不同醇沉分级小麦麸皮水溶性阿拉伯木聚糖结构和功能性鉴定
:阿拉伯木聚糖（AX）是谷物细胞中主要的高分子聚合物，也是非淀粉多糖（NSP）的重要组成之一，小麦麸皮中富含AX，其中水溶性阿拉伯木聚糖（WEAX）可显著提高面粉的物理特性，改善面团品质。中国是产小麦大国，小麦麸皮的合理利用成为一个具有深远意义的研究课题。本课题以小麦麸皮为原料，采用不同醇沉梯度提取得WEAX样品，并分析研究30%、40%、50%、60%梯度醇沉提取的WEAX样品的结构和功能特性，探究不同醇沉浓度的提取条件对小麦麸皮阿拉伯木聚糖纯度、取代形式、单糖组成、分子量及热特性的影响。结果表明，不同醇沉梯度提取得到WEAX的结构和功能特性存在差异。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
1 材料与方法 3
1.1 实验材料与设备 3
1.1.1 试验材料 3
1.1.2 试验试剂 3
1.2 试验方法 3
1.2.1 WEAX的提取与纯化 3
1.3 测定指标 4
1.3.1 WEAX的结构测定 4
1.3.2 WEAX的功能性测定 5
1.4 统计分析 5
2 结果与分析 5
2.1 WEAX的结构 5
2.1.1 WEAX的分子量 5
2.1.2 WEAX的单糖组成 6
2.1.3 WEAX的阿魏酸含量 8
2.1.4 WEAX的取代形式 9
2.2 WEAX的功能性分析 10
2.2.1 WEAX的热特性分析 10
3 讨论 10
4 总结 12
致谢 13
参考文献 13
不同醇沉分级小麦麸皮水溶性阿拉伯木聚糖结构和功能性鉴定
引言
小麦是我国重要的粮食作物，近年来我国小麦年产量稳定在1.1亿吨左右，居世界第一。小麦麸皮作为小麦加工主要副产物，占加工总量的20%，高达2000多万吨[1]。目前，小麦麸皮的主要用途是作为动物饲料，并运用在制醋、酿酒、酱油等传统工业， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
小麦麸皮并未得到充分利用[2,3]。小麦麸皮含有丰富的维生素、矿物质和蛋白质等多种物质，膳食纤维含量也十分丰富，并且具有重要的营养生理学功能，因此小麦麸皮的合理开发利用引起了广大关注[47]。根据国家调整农业结构和农业的综合开发政策,大力开展农产品的深加工,是增加农业收入的重要方面，深入开发麸皮的综合利用,会带来巨大的经济社会效益。
上世纪，谷物化学家从面包专用粉中分离出一种高粘度非淀粉多糖，其主要由木糖和阿拉伯糖等五碳糖组成，于是将其归入戊聚糖[8]。如今根据分子构成来对这种多糖进行命名，由其得阿拉伯木聚糖（AX）[9]。小麦籽粒中AX总含量在4%到8%之间，在胚乳或面粉中约1.5%到2.5%，而麸皮中AX含量高达20%到25%[10，11]，麸皮中相对丰富的AX含量也是研究者对麸皮中戊聚糖关注的原因之一。除小麦部位的不同阿拉伯木聚糖含量存在差异外，不同品种的小麦对其含量也有影响[12]，因此本实验研究的基础是确保样品来源的统一。对于AX的研究，国外早在1972年就已展开[13]。根据溶解性可分为水溶性阿拉伯木聚糖（WEAX）和水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)[14]。根据国内外已有研究表明，AX对面制品加工品质具有影响，其中，WEAX对面制品的品质具有积极的改善作用，而WUAX对面制品品质普遍具有消极作用[15]，基于对面制品品质的改善立意出发，本课题研究小麦麸皮中提取的WEAX的结构和功能特性，为WEAX对面制品的影响研究提供更多理论依据。
