燕麦β-葡聚糖生理功能研究进展
燕麦葡聚糖抗炎与降脂功能的评估及其分子机理研究
燕麦葡聚糖抗炎与降脂功能的评估及其分子机理研究燕麦(Avenasativa)是禾本科燕麦属草本植物,一年生,是一种古老的粮食作物,已经被人类种植了近两千年之久,一般被直接作为食物或者作为饲料给动物使用。
燕麦分为皮燕麦和裸燕麦两种,裸燕麦在我国种植历史悠久,《本草纲目》中称之为雀麦、野麦子。
燕麦性味甘平。
能益脾养心、敛汗。
有较高的营养价值。
古代医书《救荒本草》中提到,燕麦可用于体虚自汗、盗汗或肺结核病人。
煎汤服,或“春去皮作面蒸食及作饼食”。
燕麦能促进肠胃蠕动,利于排便,热量低,具有升糖指数低,降脂降糖的功效。
早期人们对燕麦的研究较少,认为燕麦具有增加饱腹感和降低营养物质吸收的能力,近年来,燕麦有益于健康的生理功能,使得燕麦成为了食疗与健康新的研究热点,研究发现,燕麦具有非常广泛的生理功能,包括降低胆固醇的作用,降低血糖水平的能力,调节免疫,降低肠癌风险等。
研究还发现,燕麦的这些营养作用主要来源于燕麦麸皮中的一种营养组分——燕麦葡聚糖,燕麦葡聚糖主要存在于燕麦胚乳和糊粉层细胞壁中,主要是由许多单糖按照β-(1,3)和β-(1,4)糖苷键连接形成一种不可消化的β-D-葡聚糖,而这一特殊结构也使得燕麦葡聚糖具有特殊的有益健康生理功能。
1997年美国食物与药物监督管理局(FDA)建议每天食用3克以上含燕麦葡聚糖的食品,并允许在食品上明确标识。
1.燕麦葡聚糖对DSS诱导小鼠溃疡性结肠炎的抑制作用小鼠自由饮用3%硫酸葡聚糖钠(DSS)连续7天构建小鼠溃疡性肠炎模型,在实验开始前3天于保护组灌胃500mg/kg.bw和1000mg/kg.bw燕麦葡聚糖直至实验结束。
结果发现DSS损伤组小鼠逐渐出现活动力减弱、厌食、腹泻、毛色凌乱等情况。
并出现体重下降、腹泻、便血等症状,燕麦葡聚糖保护组DAI评分明显降低(P<0.01)处死小鼠后发现,DSS损伤组小鼠肠道长度显著低于正常组小鼠,肠道肿胀,变粗,肠腔中未见成型粪便。
青稞与燕麦蛋白质及β-葡聚糖提取工艺的研究进展
黑龙江农业科学２０２３(４):９５Ｇ１００H e i l o n g j i a n g A g r i c u l t u r a l S c i e n c e sh t t p://h l j n y k x．h a a s e p．c n D O I:１０．１１９４２/j．i s s n１００２Ｇ２７６７．２０２３．０４．００９５王彤,周晨霓,栗涛,等．青稞与燕麦蛋白质及βＧ葡聚糖提取工艺的研究进展[J]．黑龙江农业科学,２０２３(４):９５Ｇ１００．青稞与燕麦蛋白质及βＧ葡聚糖提取工艺的研究进展王㊀彤,周晨霓,栗㊀涛,刘昌胜,王㊀超(西藏农牧学院高原生态研究所/西藏高原森林生态教育部重点实验室/西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站/西藏高寒植被生态安全重点实验室,西藏林芝８６００００)摘要:青稞与燕麦中蛋白质及βＧ葡聚糖的提取工艺主要有碱法㊁酶法㊁复合法,本文主要对碱法㊁酶法以及物理方法辅助其他提取方法进行论述.综合得出,虽然碱法适合提取植物蛋白质,但由于其高浓度碱会使植物蛋白产生反应,使其营养物质变性,进而产生不利于肾脏功能的有毒物质.相对于碱法,酶法反应条件温和且不会产生有毒物质,但其成本较高.此外,在上述提取工艺过程中加入物理法进行辅助不仅可以降低提取成本,而且可显著提升植物蛋白提取效率.关键词:青稞;燕麦;蛋白质;βＧ葡聚糖;提取工艺㊀㊀㊀㊀西藏自治区位于我国西南边陲,平均海拔４０００m以上,素有 亚洲水塔 之称.在１９８０－２０２１年间耕地面积增加到３７０３k m２,占西藏土地总面积的０．３１％.３８００~４０００m是耕地最收稿日期:２０２２Ｇ１０Ｇ２０基金项目:中国农业大学支援西藏农牧学院专项资金项目(２０２２T C１２１).第一作者:王彤(１９９６－),女,硕士研究生,从事农业生态学研究.EＧm a i l:９８６５５３９１５＠q q．c o m.通信作者:周晨霓(１９８４－),女,硕士,副教授,从事农业生态学研究与教学工作.EＧm a i l:c h e n n i２０１８＠１２６．c o m.为集中的海拔高度,主要农作物单产比１９８５年有所提升,青稞与小麦单产均增加１００％[１Ｇ２].㊀㊀青稞(H o r d e u mv u l g a r e v a r．n u d u m)作为西藏地区的主要粮食作物[３],其所含的活性物质对人体大有裨益,在开发药品㊁食品等方面具有较大潜力[４].姚豪颖叶等[５]对不同产地的青稞进行成分分析得出,青稞体内的蛋白质质量分数为９ ７０％,淀粉的质量分数为６６．００％,脂肪质量分数为１．７０％,并且含有较高的不饱和脂肪酸以及１８种氨基酸,包括８种人体所必需的氨基酸和１２种L a n d f o r mL a n d s c a p eC h a r a c t e r i s t i c s a n dC a u s e s o fX i n g y i o fG u i z h o uP r o v i n c eB a s e d o nG I ST e c h n o l o g yL I A OJ u n l i n g１,W U K a i２,C H E N GX i１(１．X i n g y iN o r m a lU n i v e r s i t y f o r N a t i o n a l i t i e s,X i n g y i５６２４００,C h i n a;２．N a t u r a lR e s o u r c e so fQ i a n x i n a n P r e f e c t u r e,X i n g y i５６２４００,C h i n a)A b s t r a c t:X i n g y i,G u i z h o uP r o v i n c eh a s au n i q u e g e o l o g i c a l h e r i t a g e r e s o u r c eＧk a r s t l a n d f o r m．T h e s t u d y o f i t s g e o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n dc a u s e s i sa n i m p o r t a n t s u p p o r t f o r t h ed e v e l o p m e n t a n d m a n a g e m e n to f g e o l o g i c a l t o u r i s mi nG u i z h o u．A c c o r d i n g t o t h e f i e l d i n v e s t i g a t i o n,k a r s t l a n d f o r mo fX i n g y i s h o w sd i f f e r e n t t y p e s:c o n ek a r s t,t o w e rk a r s ta n d n e e d l ek a r s t．