氣相色譜法分析豌豆粉渣中多糖的單糖組分

邢 麗，耿 越*

（山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東省動物抗性生物學(xué)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250014）

氣相色譜法分析豌豆粉渣中多糖的單糖組分

邢 麗，耿 越*

（山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東省動物抗性生物學(xué)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250014）

采用糖醇衍生化方法，運(yùn)用氣相色譜分析測定豌豆粉渣中多糖的單糖組分及各單糖的相對組成比例。結(jié)果表明：經(jīng)水洗處理的豌豆粉渣中各單糖的相對組成質(zhì)量比為鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖= 1.00∶92.00∶39.50∶21.80∶12.30；未經(jīng)水洗處理的豌豆粉渣中各單糖的相對組成質(zhì)量比為鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶68.86∶38.43∶25.00∶9.57。豌豆粉渣中多糖主要由阿拉伯糖和木糖組成，其中阿拉伯糖的相對含量為23.78%。

氣相色譜；豌豆粉渣；多糖；衍生化

食用豆類是人類三大食用作物之一，具有很高的營養(yǎng)價值和生理功能特性[1]，其 中關(guān)于綠豆、黃豆、黑豆功能性蛋白及其多糖的分析研究已有報道[2-7]，綠豆、黃豆豆皮多糖具有很好的體外抗氧化、體內(nèi)降血脂活性[8]，有關(guān)豌豆功能性蛋白的提取及活性研究近期也有很多[9-12]，但是對豌豆粉渣的多糖分析還未見報道。

豌豆（Pisum sativum）是世界各地廣泛種植的主要食用豆之一，1990年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO)生產(chǎn)年鑒統(tǒng)計世界干豌豆總產(chǎn)1 751.1萬 t[13]。豌豆可以作為蔬菜、糧食，并且具有一定的藥用價值，營養(yǎng)非常豐富，它富含維生素、礦質(zhì)元素、碳水化合物和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，每100 g豌豆中含有碳水化合物21.2 g、蛋白質(zhì)7.4 g，營養(yǎng)全面均衡[14-15]。以豌豆為材料制作的豌豆粉絲富含多種營養(yǎng)物質(zhì)及礦物質(zhì)，口感好、柔軟性強(qiáng)，具有很好的保健功能，我國年產(chǎn)豌豆粉絲達(dá)到5 000 t以上[16]，深受大家喜愛。

豌豆粉渣是粉絲廠的主要?dú)堅鼜U棄物，一般而言，僅豆皮就能占整豆質(zhì)量的8%～10%左右，然而目前國內(nèi)有關(guān)豌豆粉渣的開發(fā)和利用的研究較少，只是將豌豆粉渣用于飼料行業(yè)[17]，附加值不高。為擴(kuò)大豌豆粉渣的用途，本實(shí)驗(yàn)采用氣相色譜（gas chromatography，GC）法分析工廠經(jīng)傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的豌豆粉渣中多糖的單糖組分，以期為豌豆多糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豌豆粉渣 山東煙臺雙塔食品股份有限公司；吡啶、鹽酸羥胺（均為分析純） 天津廣成化學(xué)試劑有限公司；半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖（均為生物純）、醋酸酐、碳酸鋇（均為分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖醛酸（色譜純） 德國Fluka公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2014型氣相色譜儀、KB-5色譜柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm） 日本島津公司；FDU-1200冷凍干燥機(jī) 日本Eyela公司；ALC-210.3電子天平德國Startorius公司；TDZ4-WS低速自動平衡離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；SZ-97自動三重純水蒸餾器上海亞榮生化儀器廠；安瓿瓶 訂制。

1.3 方法

1.3.1 豌豆粉渣樣品處理

1.3.1.1 豌豆粉渣的水洗處理

稱取10 g豌豆粉渣溶于100 mL三蒸水中，60 ℃水浴處理30 min，過濾，用60 ℃預(yù)熱的三蒸水反復(fù)振蕩沖洗沉淀4 次，充分洗去表面附著的一些淀粉、蛋白等物質(zhì)，75 ℃烘干濾渣備用。

1.3.1.2 豌豆粉渣多糖水解

分別稱取水洗處理和未水洗處理的豌豆粉渣，移入安瓿瓶（每瓶4.0 mg）中，加入2 mL 0.25 mol/L 硫酸溶液封管，100 ℃水解4 h，冷卻后用碳酸鋇完全中和，沉淀過夜，4 000 r/min離心10 min，取上清液，凍干，得多糖水解樣品[18]。

1.3.1.3 豌豆粉渣多糖衍生化

準(zhǔn)確稱取凍干后的水解多糖10.0 mg，分別加入10.0 mg鹽酸羥胺，0.5 mL吡啶，振蕩溶解，移入安瓿瓶后封管，90 ℃水浴反應(yīng)30 min，冷卻至室溫后，加入0.5 mL醋酸酐，封管后于90 ℃水浴繼續(xù)反應(yīng)30 min，4 000 r/min離心20 min，反應(yīng)物直接GC分析[19-20]。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)單糖衍生化

