低聚糖分离与分析的研究进展

低聚糖分离与分析的研究进展
摘要：低聚糖又称寡糖，是由2-10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。

它广泛应用于食品，医药，保健等领域中。

本文主要综述了低聚糖的分离，测量及其纯度鉴定。

关键词：低聚糖；分离；测量；鉴定
0 前言
1 低聚糖的定义及分类
低聚糖(oligosaccharide)又称寡糖，是由2-l0个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。

[1]分子量约为200-2000，可分类为普通性低聚糖和功能性低聚糖两大类。

普通性低聚糖包括蔗糖、麦芽糖、乳酸糖、海藻糖和麦芽三糖等，它们可被机体消化吸收；功能性低聚糖包括低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、果糖低聚糖、低聚半乳糖、壳聚糖、壳低聚糖、低聚木糖等，因在人体肠道内不具备分解消化的酶系统，不能被人体胃酸和胃酶所降解，故不能消化吸收，而是直接进入小肠内为有益菌双歧杆菌所利用，对人体发挥独特的生理功能。

2 低聚糖在国内外的研究概况
早在80年代末，日本最先进入了研究和开发低聚糖得领域；在我国，功能性低聚糖自1996年才有批量生产；到目前为止已开发出来的功能性低聚糖及结构组成如表1：
表1 部分功能性低聚糖的结构[ 2]
Table 1 Structure of some functional oligosaccharide
种类主要构成单糖分子类型功能糖苷单糖数目
键类型
大豆低聚糖水苏糖蔗糖棉籽糖果糖半乳糖葡萄糖α-1,6 2-4 麦芽糖
麦芽低聚糖麦芽三四五六七葡萄糖α-1,4 2-10
八九十糖
异麦芽低聚糖葡萄糖α-1,6 2-5
低聚半乳糖葡萄糖半乳糖β-1,6 3-6
低聚乳果糖葡萄糖半乳糖果糖β-1,4 3
低聚蔗果糖蔗果三糖四糖五糖葡萄糖果糖β-1,2 2-5
低聚木糖木糖β-1,4 2-7
低聚龙胆糖龙胆二糖三糖四糖葡萄糖β-1,6 2-4
乳酮糖半乳糖果糖β-1,4 2
低聚帕拉金糖二糖单体及其二聚体葡萄糖果糖α-1,6 2-8
三聚体四聚体
壳聚糖乙酰氨基葡萄糖β-1,4 低聚合度除这些低聚糖以外,低聚糖的品种还有很多,许多天然植物中都富含低聚糖或半纤维素,例如: 辟汗草中含纤维二糖,槐角中含槐糖,
芦丁中含芦丁糖(即芸香糖) ,木鳖子中含海藻糖,蒲黄中含松二糖,
黄麻子中含毛蕊草糖,新鲜橙皮中含新橙皮糖等[3]。

另外,还有许多
蔬菜之所以称为保健食品
原因之一是因为它们富含低聚糖或半纤维素,如大型食用真菌(香菇、
黑木耳、银耳、竹荪等) 、魔芋、莼菜、萝卜、胡萝卜、洋葱、香蕉、
蜂蜜、花粉、芦笋、鱼腥草、椰子、大豆、猕猴桃等,啤酒酵母和猪
胃粘膜也富含低聚糖[4]。

近来,国际上非常重视新型低聚糖的开发,这些低聚糖与其它甜味剂和食品原料混和可制成种种营养疗效的补剂与种种保健食品。

功
能性低聚糖产品近年在国外上市虽只有十几种,但批量较大,有些品
种年产量达几千吨和万吨以上。

如日本最大产量是淀粉原料酶法制取的低聚麦芽糖,超过
了万吨,其次为低聚果糖和低聚半乳糖,各约4 500～6 000 t 。

低聚糖的研究开发很快,近年来在日本又开发出许多功能性更好的低聚糖品种,这些低聚糖在国内几乎都未见报道:如龙胆寡糖、低聚黑糖、果胶寡糖、磷酸寡糖、藻蔗糖、菊芋寡糖等[5～7 ]。