A d d i t i o n a l l y,t h ev e r t i c a ld i s t r i b u t i o n o fk a r s tc a v e si s c o n c e n t r a t e d i n t h r e e a r e a s:１３８０Ｇ１４５０m,１２５０Ｇ１２８０m,a n d１１５０Ｇ１１８０m．I n t h i s p a p e r,a i d e d b y A r c G I S s o f t w a r e,i tw a s f o u n d t h a t t h e l a wo f t h e t h r e eＧl e v e l e l e v a t i o nr a n g eo fk a r s t c a v e sw a sa l s or e f l e c t e d i nt h e l a wo f t e r r a i nh e i g h td i f f e r e n c e i n X i n g y i,G u i z h o u．Al a r g en u m b e ro fk a r s tc a v e sw e r ed i s t r i b u t e di nt h e d e n s e l y d e v e l o p e da r e a s o f t h e r i v e rv a l l e y,a n dt h e f l o wd i r e c t i o no f t h e r i v e rv a l l e y w a sc o n s i s t e n tw i t ht h e s t r u c t u r a lw e a k z o n e．U n d e r t h i s r e s e a r c hb a c k g r o u n d,t h e c a u s e so f g e o m o r p h o l o g y a n d l a n d s c a p ew e r e a n a l y z e d, i n c l u d i n g t h e i n f l u e n c e s o f l i t h o l o g y,s t r u c t u r e,h y d r o l o g y,a l t i t u d e a n do t h e r f a c t o r so nk a r s t g e o m o r p h o l o g y d i s t r i b u t i o n．K e y w o r d s:g e o l o g i c a l r e l i c s;g e o m o r p h o l o g y r e s o u r c e s;G I S t e c h n o l o g y;G u i z h o u５９Copyright©博看网. All Rights Reserved.㊀㊀㊀㊀㊀黑㊀龙㊀江㊀农㊀业㊀科㊀学４期微量元素[６].西藏自治区青稞体内的βＧ葡聚糖含量平均为５．２５％[７],其含量远高于其他地区种植的青稞.I z y d o r c z yk 等[８]在研究中发现,高海拔地区的青稞体内含有更多的βＧ葡聚糖[９].βＧ葡聚糖作为一种有效的生物调节剂,可与免疫细胞的P P R 结合以激发细胞的免疫防御,调节固有免疫应答[１０],并且具有预防心力衰竭[１１]㊁降低胆固醇[１２Ｇ１３]和调节血糖㊁抗氧化等功能[１４Ｇ１８].燕麦(A v e n a s a t i v a L ．),一年生草本植物,为禾本科燕麦属,一般可分为裸粒型裸燕麦和带稃型皮燕麦两类[１９],富含蛋白质㊁βＧ葡聚糖等营养物质[２０].燕麦中蛋白质含量最高可达２０％,它作为优质的谷物蛋白,其蛋白含量在各类谷物中均为最高[２１Ｇ２２].燕麦中所含的氨基酸是各类谷物中最平衡的,其各种氨基酸的含量均接近或者高于标准水平[２３].本文对青稞和燕麦中蛋白以及βＧ葡聚糖提取工艺㊁提取效果等进行归纳总结,以期为青稞和燕麦中蛋白和βＧ葡聚糖的进一步研究奠定基础.１㊀提取工艺研究１．１㊀青稞蛋白质和βＧ葡聚糖提取工艺１．１．１㊀蛋白质提取工艺㊀根据不同的提取工艺,青稞蛋白质提取可分为:碱法㊁酶法㊁复合法,不同的提取方法以及提取工艺对植物蛋白提取效率的影响不同(详见O S I D 附表１).其中碱法提取植物蛋白的方法即利用植物蛋白的碱溶酸沉的特性,通过调节溶液p H ,从而溶解植物蛋白质,后降低溶液p H 至蛋白质等电点,使溶解的蛋白质沉淀,从而对青稞蛋白质进行提取.谢昊宇等[２４]在对青稞蛋白质碱法提取的研究发现,N a o H 在０．１％~０．２％浓度㊁温度为４５~５０ħ㊁时间为１h ㊁料液比为１ʒ１２时,青稞蛋白的提取率与蛋白质含量最大,分别为８３．３５％与７２ ３６％,提取过程中各条件因素对提取效果的影响大小为:pH＞料液比＞温度＞时间;吴桂玲等[２５]则采用提高溶液的p H ㊁减少时间㊁增加料液接触面积的提取工艺对青稞蛋白质进行提取,由于在高p H 的条件下,并减少提取时间能够在一定程度上防止植物蛋白质变性,采用这种工艺青稞蛋白的提取率为７０．７１％;张文会等[２６]采用提高温度㊁延长提取时间提取青稞蛋白,料液比１ʒ２５㊁pH 为１１㊁温度６０ħ㊁提取时间３０m i n ,比吴桂玲等[２５]的提取率略有降低,其工艺上,延长了提取时间以及温度,可能由于较高的提取温度会增加淀粉的粘稠度,从而导致青稞提取率下降.在对青稞蛋白提取工艺的研究中,现有研究均得出pH 作为植物蛋白提取的关键影响因素.碱法具有操作简单等优点,但高浓度的碱液容易使植物蛋白质变性,从而产生有毒物质,对人体造成伤害.酶法提取植物蛋白的原理是采用酶溶解植物细胞壁,降解植物蛋白并使其转化为可溶解肽,从而对植物蛋白进行提取的一种方法.在酶法提取植物蛋白的过程中,酶的种类对蛋白提取率具有较大影响.王金水等[２７]使用纤维素酶对青稞蛋白进行提取,青稞蛋白提取率为６９．３％;葛娜等[２８Ｇ２９]使用两种蛋白酶提取大米蛋白,酸性蛋白酶对大米蛋白的提取效果更好,提取工艺选择４５ħ㊁p H ３．０㊁蛋白提取时间４h ㊁酶的使用量为１％,青稞蛋白的提取率可达到９１．２５％.其使用碱性蛋白酶对大米蛋白提取过程中,加入超声波进行辅助提取,最终结果相较于单纯的碱性蛋白酶进行提取效率更高,达到了８２．５０％[３０];奚海燕[３１]使用双酶法进行大米蛋白提取过程中,采用的固液比为１ʒ５,高效酶的使用量为底物的０ １％,胰酶的使用量为底物的０．２％,高效酶在胰酶加入后的４~５h 加入,在提取过程中总酶解的时间保持在１４h 左右,高效酶酶解过程中,溶液p H 为７．０,胰酶酶解过程中p H 为７．４,N a O H (１m o l L －１)加入总量在酶解过程为４５m L 左右,温度在４５ħ,蛋白提取率可达９１．３５％.酶法对比碱法,提取植物蛋白提取率更高,同时在酶法提取植物蛋白的过程中,加入物理方法进行辅助提取具有减少加酶量㊁减少提取时间等优点,可降低植物蛋白提取成本[３２],能明显提高蛋白提取效率.物理法有胶体磨法㊁均质法㊁高压法等,由于单独的物理方法对青稞蛋白进行提取效率较低,因此常被用于与其他提取方法结合在碱法和酶法的过程中,采用物理法使蛋白质与液体接触面积增大,从而加速蛋白质溶解,采用物理法进行辅助,普遍可以提高青稞蛋白质的提取率.