，但确切比例不同学者研究结论略有不同，连 接并非完全有序，也非完全无序。其中 85% 以上 β– 葡聚糖分子每间隔2~ 3个β–（1→ 4）糖苷键有一个β– （1 → 3）糖苷键存在，但还有 15% 是由长链 β–（1 → 4） 糖苷键间 隔一个 β–（1 → 3）糖苷键 所组成〔1〕。其 长 度可能含有 4、5 或 8 个残基，即如下所示：