,新开发低聚糖不仅包含了上述功能,更增加了免疫激活和风味改善等作用。

低聚糖作为健康食品的配
料,不仅在日本,在欧洲进入入了市场。

最大产量是菊苣制取的低聚果糖,其次以乳糖为原料制取的低聚半乳糖。

在欧洲如荷兰、比利时、瑞典、英国均有大学和研究机构开展低聚糖的研究[8]。

3 低聚糖的分离方法
将低聚糖从混合物中分离出来的依据有：利用多种糖混合物中各组分的分子量差异；如膜分离法。

对于带有可电离集团的酸性或碱性糖来说，利用其所带电荷得质和量得差异，如；离子交换或电泳法等。

利用它们在不同浓度有机溶剂于水得混合液中的溶解度得差异来分离，如醇沉淀法。

3.1膜分离法
膜分离过程的实质是物质透过或被截留与膜的过程,近似于筛分过程,依据滤膜孔径的大小而达到物质分离的目的[9]。

按分离粒子或分子大小可将膜分离法分为:反渗透、透析、电渗析、纳膜过滤、超滤、微滤等6 种。

其中超滤用于提取低聚糖已见报道,反渗透和纳膜
过滤有望用于分离纯化功能低聚糖。

3.2 离子交换树柱分离
利用混合物中各糖分在树脂柱上的吸附力不痛而达到分离的目地。

影响离子交换树脂分离的因素很多，主要有树脂类型和粒度，洗脱剂中了，pH值和洗脱速率，分离温度和分离柱子、的长径比等。

3.3 纸色谱和纸电泳法
纸色谱分离法液应用于低聚糖的分离。

若干种低聚糖系列（如不同聚合度的葡萄糖低聚糖，半乳糖低聚糖等）的Rf（1-Rf）于聚合度呈直线关系，因而可以得到分离。

纸电泳法液用于分离低聚糖，硼酸盐溶液能使中性的低聚糖带有电荷，也可先制成带有电荷的糖衍生物，然后进行电泳分离。

3.4 其它的分离方法
除了上述分离方法外，最常用的还有酶法和微生物发酵法。

目前，随着现代科技的发展又出现了一些比较先进的方法，如糖的亲和色谱法，石墨化炭柱的高效液相色谱法，高效毛细管电泳法等。

4 低聚糖的分析
4.1 低聚糖的测量方法
低聚糖作为加工各种保健食品的添加剂目前已得到了广泛的应用,其高灵敏度,高准确度的分析检验方法研究更趋日益迫近。

测定食品中糖类的方法很多,测定单糖和低聚糖常用的方法有:物理法、化学法、色谱法和酶法。

色谱法分为纸色谱法，薄层色谱法，气相色谱法和液相色谱法。

据资料证明液相色谱法测量具有精确，灵敏度高，无
毒等优点，
4.1.1 液相色谱法测低聚糖
在糖类的分离分析中,HPLC 具有快速,方便,分辨率高,分离效
果好,重现性好和不破坏样品等优点。

在用高效液相色谱法检测低聚糖时要考虑以下几个条件：色谱柱、流动相、流速和柱温。

柱子常用氨基柱，流动相为乙腈-水溶液。

糖
在正常的紫外区域和可见光范围内没有吸收,也无荧光,所以,不经过衍生的低聚糖就不能使用紫外吸收检测器和荧光检测器。

一般使用折光检测器,但这种检测器灵敏度低,不宜做梯度。

（举例）
4.1.2 气相色谱法测低聚糖
其原理是将样品经三甲氯硅烷处理,变为挥发性六甲基硅烷衍生物,然后进行气相色谱分析[19 ] 。

由于使用合适的检测器,有较高的灵敏度,但因糖的挥发性差,分析时需先将糖制成易挥发的衍生物,该过程较费时,衍生也难以达到定量。

另外,衍生后一些糖的分离也存在问题,所以给正确定量带来了一定困难。

4.1.3 离子色谱法测低聚糖
离子色谱法是一种新型的色谱分析方法。

采用高性能阴
离子交换柱,配合脉冲安培检测器对糖类进行分析。

具有灵敏度高,
选择性好,样品用量少和易实现自动化等优点,但分析时间长。

4.1.4 其它测定方法
除上述几种分析方法外,低聚糖的测定还有荧
分析法[30 ] ,生物传感器[31 ] ,液相色谱法—化学发光检测法[32 ]
和超临界流体色谱[33 ] 等方法。

4.2 低聚糖的纯度鉴定
纯度的概念是随着分离手段的进展而不断发展的。

当一种方法
已不能将某种样品进一步分离时，即称为该方法下的纯样品，例如色谱纯，电泳纯等。

低聚糖的纯度标准不能用普通的小分子化合物的纯度来衡量，因为即使是纯品的低聚糖也存在微观不均一的问题，它的纯度只代表某一类糖相似链长的均一组分。

目前常用的纯度鉴定方法有以下三种：
4.2.1 超离心法
微粒在离心力场中移动的速度与微粒的密度，大小与形状有关。

如果某一糖品在离心力场作用下形成单一的取代，则表明其分子密度，大小与形状相似。

4.2.2 高压电泳法
糖类在电场的作用下，按其分子大小，形状及所带电荷的不痛
而移动不痛的距离。

所以在电场作用下，不同的糖的相对迁移率各不相同，当电泳完毕显色呈一个斑点，则证明是单一组分。

4.2.3 凝胶过滤法
糖分子的大小和形态不痛，在层析柱种的移动速度也不同，从分
部收集器中出现的峰的多少和形状可判断该糖的纯度。

用酚—硫酸法得到流出体积于糖浓度的关系曲线，若为形状对称单一峰，则表示为均一组分。

[1]黄祥斌，于淑娟．低聚异麦芽糖的最新研究进展[J]．中国甜糖
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