杨希娟等[３３]采用碱溶酸沉法提取青稞蛋白,同时加入超声波进行辅助提取,提取温度为２５ħ㊁料液比１ʒ２２㊁溶液的p H 为１０．５㊁时间２０m i n㊁超声功率５５０W ,此工艺条件下提取青稞蛋白,提取率可达到９３．１５％㊁纯度为７８．６７％;霍金杰等[３４]则采用pH 为７㊁微波功率４６０W ㊁微波时间９m i n ㊁温度４０ħ,青稞蛋白质的提取率可达到８１．９４％.二者均使用碱溶酸沉法,微波辅助进行青稞蛋白质的提取,与单一的碱法提取相比,均增加了青稞蛋白的提取率.超声辅助提取对酶法提取植物蛋白６９Copyright ©博看网. All Rights Reserved.４期㊀㊀王㊀彤等:青稞与燕麦蛋白质及βＧ葡聚糖提取工艺的研究进展㊀㊀具有促进作用,超声波在酶解反应中的主要作用为提高酶活性,加速酶解反应,并且超声波具有热效应,可以提高酶解温度,同时超声振动可以增加酶与底物的接触,从而促进酶解反应[３５].１．１．２㊀βＧ葡聚糖提取工艺㊀植物βＧ葡聚糖提取方法主要有水提法㊁碱提法及酸提法３种.碱提法作为目前应用较为广泛的方法,其原理为碱溶液将籽粒种皮的纤维素水解,使与纤维素结合的βＧ葡聚糖可以游离并且提取出来,从而提高植物βＧ葡聚糖产率.物理法作为一种辅助方法,单一的物理方法提取植物βＧ葡聚糖效率较低,但在提取的过程中加入物理方法进行辅助提取,可以明显提高βＧ葡聚糖的提取效率.游茂兰等[３６]使用超声Ｇ微波协同青稞βＧ葡聚糖的提取,在最优的工艺条件下.βＧ葡聚糖得率为２．２９％;马国刚等[３７]㊁徐菲等[３８]均采用超声波辅助方法提取青稞βＧ葡聚糖,得率分别为３．６５％和２．３６％;连喜军等[３９]对青稞进行预处理后使用碱提法进行青稞βＧ葡聚糖提取,提取率仅有１．０９％;郝勇[４０]在碱提法的基础上,加入纤维素对青稞进行预处理,提取率可达５．６１％;罗燕平等[４１]使用微波辅助碱法提取青稞βＧ葡聚糖,在其最优提取工艺下提取率达到５．９２％,其βＧ葡聚糖提取工艺为微波处理时间１６０s㊁微波功率８００W㊁粉碎粒度６０目㊁p H１０．５,其中微波功率对βＧ葡聚糖提取率的影响最大;王谦等[４２Ｇ４３]使用超高压与高压微波法提取青稞βＧ葡聚糖,其中超高压提取效果较好,提取率达到了３．７２％,而高压微波提取率仅有３．１８％;邓爱华等[４４]使用超声辅助青稞βＧ葡聚糖提取,在固液比１ʒ２０(gʒm L)㊁超声功率２４０W㊁溶液p H９．５㊁温度６０ħ㊁超声２０m i n,βＧ葡聚糖提取率为２．１３％.以上研究表明,相较于单一的提取方法,复合法对植物βＧ葡聚糖的提取效率更高[４５].水提法具有反应温和且对βＧ葡聚糖的降解小等优点[４６].张峰[４７]应用水提法提取青稞βＧ葡聚糖,其最佳提取工艺为时间２h㊁水料比１５ʒ１㊁p H 为９㊁５０ħ下提取两次,βＧ葡聚糖得率达到６ ６５％,纯度６４．７２％.微生物转化提取βＧ葡聚糖方法的原理是利用微生物自身产生的酶对外源物质进行催化,具有无毒㊁消耗低㊁效率高等优点.另有研究使用安琪高活性干酵母提取青稞βＧ葡聚糖,在最优的提取工艺条件下(详见O S I D附表２)提取出５ ２１％的βＧ葡聚糖,比传统水提法高出６０．８％[４８Ｇ４９].１．２㊀燕麦蛋白质和βＧ葡聚糖提取工艺１．２．１㊀蛋白质提取工艺㊀谷类蛋白提取方法大多相同,燕麦的蛋白质提取方法主要为碱溶酸提法㊁酶法㊁复合法.碱法提取燕麦蛋白的提取率与酶法相比较低,但其成本较低,步骤简单.刘建垒等[５０]采用碱溶酸提法,在p H为１０ １１的条件下,燕麦蛋白提取率为６４．２３％,另有研究采用碱溶酸沉法提取燕麦蛋白提取,但其提取率较低,仅在３１．９６％~６７．２４％之间,翟爱华等[５１]采用p H为１０,温度４０ħ,料液比１ʒ２５,蛋白质提取率为５０．２％,各项工艺中料液比对提取效果影响最大;曹辉等[５２]采用的提取工艺为p H为１０,温度５０ħ,料液比１ʒ９,提取率为６０ ３７％,在提取试验中p H对提取效果影响最大;李桂娟等[５３]采用的提取工艺为温度４０ħ㊁料液比１ʒ１２㊁p H为９．６,提取效果为４６．７３％,在碱法提取工艺中p H的影响最大;高兴等[５４]采用温度４０ħ㊁p H 为９．６,料液比１ʒ９,最终得到的蛋白质为４７ ３４％,在提取过程中影响最大的条件因素为p H;赵素斌等[５５]碱法提取过程中,采用１ʒ２８的料液比㊁５０ħ㊁p H为１１,这种工艺条件下燕麦提取率为３１．９６％,其中p H对提取效果影响最大;刘光明等[５６]采用p H为９．５,料液比１ʒ１０,温度４５~５０ħ,燕麦蛋白提取率达到６７．２４％,并且对蛋白提取效果影响最大的同样为p H.由以上碱法提取的试验可以看出,在碱法提取青稞蛋白过程中p H对提取效果影响最大.赵素斌等[５５]采用在碱法㊁酶法的基础上添加物理方法进行燕麦蛋白提取,对比得到与仅用物理法提取燕麦蛋白,加入超声波辅助提取后提取效果提升,并且超声辅助酶法提取的效果更佳,超出单纯碱法提取的９２％,其中超声辅助碱法提取蛋白质可达３９．３１％,其提取工艺为料液比１ʒ２８㊁温度６０ħ,p H为１１,其中p H对蛋白提取影响最大;而超声辅助酶法的蛋白提取率可达６１ ４３％,其提取工艺为１ʒ１７的料液比㊁加酶量为１．５％,其中料液比对蛋白提取的影响最大.酶法提取燕麦蛋白相较于碱溶酸提法效果较好,张晓斌等[５７]使用两种淀粉酶以及碱法对燕麦蛋白进行提取试验(详见O S I D附表１),碱法相对于两种淀粉酶蛋白提取率更高,但两种淀粉酶提取的蛋白质纯度更高.并且张晓平等[５８]㊁李洋等[５９]㊁吴素萍[６０]㊁刘建垒等[６１]采用酶法提取效果均要高于碱法,其提取率均在８０％以上,并通过极差分析等得到使用酶法进行蛋白质提取的提取工艺中温度的影响最高(详见O S I D附表１).７９Copyright©博看网. All Rights Reserved.㊀㊀㊀㊀㊀黑㊀龙㊀江㊀农㊀业㊀科㊀学４期１．２．２㊀βＧ葡聚糖提取工艺㊀与青稞相同,燕麦βＧ葡聚糖在提取过程中采用单一提取工艺的方法,提取得率要低于复合法提取率(详见O S I D 附表２).申瑞玲等[６２]采用物理法辅助燕麦βＧ葡聚糖提取,提取工艺采用固液比１ʒ１２,微波功率７２０W ,pH 为１０,进行９m i n 的提取,最终βＧ葡聚糖的提取率达到８．３１％,远高于汪海波等[６３]采用水提法提取燕麦βＧ葡聚糖３．７７％的得率.综合以上燕麦βＧ葡聚糖的提取试验得出,在提取工艺中,对提取效果影响最大的工艺为提取温度[６２,６４Ｇ６５],在特殊提取工艺中,则为提取次数[６５]㊁微波功率[６２]㊁菌种[６４]对提取率影响最大.并且酶法整体提取效果要优于水提法的提取效果,潘妍[６４]使用酶法㊁水提法以及微生物转化法进行燕麦中βＧ葡聚糖提取,水提法提取得率为１７．３０m g g －１,酶法中碱性蛋白酶的提取得率最高,并且高于水提法,提取得率为１９．５７m g g －１,其使用的微生物转化法采用酵母菌作为菌体,通过酵母菌发酵转化后的提取率达到２２．７２m g g －１.张玉良[６６]使用黑曲霉发酵提取燕麦βＧ葡聚糖,醇析２次得率为６．２８％.可以看出微生物转化法与酶法㊁水提法相比提取效率和稳定性更高.２㊀工艺对比分析已有研究中对青稞㊁燕麦蛋白提取主要提到化学法㊁物理法和酶法.