水溶性大豆多糖的分子表征和溶液流变学性质

取适量SSPS粉末溶于蒸馏水中，搅拌使其充分水合 溶解，配制成一定质量浓度（5、10、15、20 g/100 mL） 的多糖溶液，采用AR-G2流变仪进行流变性质的测 定。实验夹具为直径60 mm的锥板，锥角2°1′8″，间距 58 μm。测试温度为25 ℃。稳态剪切黏度曲线测试中， 剪切速率由0.01 s－1升至1 000 s－1再回扫降至0.01 s－1。以 扭矩值变化在3 个连续取样周期（20 s）小于5%为达到稳 态。为了解预剪切对样品流变学性质的影响，将样品在 100 s－1的剪切速率下预剪切5 min，然后进行动态时间扫 描测试，测定其随时间变化的储能模量（G’）。测试频 率为1 Hz，应力为0.01 Pa。
交通大学实验室和华东师范大学实验室自制。 氘代水（D2O）、氘代硫酸（D2SO4） 美国Sigma
公司；硝酸钠、氢氧化钠、盐酸、蒸馏水等试剂均为国 产分析纯。 1.2 仪器与设备
Avance Ⅲ 400 MHz核磁共振波谱仪 瑞典Bruker公 司；凝胶渗透色谱（Viscotek 270 GPC） 英国Malvern 仪器有限公司；A6000M凝胶色谱柱 Pharmacia生物 科技有限公司；AR-G2旋转流变仪 美国TA仪器有限 公司；Avanti J-25超速离心机 美国Beckman Coulter公 司；FE20KPlus酸度计 梅特勒-托利多仪器（上海）有 限公司；DZKW-S-4电热恒温水浴锅 北京光明医疗仪 器厂；FA1004精密电子天平 上海天平仪器公司。 1.3 方法 1.3.1 SSPS提取的基本流程
Key words: soluble soybean polysaccharides (SSPS); degree of esterification (DE); molecular parameter; conformation;
rheological property
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601001
exhibited random coils with compact conformation in water, and that SSPS aqueous solutions possessed a very low intrinsic
viscosity, significant shear thinning behavior and thixotropy.
2 结果与分析
2.1 脱酯化程度的主要影响因素和脱酯化条件 未脱酯化处理样品的酯化度为60.5%。由图1可知，
脱酯化pH值处理后，样品的酯化度值与未作处理的对照 组发生了显著的降低，并随着脱酯化pH值的升高，可 溶性大豆多糖的酯化度大幅度降低。由于反应溶液中的 糖类和所含少量的蛋白类物质会发生美拉德反应，使产 物颜色加深变黑，因此，脱酯化pH值的变化会影响可 溶性大豆多糖的外观色泽。当pH≥11时，美拉德反应加 速进行，提取干燥后的可溶性大豆多糖的颜色已接近深 褐色。因此，在实际脱酯化过程中一般选定的pH值介于 9～10之间。
多糖样品分子质量和本征黏度的测定采用Viscotek TDAmax多检测器凝胶色谱系统，所用检测器分别为 光散射检测器、浓度检测器和黏度检测器，色谱柱为 2 根A6000M柱子串联使用。测试样品的质量浓度为 2 mg/mL，进样体积为150 mL，流动相为0.1 mol/L的 NaNO3溶液，流速为0.8 mL/min，柱温40 ℃。 1.3.5 溶液流变学性质的测定
诸如乳化性、酸性条件下对蛋白颗粒的稳定作用、抗黏 结性、抗氧化性、成膜性能及泡沫稳定性等特性[6-12]，是 一种应用广泛的功能性食品添加剂。
SSPS的性质和多重功能性在很大程度上依赖于其 分子质量、支化度和酯化度[1 。 3-15] 其中酯化度（degree
收稿日期：2015-02-13 基金项目：国家自然科学基金面上项目（21274090）；上海市重点学科建设项目（B202） 作者简介：杨慧娇（1989—），女，硕士研究生，研究方向为天然产物提取。E-mail：yhj_890330@ *通信作者：张洪斌（1965—），男，研究员，博士，研究方向为天然产物和食品亲水胶体功能化及其应用。
除酯化度外，分子质量、本征黏度、溶液流变学性 质也是SSPS重要的功能性指标。本实验结合SSPS分子具 有支化结构的特点，对不同酯化度的SSPS进行了分子参 数表征，并讨论了SSPS在水溶液中的分子构象和流变学 性质，以期对SSPS的生产以及功能性应用提供基础理论 数据和指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂 豆渣 金晶生物科技有限公司提供；SSPS 上海
