气相色谱法分析豌豆粉渣中多糖的单糖组分

邢 丽，耿 越*

（山东师范大学生命科学学院，山东省动物抗性生物学省重点实验室，山东 济南 250014）

气相色谱法分析豌豆粉渣中多糖的单糖组分

邢 丽，耿 越*

（山东师范大学生命科学学院，山东省动物抗性生物学省重点实验室，山东 济南 250014）

采用糖醇衍生化方法，运用气相色谱分析测定豌豆粉渣中多糖的单糖组分及各单糖的相对组成比例。结果表明：经水洗处理的豌豆粉渣中各单糖的相对组成质量比为鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖= 1.00∶92.00∶39.50∶21.80∶12.30；未经水洗处理的豌豆粉渣中各单糖的相对组成质量比为鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶68.86∶38.43∶25.00∶9.57。豌豆粉渣中多糖主要由阿拉伯糖和木糖组成，其中阿拉伯糖的相对含量为23.78%。

气相色谱；豌豆粉渣；多糖；衍生化

食用豆类是人类三大食用作物之一，具有很高的营养价值和生理功能特性[1]，其 中关于绿豆、黄豆、黑豆功能性蛋白及其多糖的分析研究已有报道[2-7]，绿豆、黄豆豆皮多糖具有很好的体外抗氧化、体内降血脂活性[8]，有关豌豆功能性蛋白的提取及活性研究近期也有很多[9-12]，但是对豌豆粉渣的多糖分析还未见报道。

豌豆（Pisum sativum）是世界各地广泛种植的主要食用豆之一，1990年联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization，FAO)生产年鉴统计世界干豌豆总产1 751.1万 t[13]。豌豆可以作为蔬菜、粮食，并且具有一定的药用价值，营养非常丰富，它富含维生素、矿质元素、碳水化合物和蛋白质等物质，每100 g豌豆中含有碳水化合物21.2 g、蛋白质7.4 g，营养全面均衡[14-15]。以豌豆为材料制作的豌豆粉丝富含多种营养物质及矿物质，口感好、柔软性强，具有很好的保健功能，我国年产豌豆粉丝达到5 000 t以上[16]，深受大家喜爱。

豌豆粉渣是粉丝厂的主要残渣废弃物，一般而言，仅豆皮就能占整豆质量的8%～10%左右，然而目前国内有关豌豆粉渣的开发和利用的研究较少，只是将豌豆粉渣用于饲料行业[17]，附加值不高。为扩大豌豆粉渣的用途，本实验采用气相色谱（gas chromatography，GC）法分析工厂经传统工艺产生的豌豆粉渣中多糖的单糖组分，以期为豌豆多糖在食品工业中的应用提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豌豆粉渣 山东烟台双塔食品股份有限公司；吡啶、盐酸羟胺（均为分析纯） 天津广成化学试剂有限公司；半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖（均为生物纯）、醋酸酐、碳酸钡（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖醛酸（色谱纯） 德国Fluka公司。

1.2 仪器与设备

GC-2014型气相色谱仪、KB-5色谱柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm） 日本岛津公司；FDU-1200冷冻干燥机 日本Eyela公司；ALC-210.3电子天平德国Startorius公司；TDZ4-WS低速自动平衡离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司；SZ-97自动三重纯水蒸馏器上海亚荣生化仪器厂；安瓿瓶 订制。

1.3 方法

1.3.1 豌豆粉渣样品处理

1.3.1.1 豌豆粉渣的水洗处理

称取10 g豌豆粉渣溶于100 mL三蒸水中，60 ℃水浴处理30 min，过滤，用60 ℃预热的三蒸水反复振荡冲洗沉淀4 次，充分洗去表面附着的一些淀粉、蛋白等物质，75 ℃烘干滤渣备用。

1.3.1.2 豌豆粉渣多糖水解

分别称取水洗处理和未水洗处理的豌豆粉渣，移入安瓿瓶（每瓶4.0 mg）中，加入2 mL 0.25 mol/L 硫酸溶液封管，100 ℃水解4 h，冷却后用碳酸钡完全中和，沉淀过夜，4 000 r/min离心10 min，取上清液，冻干，得多糖水解样品[18]。