化学法主要为碱溶酸提法,相对酶法较为廉价简便[６７],但高浓度的碱会造成蛋白质变性,降低植物蛋白的价值,提取液中蛋白质含量较低,美拉德反应加剧,不仅需要对提取出的蛋白质进行脱色处理,而且会产生破坏肾脏功能的有毒物质[６８Ｇ７０].酶法是利用酶对大米蛋白的降解,使其转化为可溶解肽从而进行提取,其反应条件较为温和,不会使植物蛋白中的营养物质遭到破坏,并且还可以提高植物蛋白质的溶解性,不会产生有害的氯丙醇类物质,但其成本较高,在产业化中需要进行优化[７１Ｇ７２].酶种类对植物蛋白提取效果影响最大,前人使用碱性蛋白酶提取燕麦蛋白,其提取率均达到８０％以上[３０,５８Ｇ５９,６１].碱法与酶法提取植物蛋白各有优缺点,使用碱法进行植物蛋白提取,其起泡性㊁持水性以及吸油性均优于酶法,但酶法提取植物蛋白的泡沫稳定性㊁乳化稳定性和溶解性优于碱法[７３].物理法是在提取过程中使用多种物理方法,增加料液接触面积,从而提高提取效果,单独使用物理法进行植物蛋白提取效果较差.席文博等[７４]对大米蛋白分离的研究中提出物理法与其他方法结合,可增加植物蛋白的提取效率.许凤等[７５]研究了３种物理方法辅助碱法的对比试验,得出胶体磨超声辅助对植物蛋白提取效果提升更加显著.张安宁等[７６]使用冻融法辅助提取植物蛋白要比单纯的碱法提取提升１１．４９％的植物蛋白提取率,并且冻融法提取植物蛋白具有较好的持水性.袁孝瑞等[７７]采用的超声辅助碱法提取方法,植物蛋白提取率达到了７８．２０％,并且显著提高了蛋白的乳化性和起泡性.βＧ葡聚糖的提取方法与蛋白质稍有不同,分为水提法㊁酶法㊁物理辅助等提取方法,但其水提法溶液p H 同样维持在１０左右,提取条件与碱法大致相同.除水提法㊁酶法之外,同样有其他βＧ葡聚糖提取方法,例如微生物转化法㊁冻融法等.潘妍[６４]使用水提法㊁酶法㊁微生物转化法对燕麦βＧ葡聚糖进行提取,其提取效果分别为微生物转化法＞酶法＞水提法,微生物转化法提取率最高,达到２２．７２m g g －１,高出水提法提取率３１％,但其成本相较于水提法更高,工艺要求更严格.吴佳等[７８]提出的冻融法提取燕麦βＧ葡聚糖,其提取率仅有１．５％,因目前研究较少,且具体提取方法与其他方法不同,可以为其他提取方法提供参考.３㊀结语通过对大量文献的对比分析,使用酶法加物理辅助的复合法提取效果要远高于使用单一方法.并且根据上述文献分析,淀粉酶㊁碱性蛋白酶对青稞㊁燕麦蛋白质的提取效果更高.单一的方法对植物蛋白质的提取效率较低,这在βＧ葡聚糖的提取工艺上也同样适用.青稞与燕麦是我国西部地区,特别是高原地区的主要作物.因此,优化两大作物蛋白质及βＧ葡聚糖的复合提取工艺,对其时间㊁成本进行把控及进一步提高纯度与提取率的综合研究将是未来研究追求的目标.参考文献:[１]㊀杨春艳,沈渭寿,王涛．近３０年西藏耕地面积时空变化特征[J ]．农业工程学报,２０１５,３１(１):２６４Ｇ２７１．[２]㊀张毅,马跃峰,贠民政,等．近３０年西藏地区耕地面积及主要农作物时空变化特征[J ]．高原农业,２０２０,４(１):１７Ｇ２５．[３]㊀谭占坤,商振达,刘锁珠,等．西藏主要饲料粮调查及养分测定分析[J ]．饲料研究,２０２０,４３(６):９１Ｇ９６．[４]㊀罗静,李玉锋,胥霞．青稞中的活性物质及功能研究进展[J ]．食品与发酵工业,２０１８,４４(９):３００Ｇ３０４．[５]㊀姚豪颖叶,聂少平,鄢为唯,等．不同产地青稞原料中的营养成分分析[J ]．南昌大学学报(工科版),２０１５,３７(１):１１Ｇ１５．[６]㊀王鹏珍,牛忠海,张世满,等．青稞原料营养成分浅析[J ]．酿酒科技,１９９７(３):３０Ｇ３１．８９Copyright ©博看网. 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l u c o s ea n di n s u l i n r e s p o n s e so fm o d e r a t e l y h y p e r c h o l e s t e r o l e m i cm e na n dw o m e n[J]．T h eA m e r i c a nJ o u r n a l o fC l i n i c a lN u t r i t i o n,１９９５,６１(２):３７９Ｇ３８４．[１６]㊀T A P P YL,GÜG O L ZE,WÜR S C H P．E f f e c t s o f b r e a k f a s tc e r e a l sc o n t a i n i n g v a r i o u sa m o u n t so fβＧg l u c a nf i b e r so np l a s m a g l u c o s ea n d i n s u l i nr e s p o n s e s i n N I D D M s u b j e c t s[J]．D i a b e t e sC a r e,１９９６,１９(８):８３１Ｇ８３４．[１７]㊀O US,KWO KK,L IY,e t a l．I n v i t r o s t u d y o f p o s s i b l e r o l e o f d i e t a r y f i b e r i n l o w e r i n g p o s t p r a n d i a l s e r u m g l u c o s e[J]．J o u r n a l o fA g r i c u l t u r a l a n dF o o dC h e m i s t r y,２００１,４９(２):１０２６Ｇ１０２９．[１８]㊀J E N K I N SAL,J E N K I N SDJA,Z D R A V K O V I CU,e t a l．D e p r e s s i o no f t h e g l y c e m i c i n d e xb y h i g h l e v e l s o fβＧg l u c a nf i b e r i n t w o f u n c t i o n a l f o o 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燕麦中可溶性膳食纤维(β-葡聚糖)的提取