摘 要：采用核磁共振方法和凝胶渗透色谱（gel permeation chromatography，GPC）技术测定了水溶性大豆多糖 （soluble soybean polysaccharides，SSPS）的酯化度和分子质量，并研究了SSPS在水溶液中的分子构象和流变学性 质。结果表明，核磁共振方法可以快速准确地测定SSPS的酯化度，水溶液中SSPS呈紧密的无规线团构象，具有很 低的本征黏度，SSPS水溶液表现出很强的剪切变稀行为，并具有明显的触变性。 关键词：水溶性大豆多糖；酯化度；分子参数；构象；流变特性
※基础研究
食品科学
2016, Vol.37, No.01 1
水溶性大豆多糖的分子表征和溶液流变学性质
杨慧娇1,2，蔡志祥1，张洪斌1,*，常忠义2,*
（1.上海交通大学化学化工学院高分子科学与工程系，流变学研究所，上海 200240； 2.华东师范大学生命科学院生物化学与分子生物学系，上海 200241）
(1. Advanced Rheology Institute, Department of Polymer Science and Engineering, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2. Department of Biochemistry and Molecular Biology, School of Life Science, East China Normal University, Shanghai 200241, China)
YANG Huijiao, CAI Zhixiang, ZHANG Hongbin, et al. Molecular characterization of soluble soybean polysaccharide
and rheological properties of its aqueous solution[J]. Food Science, 2016, 37(1): 1-5. (in Chinese with English abstract)
Molecular Characterization of Soluble Soybean Polysaccharide and Rheological Properties of Its Aqueous Solution
YANG Huijiao1,2, CAI Zhixiang1, ZHANG Hongbin1,*, CHANG Zhongyi2,*
Abstract: The degree of esterification and molecular weight of soluble soybean polysaccharide (SSPS) were measured by 1H-NMR spectroscopy and gel permeation chromatography (GPC), respectively, and the conformation of SSPS in water
和脱酯化时间分别进行单因素试验。将酸解提取，离心 过滤后的上清液用NaOH调至一定pH值，待升温至一定 温度后，将上清液置于水浴锅或高压灭菌锅中进行脱酯 化反应，即得脱酯化程度不同的产物。 1.3.3 酯化度的测定
酯化度测定分别采用核磁共振法[21-22]和酸碱滴定法[23]。核 磁共振法中，待测多糖样品以质量比为3∶1的D2O和D2SO4混 合溶液作为溶剂，配制成质量分数为6.5%的溶液。测试 温度为80 ℃，以四甲基硅烷（tetramethylsilane，TMS） 作为内标，扫描64 次。 1.3.4 分子质量和本征黏度的测定
将脱除蛋白和脂肪后粉碎干燥的豆渣进行酸解提 取，然后离心过滤后进行脱酯化处理，随后将料液中 和，取离心后上清液进行浓缩，所得浓缩液用乙醇沉 淀，最后将沉淀物真空干燥即得产物。 1.3.2 不同脱酯化程度SSPS的制备
按照1.3.1节的方法进行，在脱酯化处理的反应阶 段，针对脱酯化反应的3 个影响因素，pH值、反应温度
E-mail：hbzhang@ 常忠义（1968—），男，副教授，博士，研究方向为微生物与食品生物化学。E-mail：zychang@
2 2016, Vol.37, No.01
食品科学
※基础研究
of esterification，DE）是指分子链上甲酯化的半乳糖醛酸 残基占总半乳糖醛酸残基数量的百分比值[16]。有研究表 明，酯化度的不同对SSPS的性质和功能有重要的影响[17]。 就多糖酯化度的测定而言，最早被应用和公认的测定方法 是酸碱滴定法，如《美国食品化学法典》和《美国药典》 所述的方法[18-19]。该方法的优点是实验条件简单，不需要 使用复杂的仪器，但测试繁琐耗时、样品量需求也较大， 特别是由滴定终点的判断引起的误差大，结果的重复性 差。目前核磁共振技术已经广泛应用于天然产物的结构确 定，如通过该方法可确定SSPS的分子骨架组成[20]。但采用 核磁共振法（nuelear magnetic resonance，NMR）确定SSPS 的酯化度尚未见报道。核磁共振方法则能很好地解决滴定 法存在的问题，所需的样品量少，且快速、精度高。