1.3.1.3 豌豆粉渣多糖衍生化

准确称取冻干后的水解多糖10.0 mg，分别加入10.0 mg盐酸羟胺，0.5 mL吡啶，振荡溶解，移入安瓿瓶后封管，90 ℃水浴反应30 min，冷却至室温后，加入0.5 mL醋酸酐，封管后于90 ℃水浴继续反应30 min，4 000 r/min离心20 min，反应物直接GC分析[19-20]。

1.3.2 标准单糖衍生化

准确称取各种标准单糖10 mg，衍生方法参照1.3.1.3节。

1.3.3 豌豆粉渣水解度的测定

准确称取豌豆粉渣m14.0 mg，移入安瓿瓶中，加入2 mL 0.25 mol/L硫酸溶液封管，100 ℃水解4 h，4 000 r/min离心20 min去上清液，取残渣烘干称质量m2，平行测定3 次。按公式（1）计算水解度A。

1.3.4 GC条件

色谱柱：KB-5MS毛细管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；程序升温：120 ℃保持2 min以10 ℃/min升至180 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至200 ℃保持10 min，以10 ℃/min升至240 ℃保持10 min；检测器：氢火焰离子化检测器；检测器温度260 ℃；进样口温度260 ℃；载气（N2）流速1.2 mL/min，进样量1 μL；分流比30∶1[21]。

1.3.5 计算各单糖在总糖中的相对含量

根据出峰时间确定样品中的单糖组成，样品单糖峰面积根据面积归一法计算豌豆粉渣多糖中各单糖的相对含量。

1.3.6 计算各单糖在豌豆粉渣中的相对含量

根据水解度A和各单糖在总糖中的相对含量am，计算各单糖组分在豌豆粉渣中的相对含量bm。

2 结果与分析

2.1 豌豆粉渣中多糖的单糖组成

单糖标准品混合样的GC图谱，除果糖外各单糖标准品得到较好地分离，如图1A所示。制备糖醇乙酸酯衍生物时，果糖经过还原可得到山梨醇和甘露醇的混合物，测定的结果容易导致色谱峰混乱，所以果糖组分不易定性分析，推测3.4～4.2 min范围应该是果糖降解物的峰[22]；由于豌豆粉渣表面可能附着淀粉和蛋白质等杂质而影响实验结果，所以实验比较水洗前后豌豆粉渣中各单糖的组分含量。水洗前后豌豆粉渣样品中各单糖的GC图谱，如图1B和图1C所示。经过水洗处理和未经水洗处理的样品GC图谱在单糖组成种类上差异不大，但是各单糖在总糖中的相对含量有差异，尤其是葡萄糖的含量减少4.4%。

图1 单糖标准品混合样（A）、未经过水洗豌豆粉渣样品中各单糖（B）和经过水洗豌豆粉渣样品中各单糖（C）的GC图谱Fig.1 GC profiles of mixed monosaccharide standards (A), monosaccharides from native pea flour residue (B), and monosaccharides from water-washed pea flour residue (C)

2.2 豌豆粉渣多糖中的单糖组成及比例

表1 豌豆粉渣多糖中单糖的相对含量Table 1 Relative contents of monosaccharides in polysaccharides from pea flour residue

由表1可见，豌豆粉渣可水解多糖中阿拉伯糖的含量最高，水洗处理前后阿拉伯糖分别占48.20%和55.20%。水洗处理的豌豆粉渣中各单糖的组成质量比为鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶92.00∶39.50∶21.80∶12.30；未经水洗处理的豌豆粉渣中各单糖的组成质量比为鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖= 1.00∶68.86∶38.43∶25.00∶9.57。

2.3 各单糖组分在豌豆粉渣中的相对含量

未经水洗处理的豌豆粉渣水解度为（49.33±0.496 3）%，水洗处理的豌豆粉渣水解度为（43.31±0.437 9）%。换算为各单糖组分在豌豆粉渣中的相对含量见表2。

表2 各单糖组分在豌豆粉渣中的相对含量Table 2 Relative contents of monosaccharide components from pea flour residue %