燕麦中可溶性膳食纤维(β-葡聚糖)的提取燕麦是世界八大粮食作物之一,也是我围北方各省重要的小杂粮作物.燕麦〔oats〕不但营养价值高,而且医学研究证明,常吃燕麦有降血脂,降血糖和减少心血管疾病的作用.所以美国食品和药物管理局许可在商标或广告上宣传燕麦的降低胆固醇,预防心脏病的作用.国内外科学研究认为,燕麦的保健功能主要归功于燕麦中可溶性燕麦纤维——β-葡聚糖.它是对人体健康十分有益的—种可溶性膳食纤维(SDF), 这种可溶成分在燕麦麸中的含量远高于燕麦胚乳,在燕麦麸中为6.6%～11.3%.在去皮的燕麦粉中为3.0%～5.4%.燕麦麸中的β—葡聚糖含量在4%～10%之间,且可溶部分占65%～90%.由于目前国内对燕麦β—葡聚糖的提取研究不多.大量的燕麦麸仅作为饲料用,经济效益不高.因此积极开展对燕麦麸的深加工利用,进行β—葡聚糖的提取和研究,有着重大的现实意义和良好的应用前景.因此.如果将过去认为是废物的燕麦麸进行深加工利用,对开发保健食品或功能食品具有十分广阔的前景.1 实验方法1.1 原料的预处理1.1.1可溶性膳食纤维物质(β-葡聚糖)的富集提取燕麦中的可溶性膳食纤维或β-葡聚糖,关键是要明确β-葡聚糖位于燕麦籽粒中的部位.国外Wood and Fulcher.《燕麦,化学和工艺》中表明β-葡聚糖主要存在于胚乳细胞壁中,在次糊粉层中大量浓缩.这就说明可以对燕麦经过研磨,将富集可溶性膳食纤维物质(β-葡聚糖)的麸皮分离出来.但在除去胚乳时必须小心防止次糊粉层的胚乳细胞壁过多地随面粉分离出去.1.1.2 研磨燕麦粉燕麦→清理→研磨→燕麦麸皮用布勒试验磨粉机装置对燕麦进行研磨,制成60%的燕麦粉和40%的燕麦麸皮,麸皮中富集β-葡聚糖.1.2 燕麦麸中可溶性膳食纤维(β-葡聚糖)的提取工艺燕麦麸→粉碎→过筛(60目)→加水搅拌提取(调pH9.0,70℃)→离心收集上清液→去蛋白(搅拌下调pH至4.5并静置)→离心收集上清液→醇析(调pH至7.0,80%酒精沉淀)→离心收集沉淀,干燥→β—葡聚糖粗品提取后的物质溶于水,不溶于乙醇.故可以用乙醇进行醇析.1.3 可溶性膳食纤维的定测方法实验中使用可溶性膳食纤维的测定方法.1.4 β-葡聚糖的测定方法:50mg试样中加入1m180%酒精润湿,之后再加入20m1醋酸钠缓冲液(pH5.5),沸水浴溶解;取出后50水浴中恒温10min,加入40Uβ—葡聚糖酶反应1h;冷却到室温,定容至100m1,取0.1m1(两份),加入0.2Uβ—葡萄糖苦酶,50℃反应10min;葡萄糖氧化酶法测定葡萄糖含量,推算β—葡聚糖含量,由此求得葡聚糖纯度.2 实验结果分析2.1 各因素对β—葡聚糖提取率的影响2.1.1 粉碎粒度对提取率的影响麸皮粒度对提取率有一定的影响,粒度越大,大部分β—葡聚糖尚被颗粒所包裹,不能被提取出来;但粒度太小,澄清困难,粗品中淀粉含量多,色泽不佳.故选择其粒度为40～60目.2.1.2 料水比对提取率影响根据液固萃取基本理论,增大提取液的量将有利于溶质的溶出.但过大的液固比对实际生产过程来说是没有意义的,不仅增加水的消耗及后续的浓缩成本,而且容易导致加工过程中溶质的丢失.本实验研究60℃,pH9.0,提取时间1h条件下,料水比在1:9—1:21之间提取情况.料液比1:91:121:151:20得率3.13.33.43.52.1.3 提取温度对提取率影响液固比,pH,提取时间分别固定为15,7.0,1h,研究提取温度的变化对提取率影响.温度40506070得率1.52.53.24.22.1.4 pH对提取率和色泽的影响在50℃下提取1h,液固比为15的条件下研究pH对提取率影响一般在稀碱条件下进行提取,这是由β—葡聚糖本身的碱溶性质决定的.随着pH的升高,提取率也增加,同时提取液颜色也逐渐加深. 选择PH值为9.02.1.5 蛋白的去除麸皮中存在大量蛋白会造成制品纯度不高,选择等电点沉淀法去除蛋白.在搅拌下调pH至4.5并静置,用离心法去除沉淀.2.2 粗品的纯化2.2.1 淀粉的检测准确称取NSP样品0.1g,加水定容至100ml,取一滴于白瓷扳上,加碘液1滴,如碘液不显蓝色,表明样品中不含淀粉,可直接进行纯化.若碘液呈显蓝色,则表明混有淀粉,需进行纯化预处理.2.2.2 纯化的预处理由于在热水浸提过程中,随着淀粉在提取液中的糊化,导致它和多糖一起提取出来,因此有必要在制备过程中用酶法除去淀粉.淀粉的去除效果以碘液与提取液反应所产生的颜色变化作为评判标准,颜色越浅表示淀粉残余含量越低,若无颜色变化,即可认为淀粉已水解完全.将提取液用O.1mol/L Na0H调pH至5.5～6.O,于恒温水浴上加热至92℃,加lml α-淀粉酶溶液恒温酶解,并经常搅拌,酶解过程中淀粉检测,直至没有蓝色为止.二,β-葡聚糖的功能性1,β一葡聚糖降血糖功能:研究结果表明:用含5%燕麦可溶性膳食纤维饲料喂养的实验组大鼠,其血糖含量明显低于对照组,仅为对照组的68.9%.该结果与国外文献相关报道一致.该结果表明:NSP是莜麦中降低血糖的主要有效成份之一,它能使高血糖大鼠体内血糖明显降低.该结果也为阐明莜麦血糖指数最低的原因提供了有益的参考:由于莜麦中所含的NSP是富强粉的9.0倍,大量NSP的存在而使得莜麦粉的血糖指数很低oNSP降低血糖的原因可能是因为NSP的存在增加了胃内容物的粘滞性,使得胃排空延迟,从而防止了爱后血糖急剧上升,同时可镕性膳食纤维进人小肠,又使小肠内不搅水层加厚而降低了糖的吸收,因此阳P具有降低血糖的功能.2 β一葡聚糖降血脂作用β一葡聚糖对高血脂人群有明显的降低胆固醇作用. 可以用四种代谢机制来解释这一作用结果:(1)这种可溶性淀粉在肠道内与胆酸结合,使循环至肝的胆酸量减少.这样,可促使胆固醇分解胆酸,来满足内源代谢和循环的需要.只有一小部分胆固醇与胆酸结合随粪便一起排外,所以,经粪便排除并不是降低胆固醇的主要原因.(2)可溶性淀粉在肠内微生物菌丛的作用下发酵产生短链脂肪酸(SCFAs)——乙酸,丙酸和丁酸.这些SCFAs经过门静脉被吸收,通过抑制HMG—CoA(胆固醇生物分解作用的限速酶)的活力,可以阻止肝胆固醇的合成,提高LDL—C的分解作用.但是,据最新研究结果表明.只有SCFAs之丙酸有作用.(3)可溶性淀粉可以减缓胃的排空,这样可以减少由于多食引起的血中胰岛素的提高.这一作用可以减少通过HMG—COA合成肝胆固醇.(4)燕麦可溶性淀粉可提高肠道内粘度,从而抑制膳食中脂肪的吸收,其中包括胆固醇.当粘度增加后,食物含有过量的水,从而减缓了其运动速度.植物蛋白质提取的三种protocols1. TCA/丙酮法：（1）取4g果肉，用液氮在研钵中将其研磨成粉。
谷物β-葡聚糖测定方法研究进展
doi ： 10.7606/j.issn.l 009-104 1.2021.09.08麦类作物学报 2021,4 1 (9):1 1 16— 1 123Journal of Triticcac Crops网络出版时间=2021-09-09网络出版地址:https ：//kns. cnki. nct/kcms/dctail/6 1. 1359. s. 20210909. 0933. 004. html谷物卩-葡聚糖测定方法研究进展李丹青1,张凯龙2,闫金婷3,胡新中2,董锐2,闫喜梅2(1.商洛学院，陕西商洛726000； 2.陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安710119；3.西安市农产品质量安全检验监测中心，陕西西安710077)摘 要：谷物供葡聚糖具有多种生理活性，在食品等领域广泛应用.如何快速、准确、经济地检测供葡聚 糖含量已成为燕麦、大麦等谷物产业亟需解决的问题.目前，谷物供葡聚糖的检测方法主要有酶法、色谱法、 刚果红法、荧光法、粘度法、近红外法等，各方法采用不同的原理，在准确度、检测效率、检测成本等方面均有所差异.其中，酶法测定结果准确度高，已被开发成试剂盒并成为谷物伕葡聚糖的标准检测方.法，但是高纯度酶价格昂贵；近红外法检测简单快捷，可大批量检测样品，甚至可以选用全谷物籽粒进行无损检测，然而该方法在建立时需要大量已知含量的样本确定定量模型.本论文综述了当前谷物供葡聚糖的检测原理、检测方法的优缺点和相关标准.关键词：谷物；-葡聚糖；检测方法中图分类号:S512. 