江 丹,刘晶晶,王 鹏,袁咏红,陈志元,梅 菊
(劲牌持正堂药业有限公司,中药保健食品质量与安全湖北省重点实验室,湖北 黄石 435100)
青稞(Hordeum vulgarL.var.nudumHook.f)属禾本科大麦属作物,由于其籽实没有外壳,所以又称之为裸大麦、米大麦、淮麦及元麦,主要分布在我国青海、西藏、四川的甘孜州、云南的迪庆、甘肃的甘南等地[1]。青稞为海拔4 200~4 500 m的高寒地区唯一的农作物,具有高蛋白、高纤维、高维生素、低脂肪、低糖等特点,并富含微量元素、β-葡聚糖等营养成分。β-葡聚糖是以β-D-吡喃葡萄糖为基本结构单元的一类非淀粉多糖,包括(1,3)(1,4)-b-D葡聚糖和(1,3)(1,6)-β-D葡聚糖两大类型[2],化学名称为(1,3)(1,4)-β-D-葡聚糖,是一类非淀粉多糖,β-(1,3)键的存在使葡聚糖可溶于水,而被纤维素仅β-(1,4)连接而难溶于水[3],此外β-葡聚糖在酸和稀碱条件下也能溶解[4]。近年的研究发现,青稞 β-葡聚糖具有清肠、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等功能,是对人体健康十分有益的一种可溶性膳食纤维[5]。从青稞中提取出β-葡聚糖,制备青稞提取物并加以使用,可以更好地合理开发青稞农作物。通过分析研究不同溶剂中青稞提取物的溶解性,以及醇溶物和不溶物中β-葡聚糖分子量分布情况,对青稞β-葡聚糖的功能性食品开发具有很好的指导意义,并且对青稞β-葡聚糖溶解性部分分子量和不溶部分分子量的对比研究,区别利用,将青稞β-葡聚糖提取物最大化地应用于化妆品、保健食品和功能食品等领域。
AB135-S型电子天平,梅特勒-托利多公司产品;WH-90A型微型漩涡混合器,上海振荣科学仪器有限公司产品;TU-1901型紫外可见分光光度计,北京普析通用有限公司产品;高效凝胶排阻色谱仪、配示差检测器和激光检测器;集热式磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限责任公司产品;电热恒温鼓风干燥箱,黄石市恒丰医疗器械有限公司产品;DZKW-D-1型电热恒温水浴锅,北京市永光明医疗仪器有限公司产品;旋转蒸发仪,EYELA东京理化器械株式会社产品;滤纸,抚顺市民政滤纸厂产品;250 mL旋蒸瓶、烧杯、15 mL离心管、12 mL比色管、移液枪(200μL和5 mL)、玻璃棒。
青稞提取物,自制;混联β-葡聚糖检测试剂盒,Megazyme公司提供,货号K-BGLU;95%乙醇(食品级);超纯水,超纯水系统提供;二水磷酸二氢钠、氢氧化钠、冰醋酸、无水乙醇,均为分析纯。
青稞米(粉碎)→脱脂→过滤得滤渣→水提取1次→固液分离得上清液→酶解2次→灭酶→固液分离,得上清液→浓缩→醇沉→固液分离得沉淀→干燥→青稞提取物。
1.3.1 青稞提取物在不同溶剂中的溶解性研究
溶解性试验按以下2种方法进行:沉淀法和指标成分溶解量法。
(1)沉淀法[6-7]。主要通过向一定量溶剂中加入过量溶质进行溶解,过滤并恒质量未溶解溶质,计算溶解量。计算公式为:
(2)指标成分溶解量法。β-葡聚糖为青稞提取物中的标识性成分,故以β-葡聚糖为指标,考查青稞提取物在不同溶剂中的溶解情况,即溶解性能,计算溶解率。
青稞提取物溶解性试验流程:
(3)操作方法。称取青稞提取物(β-葡聚糖含量为36.18%)2.0 g到150 mL烧杯中,分别加入0(热水,90℃以上),0(冷水),10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,95%乙醇100 mL至杯中,磁力搅拌器上搅拌10 min溶解,用滤纸过滤,沉淀物烘干至恒质量,称量计算溶解量。滤液在60℃下通过减压浓缩干燥后得青稞醇溶物。按照Megazyme公司混联β-葡聚糖检测试剂盒方法[8]检测不溶物和醇溶物中β-葡聚糖的含量。
1.3.2 青稞醇不溶物和醇溶物中β-葡聚糖分子量分布研究
采用高效凝胶排阻色谱柱法[9]测定青稞醇不溶物和醇溶物中分子量分布,分析条件为安捷伦HPLC1260液相色谱系统,Shodex SB-803 HQ色谱柱,柱温40℃,怀雅特示差折光检测器和激光检测器,流动相0.15 mol/L硝酸钠溶液,流速0.6 moL/min,进样量400μL。将青稞提取物样品溶解于0.15 mol/L硝酸钠溶液,质量浓度为10 mg/mL,经0.22μm滤膜过滤后进样分析。
根据1.3.1中的操作方法得出的溶解性试验数据。
青稞醇不溶物和醇溶物质量及β-葡聚糖转移率数据见表1,青稞提取物溶解性计算数据见表2。
表1 青稞醇不溶物和醇溶物质量及β-葡聚糖转移率数据
表2 青稞提取物溶解性计算数据
按沉淀法分析,青稞提取物在水和10%乙醇中有较好的溶解性,乙醇体积分数越高溶解性越差,几乎不溶,这与青稞提取中含有β-葡聚糖等大分子多糖类成分有关,醇溶性较差。
按指标成分分析,青稞提取物在热水中溶解性较好,在冷水和10%乙醇中溶解性次之,乙醇体积分数越高溶解性越差,几乎不溶。试验证明了青稞β-葡聚糖在水中有部分溶解性,在乙醇溶剂中难以溶解。
青稞β-葡聚糖提取物的分子量测定色谱图见图1,青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布数据见表3,青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布数据见表4。
表3 青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布数据
青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布在6万~20万Da的占比75%以上,30万~50万Da分子量区间占比在8%以内,最大分子量不超过50万Da。
青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布与在40%以下的不同体积分数乙醇溶液中的分子量分布差异较大,1万~20万Da分子量区间占比从66%到100%;最大分子量不超过50万Da,且占比很小。
(1)从试验结果来看,无论是以沉淀法计还是以指标成分法计,青稞提取物在冷水和10%乙醇中有较好的溶解性,20%乙醇中溶解性次之,但β-葡聚糖在冷水和10%乙醇溶剂中溶解率较低,只有5%左右。
表4 青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布数据
(2)青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量集中分布在6万~20万Da;青稞醇溶物的β-葡聚糖在不同体积分数乙醇水溶液中的分子量分布差异较大,1万~20万Da分子量区间占比从66%到100%;最大分子量不超过50万Da,且占比很小。
(3)通过青稞β-葡聚糖提取物的溶解性试验,用水或低度乙醇做溶剂制备化妆品、功能食品、健康白酒等有很好的借鉴意义。