3 讨 论

鉴于豌豆粉渣表面含有较多的淀粉、蛋白质等成分，所以在进行多糖水解之前先进行温水水洗处理，结果表明，进行水洗处理的豌豆粉渣中葡萄糖相对含量为13.10%，未经水洗处理的豌豆粉渣中葡萄糖的相对含量为17.50%，经过水洗处理后葡萄糖相对含量减少4.40%，说明豌豆粉渣表面确实附着一些淀粉等残渣，水洗处理去掉豌豆粉渣加工过程中表面黏附的淀粉等杂质，使实验数据更加准确。

通过糖醇衍生化结合GC鉴定出豌豆粉渣多糖中含有的单糖组分为鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖，其中阿拉伯糖和木糖占总糖含量的75.00%左右，是主要的单糖组分。Li Bo等[23]分析豆腐渣中单糖的组成为阿拉伯糖、半乳糖、半乳糖醛酸、木糖、葡萄糖，其中阿拉伯糖和木糖也是主要的单糖组分，约占总糖含量的50%。

本研究结果显示阿拉伯糖在豌豆粉渣中含量最高，接近25.00%。阿拉伯糖属于五碳醛糖，是一种低热量的甜味剂，能抑制摄入机体的蔗糖分解进而控制血糖升高，可以有效的抵制肥胖以及与高血糖有关的疾病[24]，备受食品行业关注。李文多[25]发现黑小麦麸皮非淀粉多糖中也以阿拉伯糖为主。谷类植物的糊粉层和胚乳层的细胞外薄壁多糖中60%～70%是由戊聚糖构成的[26-27]，而戊聚糖主要由阿拉伯糖和木糖组成，所以在自然界中阿拉伯糖广泛存在于水果、稻子、麦子、玉米等粗粮的皮壳以及甜菜根中[28]。

本研究表明，豌豆粉渣中阿拉伯糖含量很高，因此利用豌豆粉渣工业化生产阿拉伯糖，将会产生巨大的经济效益。可以考虑将其作为功能食品或糖类衍生物的原料来源，进一步开发利用。

[1] 王鹏, 任顺成, 王国良. 常见食用豆类的营养特点及功能特性[J]. 食品研究与开发, 2009, 30(12): 171-174.

[2] LI Shuhong, WANG Linbo, SONG Chunfeng, et al. Utilization of soybean curd residue for polysaccharides by Wolfi poria extensa (Peck) Ginns and the antioxidant activities in vitro[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2014, 45(1): 6-11.

[3] LAI F, WEN Q, LI L, et al. Antioxidant activities of water-soluble polysaccharide extracted from mung bean (Vigna radiata L.) hull with ultrasonic assisted treatment[J]. Carbohydrate Polymers, 2010, 81(2): 323-329.

[4] NAKAMURA A, FUJII N, TOBE J, et al. Characterization and functional properties of soybean high-molecular-mass polysaccharide complex[J]. Food Hydrocolloids, 2012, 29(1): 75-84.

[5] 徐艳阳, 许鹏丽, 王雪松. 黑豆多糖的提取工艺及稳定性研究[J]. 食品研究与开发, 2009, 30(1): 49-52.

[6] 葛喜珍, 张静, 林强, 等. 淡豆豉、黑大豆和黄大豆中多糖含量研究[C]//中国药学会学术年会暨第八届中国药师周论文集. 北京: 中国学术期刊电子杂志出版社, 2008: 1672-1677.

[7] 聂丽洁. 杂豆粉及杂豆蛋白的功能性质研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2013: 19-29.

[8] 赖富饶. 豆皮水溶性多糖的结构与功能性质研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2010: 78-136.

[9] TAHERIAN A R, MONDOR M, LABRANCHE J, et al. Comparative study of functional properties of commercial and membrane processed yellow pea protein isolates[J]. Food Research International, 2011, 44(8): 2505-2514.

[10] SUN Q, XIONG C S L. Functional and pasting properties of pea starch and peanut protein isolate blends[J]. Carbohydrate polymers, 2014, 101: 1134-1139.

[11] PELGROM P J M, VISSERS A M, BOOM R M, et al. Dry fractionation for production of functional pea protein concentrates[J]. Food Research International, 2013, 53(1): 232-239.

