GC分析大豆和麦麸膳食纤维中的单糖成分

熊慧薇，戴书浩，闵华，朱雪晶，冯健雄，*

（1.江西省农业科学院，江西南昌330200；2.南昌市环境监测站，江西南昌330047）

膳食纤维是植物的可食用部分或类似的碳水化合物，膳食纤维在人类小肠中不会被消化和吸收，在人类大肠中会发生全部或部分发酵。膳食纤维包括多糖、低聚糖、木质素和相关的植物组织，膳食纤维具有一些有益的生理功能包括通便、降胆固醇和降血糖。膳食纤维水解后的低聚糖包括阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白、纤维素和木质素等。总之，膳食纤维是由若干种碳水化合物组成的混合物[1-3]。

在国内外很多研究中通常都会采用水解衍生化－气相色谱分析法来测定多糖的单糖组成。膳食纤维包括的物质范围非常广，多糖属于膳食纤维的范畴，因此可以采用水解衍生化—气象色谱法来检测膳食纤维的单糖组成。膳食纤维的单糖组成通过气相色谱法GC来进行测定在国内外已有报道，郑建仙，耿立萍等在他们的文献中曾经报道过用气相色谱分析进行膳食纤维单糖组成的测定[4]，M.Wennberg等的论文中也对此有所论述[5]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

通过去蛋白等处理方式所制取的大豆纤维和麦麸纤维粉末，干燥方式为喷雾干燥。

1.1.2 试剂

各种单糖标样：上海试剂公司；盐酸羟胺、吡啶、醋酸酐、碳酸钡、碳酸钙（均为分析纯）。

1.1.3 设备

Agilent6890气相色谱仪：美国Agilent；DENVER TP－214电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；DK－S24电子恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；SC－2554离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；10 μL 进样针、2 mL 试剂瓶：Agilent。

1.2 方法

1.2.1 制备单糖衍生物

分别称量各种单糖（葡萄糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、果糖）10 mg制备糖腈乙酰酯衍生物。制备方法：称取10 mg单糖置于2 mL的试剂瓶中，加入10mg盐酸羟胺，0.5mL吡啶，90℃振荡水浴30 min，冷却后加入0.5 mL醋酸酐，90℃振荡水浴30 min，冷却后得到单糖标样的衍生物。

1.2.2 制备空白样

空白样：称取10 mg盐酸羟胺，加入0.5 mL吡啶溶解，90℃振荡水浴30 min，冷却至室温后加入0.5 mL醋酸酐，90℃振荡水浴30 min，冷却。

1.2.3 制备样品衍生物

各称取实验室制备的大豆和麦麸膳食纤维15 mg置于安培管中，分别加入5 mL～6 mL的硫酸，硫酸浓度2 mol/L，用酒精喷灯封口，放置于110℃的烘箱中水解5 h，注意不要水解过度，以液体水解为棕褐色为止。冷却后，加入BaCO3或CaCO3中和到pH值中性，4 000 r/min离心20 min，取上清液，真空干燥得到水解样。称取15 mg水解后的样品，用与1.2.1中相同的方法制备样品的糖腈乙酸酯衍生物。

1.2.4 GC工作参数

设备型号为Agilent 6890气相色谱仪，使用DB－1701毛细管柱，载气为氮气，进样量1 μL，GC工作参数见表1。

表1 气相色谱仪工作参数Table 1 Working parameter of GC

2 结果与讨论

2.1 单糖衍生物的测定结果

GC图谱表明，在试验所选的GC试验条件下，标样衍生物的混合液可以得到有效的分离。鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖的保留时间分别为7.378、7.961、8.276、10.066、10.371、10.627 min，出峰图如图1所示。果糖衍生物的出峰图如图2所示。双叉峰是果糖标志性图谱，双叉峰出现在6.860 min和6.931 min，由于其他杂质成分的干扰，果糖标样图谱中还出现了一些杂峰。

图1 单糖标样衍生物混合样的GC出峰图Fig.1 GC chromatogram of mixed monosaccharide derivants

图2 果糖衍生物GC出峰图Fig.2 GC chromatogram of fructose derivants

2.2 膳食纤维样品衍生物的测定结果

用样品的衍生物上气象进行气象色谱分析，通过对比保留时间来对各膳食纤维样品的单糖组成进行定性分析。大豆膳食纤维和麦麸膳食纤维的出峰图如图3和图4所示。标样及样品衍生物的GC保留时间见表2。

通过比对标准样品和两种纤维的保留时间发现，两种膳食纤维都不含果糖，但是均含有其他六种单糖（鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖）。GC检测结果表明，膳食纤维是杂多糖的混合物，这与AACC对膳食纤维的定义相符合。

图3 大豆膳食纤维样品GC出峰图Fig.3 GC chromatogram of soybean dietary fiber sample

表2 标样和样品衍生物的GC保留时间Table 2 The corresponding retaining time of guide samples and DF samples

标准样品和纤维峰面积的GC峰面积对比如表3所示。通过比对标准样品的峰面积，可以对膳食纤维中的单糖含量做一个初步分析。

比较纤维样品衍生物和标样衍生物的GC图谱，通过比较各种单糖的峰面积，可以反应出两种膳食纤维中各种单糖的相对含量多少。大豆膳食纤维中半乳糖的峰面积最大，其次是阿拉伯糖和葡萄糖；麦麸膳食纤维中阿拉伯糖和木糖的峰面积大，其次是葡萄糖。

表3 标准样品和膳食纤维样品六种单糖的峰面积比较Table 3 The peak area of standard sample and dietary fiber samples

3 结论

本研究中所设定的GC分析条件可以有效地实现单糖衍生物混合液的分离，图谱可以完整地得到6种单糖出峰图。通过对样品衍生物溶液的GC分析，通过对比保留时间，确定两种膳食纤维均含有鼠李糖等六种单糖。检测结果表明膳食纤维是各种杂多糖的混合物。此外，大豆和麦麸膳食纤维衍生物中各单糖的峰面积略有不同，大豆膳食纤维中半乳糖的峰面积最大，而麦麸膳食纤维中阿拉伯糖和木糖的峰面积相当。

[1] Diertary fiber definition committee.The definition of dietary fiber[J].Cereal foods world,2001,46(3):112－126

[2] 周建勇.膳食纤维定义的历史回顾（1953～1999）[J].国外医学分册.2001,28(1):26－28

[3] 何锦风,郝立民.论膳食纤维[J].食品与发酵工业,1997,23(5):63－68

[4] 郑建仙,孙由芳.膳食纤维分析方法的研究[J].华南理工大学学报：自然科学版,1996,24(12):73－78

[5] Wennberg M,Byman M.On the possibility of using high pressure treatment to modify physico－chemical properties of dietary fiber in white cabbage[J].Innovative food science&emerging technologies,2004,5:171－177