1 :S330文献标识码：A 文章编号：1009-104 1 (2021 )09-1 1 1608Review of Cereal p-Glucan Determination MethodsLI Danqingi ,ZHANG Kailon g 2 ,YAN Jintin g 3,HU Xinzhong ,DONG Rui 2 ,YAN Ximei 2(1. Shangluo University,Shangluo ,Shaanxi 726000,China ； 2. College of Food Engineering and NutritionalScience .Shaanxi Normal University,Xi'an,Shaanxi 710119 ,China ； 3. Testing & Determination Centre of Agricultural Products Quality Safety of Xi'an City, Xi'an,Shaanxi 710077, China)Abstract : Cereal 0-glucan has various physiological activities and is widely applied in food and otherfields. How to quickly ,accurately and economically determine p-glucan content, has become an urgent,issue in cereal industry such as oat. and barley. At present.? the determination methods of cereal p-glu-can mainly contain enzymatic method , chromatographic method , Congo red method , fluorescencemethod , viscosity method,NIR method, etc. There are differences in their principles ? with diversified accuracy, determination efficiency , and cost. Among them , enzymatic method has the highest, accura cy. It. has been developed into commercial assay kit and has become the standard method for the deter mination of cereal p-glucan. However , the enzymes with high purity are expensive. NIR method is easy and quick,and is able to detect, samples in large quantities ?which can even achieve non-destructive tes ting by using whole grains. However this method requires a large nllmbe- of samples with known p-glucan content, to establish the quantitative model. This article summarizes the current, determination principles ,pros and cons ,as well as relevant, standards for each determination method of cereal p-glu-can.Key words ： Cereal ； p-glucan ；Determination method收稿日期：2021-01-19 修回日期:2021-02-13基金项目：陕西省重点研发计划项目(2019ZDLN04-04)；农业部现代产业技术体系项目(CAR&07-E1)；陕西省谷物科学国际联合研究中心项目(2019GHJD-15)第一作者 E-mail ： 5 9 7328195 @ qq. com通讯作者：胡新中(E-mail ： hxinzhong@snnu. )第9期李丹青等：谷物|3-葡聚糖测定方法研究进展-1117-卜葡聚糖是由-葡萄糖苷键连接D-葡萄糖而成的非淀粉多糖，在自然界中广泛存在.其按结构可分为（3-1,3-葡聚糖、-1,3-1,6-葡聚糖和-1, 3-1,4-葡聚糖，主要来源有谷物、细菌和真菌［］.在众多来源中，谷物-葡聚糖由于其丰富、安全、可靠的来源以及优良的理化特性成为研究焦点.谷物-葡聚糖具有多种生理功能和作用.它可以调节血糖水平，预防二型糖尿病3］降低血清胆固醇水平，预防心血管疾病［56］；平衡肠道菌群，预防结肠癌调节血压［0］和增强免疫细胞活性［1］.此外，谷物-葡聚糖还可作为添加剂应用于乳制品、冰淇淋等食品生产，改善这些产品的感官品质［1213］.当前，谷物卜葡聚糖的检测方法主要依靠酶法.此外，研究人员基于3葡聚糖的特性还开发了荧光法［5］、粘度法皿等方法.不同的检测方法在成本、检测结果准确度和检测效率等方面存在差异,因此适用于不同的谷物产品或检测需求.作为一种重要的膳食纤维，（-葡聚糖的检测在谷物尤其是大麦和燕麦的育种、加工和产品开发等方面都被十分重视［1718］.开发经济、快速、准确、可大批量检测的方法已成为燕麦和大麦产业亟需解决的问题.本文综述了当前谷物卜葡聚糖的检测原理、相关方法和标准，以期为准确检测谷物3葡聚糖含量、开发特定检测需求的方法等提供参考.1谷物伕葡萄糖的结构谷物3葡聚糖来源广、含量高、分子量大，是一种优良的水溶性膳食纤维［9］.作为一种植物细胞壁成分，-葡聚糖可以与荧光染料结合显色,因此采用荧光染色技术可以观察到它在谷物籽粒中的分布［2022］.燕麦和大麦是最常见的谷物3葡聚糖来源,小麦和黑麦中含有一定的忻葡聚糖［23］.与细菌和真菌-葡聚糖不同，谷物卜葡聚糖由-1,3键和-1,键混合连接而成，是一种线性多糖.其中,1,键连接D-葡萄糖单体形成纤维糖单元,而-1,3键再将这些纤维糖单元连接形成-葡聚糖.卜1,3键的存在可以有效避免分子紧密堆积并且使其具有一定的水溶性，因此（3-1,3与-1,4键的比例、纤维三糖和纤维四糖的比例等因素会对-葡聚糖的理化特性造成影响［324］.在不同的基因型和环境下，-葡聚糖在谷物中的含量和结构会有所差异（表1）大麦和燕麦中-葡聚糖的含量较高，分别占籽粒干重的2.2%〜&8%和1.73%〜5.70%；而小麦和黑麦中-葡聚糖含量分别为0.38%〜0.64%和1.4%〜2.6%［526］此外，谷物-葡聚糖分子内纤维三糖和纤维四糖的比例、-1,键与-1,4键的比例、分子量等会存在一定的差异.例如，燕麦-葡聚糖的分子量较高，为180〜850kDa［7］,而黑麦忻葡聚糖分子量仅为21kDa［8。
β-葡聚糖的营养健康功能研究进展
β-葡聚糖的营养健康功能研究进展
郭瑞;周爽;王文秀;宁方杰;李青原;刘志刚
【期刊名称】《粮油食品科技》
【年(卷),期】2023(31)1
【摘要】近年来,β-葡聚糖因其显著的生理学活性和健康特性,受到了各相关领域的广泛研究。
