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小麦麸皮阿拉伯木聚糖的制备及益生活性研究

张梅红  
【摘要】:阿拉伯木聚糖(AX)是小麦麸皮中一种重要的非淀粉多糖,含量丰富,约占麸皮组成的20%。它不仅对谷物制品加工品质有重要影响,还具有诸多重要的生理活性,开发潜力巨大。 为了解我国小麦麸皮资源品质状况,本文首先对国内商品麸皮的营养与安全指标品质进行了初步调查。收集了国内9个小麦主产省12家企业的小麦麸皮样品,测定了膳食纤维、阿拉伯木聚糖、蛋白质、淀粉、氨基酸组成等营养成分以及农药残留、重金属、真菌毒素等安全危害因素。结果显示:在所收集小麦麸皮的营养指标中,膳食纤维平均含量44.20%,阿拉伯木聚糖(以戊聚糖计)35.33%,粗蛋白17.62%,总淀粉20.60%。不同来源麸皮营养组成上存在一定差异,其中总淀粉差异最大(CV:35.31%);其次是可溶性膳食纤维(CV:24.23%);氨基酸组成中,谷氨酸含量最高(3.66%),第一限制性氨基酸——赖氨酸平均含量0.64%。质量安全指标中,重金属含量符合限量标准,农药残留未检出;真菌毒素,仅一份麸皮样品(来自河北)脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)含量超标。从利用小麦麸皮中阿拉伯木聚糖的角度,12个样品中来自山东滨州、内蒙古巴彦淖尔、江苏泰州和北京的样品,阿拉伯木聚糖含量较高,淀粉含量较低,卫生状况良好,可作为下一步多糖提取研究的原料。 研究确定了小麦麸皮中阿拉伯木聚糖的提取工艺,利用二次旋转正交实验对多糖提取工艺条件进行了优化,得到最佳提取条件:NaOH0.67mol/L、H2O20.88%、温度68℃,得率26.59%,产品纯度为69.67%。另对比研究了超声、微波物理辅助提取工艺,结果显示,超声辅助提取适宜条件为提取时间20min、功率500W、料液比为1:30、多糖得率13.58%;微波辅助提取适宜条件为提取时间4min、功率550W、料液比为1:30、多糖得率14.77%;超声辅助提取所得最终产品分子量高于微波辅助提取样品。 采用酶法和酸法对碱提取阿拉伯木聚糖(以下简称AX)进行降解,并利用凝胶渗透色谱-多角度激光光散射技术(HPSEC-MALLS)研究了降解产物的平均分子量(Mw)及其分布规律。结果表明:AX经戊聚糖酶降解,分子量显著降低,80%乙醇沉淀组分Mw集中在5.227×104Da。乙醇浓度低于80%,分级效果不佳;盐酸和柠檬酸可有效降低AX分子量,主要组分的Mw均可降至10~3数量级,但乙酸降解作用不显著。在95℃下处理2h,经盐酸处理的AX降解组分Mw为7.501×10~3Da,峰面积百分比达84.10%,但分子量呈宽分布现象(Mw/Mn=11.88);柠檬酸降解产物主要组分Mw为8.997×10~3Da,峰面积百分比达56.70%,样品均一性好(Mw/Mn=1.673)。本研究结果初步揭示柠檬酸作为一种弱酸可有效降低AX分子量,相比盐酸降解和生物酶法降解具有一定优势。 模拟人体肠道环境采用体外发酵培养研究了不同分子量片段的阿拉伯木聚糖样品的益生活性。研究发现,阿拉伯木聚糖供试样品与菊粉均能促进双歧杆菌的增殖,与葡萄糖培养基相比,对数值增加1.05~1.31个数量级;菊粉和阿拉伯木聚糖样品益生活性分数均大于0,说明均具有益生活性。并且降解程度越高的,益生活性越好。


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