[12] 梁晗妮, 唐传核. 豌豆蛋白的功能特性研究[J]. 现代食品科技, 2012, 28(12): 1640-1644.

[13] 杨晓明, 任瑞玉. 国内外豌豆生产和育种研究进展[J]. 甘肃农业科技, 2006(8): 3-5.

[14] 曹杨. 豌豆综合利用研究[D]. 武汉: 武汉学院, 2012: 1-3.

[15] 黄亚杰, 杨艳, 孟庆军, 等. 豌豆粉渣中碳水化合物的研究[J]. 山东科学, 2011, 24(5): 39-41.

[16] 阮新, 耿金培, 王晓洁, 等. 豌豆粉丝中硒含量的测定[J]. 食品科学, 2008, 29(11): 527-531.

[17] 陈华, 梅承英, 李厚岩. 粉渣替代部分粮食喂猪试验[J]. 安徽农业技术师范学院学报, 2000, 14(3): 43-44.

[18] 逯南南, 石丽花, 刘辉, 等. 马尾松花粉多糖中单糖组分的HPLC分析[J]. 中国野生植物资源, 2008, 27(2): 61-63.

[19] 张伟云, 陈颢. 条斑紫菜中四个多糖组分的提纯及组成分析[J]. 食品科学, 2000, 21(11): 50-52.

[20] 张艳萍, 张虹. 气相色谱法分析奇蒿多糖的单糖组成及其含量[J].食品与发酵工业, 2005, 31(2): 108-110.

[21] 钤莉妍. 马尾松花粉多糖及其酯化物结构解析[D]. 济南: 山东师范大学, 2012: 31-33

[22] 白娣斯, 张静. 气相色谱分析多糖衍生化方法的研究与比较[J]. 食品工业科技, 2011, 32(2): 322-324; 421.

[23] LI Bo, LU Fei, NAN Haijuan, et al. Isolation and structural characterisation of okara polysaccharides[J]. Molecules, 2012, 17(1): 753-761.

[24] 秦海敏, 喻宗沅, 容如滨. L-阿拉伯糖研究进展[J]. 化工与生物工程, 2006, 23(2): 50-52.

[25] 李文多. 黑小麦麸皮非淀粉多糖制备及水解特性研究[D]. 太原: 山西大学, 2012: 22-28.

[26] MAES C, DELCOUR J A. Structural characterisation of waterextractable and water-unextractable arabinoxylans in wheat bran[J]. Journal of Cereal Science, 2002, 35(3): 315-326.

[27] LINEBACK D R, KAKUDA N S, TSEN C C. Carbohydrate composition of water-soluble pentosans from different types of wheat fl ours[J]. Journal of Food Science, 1977, 42(2): 461-467.

[28] 黄淳. L-阿拉伯糖研究进展[J]. 河南化工, 2012(23): 21-24.

Monosaccharide Component Analysis of Pea Flour Residue by Gas Chromatography

XING Li, GENG Yue*
(Key Laboratory of Animal Resistance Biology of Shandong Province, College of Life Sciences, Shandong Normal University, Jinan 250014, China)

Using furfury alcohol derivatization and gas chromatography (GC), the composition and ratios of monosaccharides from pea fl our residue, a byproduct from vermicelli production, were analyzed. The results showed that polysaccharides from pea fl our residue were composed of rhamnose, arabinose, xylose, glucose and galactose with a ratio of 1.00:92.00:39.50:21.80:12.30 and 1.00:68.86:38.43:25.00:9.57 for the water-washed and native samples, respectively. The major monosaccharide components were arabinose and xylose, and the relative content of arabinose was 23.78%.

gas chromatography (GC); pea fl our residue; polysaccharide; derivatization

TS239

A

1002-6630（2014）22-0252-03

10.7506/spkx1002-6630-201422049

2014-03-21

邢丽（1987—），女，硕士研究生，研究方向为细胞生物学。E-mail：xingli_090658@126.com

*通信作者：耿越（1965—），男，教授，博士，研究方向为食品科学。E-mail：gengy@sdnu.edu.cn