β-葡聚糖存在于青稞、大麦、燕麦等天然植物及酵母、细菌、真菌等微生物中,是一种高营养价值的可再生多糖。
因其来源广泛而具有的不同物理性质,也影响着β-葡聚糖在多种生物活性功能领域的开发应用。
从不同来源的β-葡聚糖及构效关系入手,归纳了其在消化系统、神经系统、免疫系统等方面的研究现状,发现β-葡聚糖具有调控糖脂代谢紊乱、提高机体免疫力、改善脑功能、调节肠道菌群等特殊生理活性,可作为膳食补充剂与功能因子干预调节机体健康,在保健品研发等领域具有广阔的应用价值和前景,为β-葡聚糖的进一步开发利用提供理论参考和科学依据。
【总页数】7页(P33-39)
【作者】郭瑞;周爽;王文秀;宁方杰;李青原;刘志刚
【作者单位】西北农林科技大学食品科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS241
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3.螺旋藻的营养健康功能及在食品中应用研究进展
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燕麦中β-葡聚糖的含量及相对分子质量测定方法的研究进展
农产 品加 工 ・ 刊 学
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文章编号 ：１７ — ６ ６（０ ８ １— ０ ６ ０ ６ １９ ４ ２ ０ ） ０ ０７ — ３
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燕 麦是 谷物 中最 好 的全价 营养食 品 ，它 除 了富含 蛋 白质 、不 饱 和脂肪 酸 、矿物 质 和各种 维生 素外 ，其 中 最 引 人 注 目 的 是 燕 麦 中 含 有 丰 富 的 Ｂ一葡 聚 糖ｆ １ ］ 燕 麦 中 的 Ｂ一葡 聚 糖 是 由吡 喃 型葡 萄糖 单 元 ，且 通 过 １ ３和 ｌ４糖 苷 键 连 接 而 成 的 非 淀 粉 黏 性 多 — 一
燕麦 中 ｐ一葡聚糖 的含 量及 相对分 子质量 测 定 方 法 的研 究进 展
段 中华 ，乔有 明 ，朱海梅 ，王振群
（ 大学 生物科学系 ，青海 西宁 青海 ８０１） １０ ６
摘要 ：阐述 了燕麦 中 Ｂ一葡聚糖的含量及相对分子质量测定方 法的 国内外研究动 态和研究成果 ，其中包括对 Ｂ 一葡 聚糖含量的测定方法 （ 测定 法 、荧光 法 高效 液相色谱法 、刚果 红分光光度 比色法）的研究 ，以及 对 Ｂ一葡聚糖 酶
燕麦β-葡聚糖降血糖性能研究进展
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GI)、餐后血糖、空腹血糖和 α
Ｇ淀粉酶 活 性 等 方 面 阐 述 了 燕 麦 β
Ｇ葡 聚 糖 降 血 糖 的 功 效,进 而 介 绍 了
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Ｇ葡聚糖的结构因素———分子量和含量,以及食品加工过 程 对 其 降 血 糖 功 效 的 影 响,最 后 综 述 了 燕 麦 β
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葡聚糖几种可能的降血糖机制,以期对后续研究提供参考.
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燕麦 β
Ｇ葡聚糖降血糖性能研究进展
朱 婷,谢 晶,邵则淮,甘建红,李晓晖,薛 斌,孙 涛
(上海海洋大学食品学院,上海 ２０１３０６)
摘 要:本文从三个方面综述了燕麦 β
β-葡聚糖酶的研究进展及在饲料方面的应用
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图 一１ Ｂ一葡聚 糖结 构 ２ Ｂ一葡聚 糖酶 的组成 、 用方式 作
１ 所示－ 。大麦 ｐ一 ２ Ｊ 葡聚糖约含 ７ ％Ｂ一（ ，） ０ １４ 糖苷键和 ３ ％Ｂ一（ ，） ０ １３ 糖苷键 ， 一般分为水溶
中相应糖苷键之 比为 １４ ２３ ：． ｌ 。大麦 中的 Ｂ一 Ｊ 葡聚糖在细胞壁 中是不溶 的， 而且粘度很大 ， Ｊ 在啤酒酿造过程 中会影 响麦汁过滤速度及 啤酒 的质 量 ， 在麦 类 饲料 工 业 中是 一 种抗 营 养 因子 ，
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燕麦β－葡聚糖生理功能研究进展Studyprogressonthephysiologicalfunctionsofoatβ-glucan申瑞玲程珊珊SHENRui-lingCHENGShan-shan（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002）(SchoolofFoodandBioengineering,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou，Henan450002,China)摘要：燕麦β-葡聚糖是一种存在于燕麦麸中的非淀粉多糖，具有重要的生理功能。本综述了燕麦β-葡聚糖在降血脂、调节血糖、促进肠道益生菌增值及预防结肠癌、免疫调节等方面的功能。这些生理功能的研究证明了燕麦β-葡聚糖具有的营养价值，是食品工业中的一种重要的功能成分。关键词：燕麦β-葡聚糖；生理功能Abstract：Oatβ-glucanisoneofthemainnon-starchpolyscarridesofoatbranandhasvitalphysiologicalfunctions.Inthispaper,thebiologicaleffectsonloweringofbloodlipids，regulationofbloodglucoselevels，promotionofthegrowthofbeneficialgutmicrofloraandreductioninriskofcolorectalcancer，modulatingtheimmunityofoatβ-glucanwerereviewed.Thestudiesclearlydemonstratedthepotentialnutritionalbenefitsandoatβ-glucanshouldberegardedasanimportantfunctionalingredientforthecerealfoodsindustry.Keywords:Oatβ-glucan；Physiologicalfunctions——————————————基金项目：国家自然科学基金项目（项目编号：20776135）作者简介：申瑞玲（1967-），女，郑州轻工业学院食品与生物工程学院教授。E-mail：shenruiling2002@yahoo.com.cn收稿日期：2007-08-28