小麦麸皮中AX分子量大小与小麦品种有关，同时与小麦的基因类型、分子链长以及分子量测定方法等均有关。1951年，Perlin A S[15]从面粉中分离出一种水溶性多糖，其结构是βD吡喃木糖残基（Xyl）经β(1→4)糖苷键连接从而形成阿拉伯木聚糖的主链，αL呋喃阿拉伯糖基（Ara）通过12,13,15键与木聚糖主链连接，从而形成其侧链连接，以2个或2个以上单糖分子形式存在，一般取代Xyl的C(O)2或者C(O)3位，也可同时取代，因此，小麦AX具有四种不同的结构，即无取代AX、单取代C(O)2位AX、单取代C(O)3位AX以及双取代C(O)2、C(O)3位AX[1620]（见图11）。此外，半乳糖、葡萄糖醛酸也可作为侧链取代基[21,22]。少量的单体或二聚体阿魏酸可通过酯键与阿拉伯糖残基的C(O)5位相连，并且对AX功能特性有重要影响[23,24]。郑学玲[36]研究表明，AX组分中有一定比例的阿魏酸。连接在木糖的C3位上时，阿魏酸可能与阿拉伯木聚糖发生共价连接现象。阿魏酸二聚体可使得单个AX线性分子与另一个AX相连接从而形成分支，这可能是使AX链延长具有不确定性的原因。
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图11 AX基本结构
Figure 11 Basic structure of AX
Izydorczyk[25]等人研究表明AX结构参数与特性粘度之间存在关系， Ara/Xyl（A/X）比值高，阿魏酰含量高而双取代Xyl残基少，并且Izydorczy等人把面粉的粘度归功于水溶性阿拉伯木聚糖和阿拉伯半乳糖多肽，但WEAX的粘度高于阿拉伯半乳糖多肽15倍之多，因此得出决定面粉的粘度的主要因素是阿拉伯木聚糖，同时阿魏酸的交联增大了戊聚糖的分子量和构象，对面粉的粘度也会产生影响[26]。AX在面粉中含量较低，约占面粉干质量的1.5%3.0%，但其吸水量占到了面粉总吸水量的20%30%[27]，面粉中戊聚糖的分子量大小和数量决定了戊聚糖对面粉吸水率的影响程度[28]。Biliaderis[29]研究发现戊聚糖的氧化交联反应能进一步提高戊聚糖持水能力，但过度交联反而使得聚合物膨胀吸水受到限制，戊聚糖的持水能力下降。杨莎[42]就以上理论对AEAX面筋体系进行升温流变实验，在面团体系中添加质量分数为2%的相对分子质量的AEAX，结果比未添加AX的面团体系变性温度有所提高，这是因为高聚物AX由于其较长的分子链与较高的分支程度，从而占据了面团体系中一部分空间，使得蛋白质分子之间的交联作用受到阻碍。以上研究均表明了WEAX的结构对其性质有重要影响，因此研究多糖分子结构和功能特性之间的关系对其应用生产具有深远的意义。
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摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
1 材料与方法 3
1.1 实验材料与设备 3
1.1.1 试验材料 3
1.1.2 试验试剂 3
1.2 试验方法 3
1.2.1 WEAX的提取与纯化 3
1.3 测定指标 4
1.3.1 WEAX的结构测定 4
1.3.2 WEAX的功能性测定 5
1.4 统计分析 5
2 结果与分析 5
2.1 WEAX的结构 5
2.1.1 WEAX的分子量 5
2.1.2 WEAX的单糖组成 6
2.1.3 WEAX的阿魏酸含量 8
2.1.4 WEAX的取代形式 9
2.2 WEAX的功能性分析 10
2.2.1 WEAX的热特性分析 10
3 讨论 10
4 总结 12
致谢 13
参考文献 13
不同醇沉分级小麦麸皮水溶性阿拉伯木聚糖结构和功能性鉴定
引言
小麦是我国重要的粮食作物，近年来我国小麦年产量稳定在1.1亿吨左右，居世界第一。小麦麸皮作为小麦加工主要副产物，占加工总量的20%，高达2000多万吨[1]。目前，小麦麸皮的主要用途是作为动物饲料，并运用在制醋、酿酒、酱油等传统工业， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
小麦麸皮并未得到充分利用[2,3]。小麦麸皮含有丰富的维生素、矿物质和蛋白质等多种物质，膳食纤维含量也十分丰富，并且具有重要的营养生理学功能，因此小麦麸皮的合理开发利用引起了广大关注[47]。根据国家调整农业结构和农业的综合开发政策,大力开展农产品的深加工,是增加农业收入的重要方面，深入开发麸皮的综合利用,会带来巨大的经济社会效益。
上世纪，谷物化学家从面包专用粉中分离出一种高粘度非淀粉多糖，其主要由木糖和阿拉伯糖等五碳糖组成，于是将其归入戊聚糖[8]。如今根据分子构成来对这种多糖进行命名，由其得阿拉伯木聚糖（AX）[9]。小麦籽粒中AX总含量在4%到8%之间，在胚乳或面粉中约1.5%到2.5%，而麸皮中AX含量高达20%到25%[10，11]，麸皮中相对丰富的AX含量也是研究者对麸皮中戊聚糖关注的原因之一。除小麦部位的不同阿拉伯木聚糖含量存在差异外，不同品种的小麦对其含量也有影响[12]，因此本实验研究的基础是确保样品来源的统一。对于AX的研究，国外早在1972年就已展开[13]。根据溶解性可分为水溶性阿拉伯木聚糖（WEAX）和水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX)[14]。根据国内外已有研究表明，AX对面制品加工品质具有影响，其中，WEAX对面制品的品质具有积极的改善作用，而WUAX对面制品品质普遍具有消极作用[15]，基于对面制品品质的改善立意出发，本课题研究小麦麸皮中提取的WEAX的结构和功能特性，为WEAX对面制品的影响研究提供更多理论依据。
小麦麸皮中AX分子量大小与小麦品种有关，同时与小麦的基因类型、分子链长以及分子量测定方法等均有关。1951年，Perlin A S[15]从面粉中分离出一种水溶性多糖，其结构是βD吡喃木糖残基（Xyl）经β(1→4)糖苷键连接从而形成阿拉伯木聚糖的主链，αL呋喃阿拉伯糖基（Ara）通过12,13,15键与木聚糖主链连接，从而形成其侧链连接，以2个或2个以上单糖分子形式存在，一般取代Xyl的C(O)2或者C(O)3位，也可同时取代，因此，小麦AX具有四种不同的结构，即无取代AX、单取代C(O)2位AX、单取代C(O)3位AX以及双取代C(O)2、C(O)3位AX[1620]（见图11）。此外，半乳糖、葡萄糖醛酸也可作为侧链取代基[21,22]。少量的单体或二聚体阿魏酸可通过酯键与阿拉伯糖残基的C(O)5位相连，并且对AX功能特性有重要影响[23,24]。郑学玲[36]研究表明，AX组分中有一定比例的阿魏酸。连接在木糖的C3位上时，阿魏酸可能与阿拉伯木聚糖发生共价连接现象。阿魏酸二聚体可使得单个AX线性分子与另一个AX相连接从而形成分支，这可能是使AX链延长具有不确定性的原因。
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图11 AX基本结构
Figure 11 Basic structure of AX
Izydorczyk[25]等人研究表明AX结构参数与特性粘度之间存在关系， Ara/Xyl（A/X）比值高，阿魏酰含量高而双取代Xyl残基少，并且Izydorczy等人把面粉的粘度归功于水溶性阿拉伯木聚糖和阿拉伯半乳糖多肽，但WEAX的粘度高于阿拉伯半乳糖多肽15倍之多，因此得出决定面粉的粘度的主要因素是阿拉伯木聚糖，同时阿魏酸的交联增大了戊聚糖的分子量和构象，对面粉的粘度也会产生影响[26]。AX在面粉中含量较低，约占面粉干质量的1.5%3.0%，但其吸水量占到了面粉总吸水量的20%30%[27]，面粉中戊聚糖的分子量大小和数量决定了戊聚糖对面粉吸水率的影响程度[28]。Biliaderis[29]研究发现戊聚糖的氧化交联反应能进一步提高戊聚糖持水能力，但过度交联反而使得聚合物膨胀吸水受到限制，戊聚糖的持水能力下降。杨莎[42]就以上理论对AEAX面筋体系进行升温流变实验，在面团体系中添加质量分数为2%的相对分子质量的AEAX，结果比未添加AX的面团体系变性温度有所提高，这是因为高聚物AX由于其较长的分子链与较高的分支程度，从而占据了面团体系中一部分空间，使得蛋白质分子之间的交联作用受到阻碍。以上研究均表明了WEAX的结构对其性质有重要影响，因此研究多糖分子结构和功能特性之间的关系对其应用生产具有深远的意义。
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