随着生活水平的提高，人们对合理的膳食结构予以了极大的关注。燕麦由于富含有蛋白质、不饱和脂肪酸、膳食纤维以及多种微量营养素，近年来，用于食品的比例大大增加。国内外许多研究证明：燕麦具有重要的营养保健作用，经常食用燕麦可有效降低血清胆固醇、甘油三酯和血清低密度脂蛋白胆固醇水平；燕麦也是糖尿病患者的理想食品；燕麦还具有改善肠道功能、抗肠癌等多种功能。燕麦的这些保健作用，主要是由于其中富含的生物活性多糖β-葡聚糖[1]。燕麦β-葡聚糖主要存在于糊粉层和亚糊粉层的细胞壁中，是一种由均一的D-吡喃葡萄糖单位通过β-（1→3）和β-（1→4）糖苷键连接成的线性大分子黏性非淀粉多糖，近年来国内外对燕麦β-葡聚糖的提取、结构、理化性质、生理功能等方面进行了大量的研究，这些研究对了解燕麦β-葡聚糖的营养功能和进行燕麦β－葡聚糖功能食品研发都起着主要作用。1降低血清胆固醇减少心血管疾病的发生1997年美国食物与药物管理局（FDA）建议每天食用3g以上含燕麦β-葡聚糖的食品，具有降低胆固醇和预防心血管疾病的作用，并允许在食品上明确标识[2]。近年来，国内外许多研究报道了燕麦β-葡聚糖及其富含燕麦膳食纤维的组分降血脂的功效，主要集中在将含有β-葡聚糖的燕麦麸皮、燕麦片、面包、饼干等食品给予试验动物（大鼠、仓鼠、家兔等）以及给予高血脂人群或健康人群来考察对脂代谢的影响效果并进行机理探索。燕麦降血脂的效果在于可溶性膳食纤维和β-葡聚糖的含量。Davidson研究表明：高胆固醇血症患者食用含3.6，4.0，6.0g/dβ-葡聚糖的燕麦片或饼干6周后血清低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量明显降低[3]；每天服用含2.1gβ-葡聚糖的燕麦提取物可以使总胆固醇（TC）下降9.5%[4]；给大鼠饲喂高脂和燕麦麸混合饲料3周可使血清TC下降51.5%，而使低密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）含量略有升高(13.9%)，同时降低大鼠肝脏重量，说明燕麦麸膳食纤维具有降血脂和促进肝脏脂肪代谢的作用[5]；Inglett等在高胆固醇症小鸡试验中也证实了燕麦β-葡聚糖可以明显降低血浆TC和LDL-C的含量，增加HDL-C的水平[6]；Brown通过对可溶性膳食纤维降血脂临床试验的研究，认为燕麦可溶性膳食纤维的摄入量和LDL-C与TC的降低呈正相关[7]；Branten确定燕麦中降低血清胆固醇水平的有效成分是其中的可溶性膳食纤维β-葡聚糖[8]。裸燕麦粉也能够抑制血脂升高，这主要和其中非淀粉多糖含量有关，非淀粉多糖具有一定的抗动脉粥样硬化作用[9]；直接将水提取的燕麦β-葡聚糖以低、中、高剂量（133，266，533mg/kg.d）灌胃给予大鼠，结果高剂量燕麦β-葡聚糖能显著降低高脂血症大鼠血清TC和LDL-C，显著升高HDL-C[10]。燕麦β-葡聚糖降血脂的效果和其黏性以及分子大小有关，黏性的β-葡聚糖能够妨碍膳食胆固醇的吸收，抑制胆酸盐的再吸收，增加其排出。而β-葡聚糖的粘性和分子量呈正相关。经β-葡聚糖酶处理后的燕麦麸由于黏性下降，因此对肝胆固醇水平影响较小[11]。分子量为1.2×106的燕麦β-葡聚糖具有显著的降血脂作用[12]。一般认为，燕麦β-葡聚糖分子量太小，由于黏度低，起不到降血脂的作用，但Kerckhoffs发现分子量小于1.0×105的β-葡聚糖也可以降低血脂[13]；Frank同样发现不同分子量大小的燕麦β-葡聚糖降血脂作用相同[14]。因此，单从燕麦β-葡聚糖的分子量大小并不能解释其降血脂的作用，β-葡聚糖分子大小和血脂降低的相关性还有待进一步研究证实。食品基质、加工因素等能够影响β-葡聚糖降血脂的效果，Maier比较了不同加工方式的燕麦类食品对高脂血症患者血脂水平的影响，结果食用燕麦麸松饼可以升高血清LDL-C，而其它燕麦麸、燕麦麸快熟片却导致血清LDL-C降低[15]； nning研究发现中度高胆固醇症病人摄食750mL/d含燕麦β-葡聚糖的牛奶5周后，血清LDL-C水平下降[16]；燕麦麸挤压以后，膳食纤维和β-葡聚糖含量提高，结合胆酸的能力增加，体外发酵产生的短链脂肪酸（SCFA）浓度增加，提高了生理活性[17]。因此，从以上研究分析，燕麦β-葡聚糖能够增加了胆固醇和胆汁酸的排出，抑制肝脏中胆固醇和甘油三酯的沉积，具有降血脂、抗动脉粥样硬化和减少心血管疾病的发生的作用。但燕麦β-葡聚糖降血脂的有效分子大小、黏度、作用机理以及剂量和食物或补充剂的给与形式等还有待于进一步深入研究。2对血糖的调节作用与其它食物相比，燕麦是一种低血糖指数食品，食用燕麦面及其加工食品是我国糖尿病控制血糖的传统方法。除了燕麦面粉外，国内外研究报道还集中在将含有β-葡聚糖的燕麦麸、燕麦提取物等给予试验动物、糖尿病的人群、高胆固醇血症人群及健康人群来考察它们对血糖调节的影响效果。大鼠连续14d腹腔注射200mg/kgbwβ-葡聚糖，血清胰岛素和C肽含量较治疗前明显增高，且受损胰岛细胞有明显好转迹象，胰岛bcl-2基因表达增强，p53基因表达受抑，β-葡聚糖对大鼠受损的胰岛细胞有一定修复作用；体外试验表明:燕麦β-葡聚糖对淀粉酶的酶水解作用有一定抑制能力。β-葡聚糖可通过抑制体内酶水解能力、增加小肠平滑肌蠕动的频率和幅度提高食物在小肠内的推进速度，使机体糖吸收能力降低[18]。研究不同剂量燕麦β-葡聚糖对模型小鼠糖代谢及胰岛素抵抗的影响，发现燕麦β-葡聚糖可以降低小鼠的空腹血糖，降低血液中果糖胺，乳酸的含量，抑制糖异生，达到稳定血糖的作用，并具有保护胰岛β细胞功能，刺激胰岛素分泌，促进肝、肌糖原合成，抑制肠道内二糖酶的活性，从而改善小鼠的糖代谢紊乱情况[19]。燕麦β－葡聚糖降血糖有关的因素可归纳为：①燕麦β-葡聚糖的高粘性影响了糖的吸收。Jenkins等报道燕麦胶可以降低健康成人（预先饮用葡萄糖溶液）的血糖和胰岛素水平，这可能是由于含燕麦胶溶液的粘性具有延迟胃排空或小肠吸收的特性，从而降低血糖反应[20]；Wood等发现燕麦胶可以减少餐后血糖的增加幅度；将燕麦麸的提取物燕麦胶（含80%β-葡聚糖）给予健康人群，发现健康人群在服用50g葡萄糖后再食用14.5g富含β-葡聚糖的燕麦胶，可以显著降低血糖和胰岛素浓度。他们认为这可能与燕麦胶的高粘性延迟食物吸收有关，但具体的机制还不清楚[21]；β-葡聚糖的粘度、服用剂量对健康人体血糖和胰岛素水平的影响的研究发现它们之间存在着显著的线性相关，β-葡聚糖的黏性和其浓度及相对分子质量大小有密切相关性，在分子量8×105～1×105g/mol时β-葡聚糖对血糖的影响最大[22]。②燕麦降血糖的作用与所食用日粮中总膳食纤维的含量有关。比较3种谷物麸皮对葡萄糖代谢的影响，发现每天食用含11.8g燕麦膳食纤维的面包或松糕对轻度高胆固醇血症男子空腹血糖与胰岛素水平没有明显影响[23]；每天服用30g不溶性燕麦纤维对空腹血糖浓度、糖尿病代谢具有有益的作用；给予中度高胆固醇血症人群可溶性燕麦提取物，添加1%或10%的β-葡聚糖均可以改善血糖与胰岛素反应[24]；给2型糖尿病人早餐中加入4,6.4,8gβ-葡聚糖，与进食普通早餐的病人相比，餐后血糖分别下降38%、42%、67%[25]。这些研究都表明:燕麦对血糖的调节与其中所含有的水溶性和水不溶性膳食纤维的量有很大关系。比较2种水不溶性膳食纤维（IDF）和4种水溶性膳食纤维（SDF）体外降血糖作用的效果，发现IDF降血糖效果没SDF显著，SDF增加了能够形成黏团，妨碍了葡萄糖的扩散，使可利用葡萄糖浓度下降[26]。③在