準(zhǔn)確稱取各種標(biāo)準(zhǔn)單糖10 mg，衍生方法參照1.3.1.3節(jié)。

1.3.3 豌豆粉渣水解度的測定

準(zhǔn)確稱取豌豆粉渣m14.0 mg，移入安瓿瓶中，加入2 mL 0.25 mol/L硫酸溶液封管，100 ℃水解4 h，4 000 r/min離心20 min去上清液，取殘渣烘干稱質(zhì)量m2，平行測定3 次。按公式（1）計算水解度A。

1.3.4 GC條件

色譜柱：KB-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；程序升溫：120 ℃保持2 min以10 ℃/min升至180 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至200 ℃保持10 min，以10 ℃/min升至240 ℃保持10 min；檢測器：氫火焰離子化檢測器；檢測器溫度260 ℃；進(jìn)樣口溫度260 ℃；載氣（N2）流速1.2 mL/min，進(jìn)樣量1 μL；分流比30∶1[21]。

1.3.5 計算各單糖在總糖中的相對含量

根據(jù)出峰時間確定樣品中的單糖組成，樣品單糖峰面積根據(jù)面積歸一法計算豌豆粉渣多糖中各單糖的相對含量。

1.3.6 計算各單糖在豌豆粉渣中的相對含量

根據(jù)水解度A和各單糖在總糖中的相對含量am，計算各單糖組分在豌豆粉渣中的相對含量bm。

2 結(jié)果與分析

2.1 豌豆粉渣中多糖的單糖組成

單糖標(biāo)準(zhǔn)品混合樣的GC圖譜，除果糖外各單糖標(biāo)準(zhǔn)品得到較好地分離，如圖1A所示。制備糖醇乙酸酯衍生物時，果糖經(jīng)過還原可得到山梨醇和甘露醇的混合物，測定的結(jié)果容易導(dǎo)致色譜峰混亂，所以果糖組分不易定性分析，推測3.4～4.2 min范圍應(yīng)該是果糖降解物的峰[22]；由于豌豆粉渣表面可能附著淀粉和蛋白質(zhì)等雜質(zhì)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以實(shí)驗(yàn)比較水洗前后豌豆粉渣中各單糖的組分含量。水洗前后豌豆粉渣樣品中各單糖的GC圖譜，如圖1B和圖1C所示。經(jīng)過水洗處理和未經(jīng)水洗處理的樣品GC圖譜在單糖組成種類上差異不大，但是各單糖在總糖中的相對含量有差異，尤其是葡萄糖的含量減少4.4%。

圖1 單糖標(biāo)準(zhǔn)品混合樣（A）、未經(jīng)過水洗豌豆粉渣樣品中各單糖（B）和經(jīng)過水洗豌豆粉渣樣品中各單糖（C）的GC圖譜Fig.1 GC profiles of mixed monosaccharide standards (A), monosaccharides from native pea flour residue (B), and monosaccharides from water-washed pea flour residue (C)

2.2 豌豆粉渣多糖中的單糖組成及比例

表1 豌豆粉渣多糖中單糖的相對含量Table 1 Relative contents of monosaccharides in polysaccharides from pea flour residue

由表1可見，豌豆粉渣可水解多糖中阿拉伯糖的含量最高，水洗處理前后阿拉伯糖分別占48.20%和55.20%。水洗處理的豌豆粉渣中各單糖的組成質(zhì)量比為鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶92.00∶39.50∶21.80∶12.30；未經(jīng)水洗處理的豌豆粉渣中各單糖的組成質(zhì)量比為鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶葡萄糖∶半乳糖= 1.00∶68.86∶38.43∶25.00∶9.57。

2.3 各單糖組分在豌豆粉渣中的相對含量

未經(jīng)水洗處理的豌豆粉渣水解度為（49.33±0.496 3）%，水洗處理的豌豆粉渣水解度為（43.31±0.437 9）%。換算為各單糖組分在豌豆粉渣中的相對含量見表2。

表2 各單糖組分在豌豆粉渣中的相對含量Table 2 Relative contents of monosaccharide components from pea flour residue %

3 討 論

鑒于豌豆粉渣表面含有較多的淀粉、蛋白質(zhì)等成分，所以在進(jìn)行多糖水解之前先進(jìn)行溫水水洗處理，結(jié)果表明，進(jìn)行水洗處理的豌豆粉渣中葡萄糖相對含量為13.10%，未經(jīng)水洗處理的豌豆粉渣中葡萄糖的相對含量為17.50%，經(jīng)過水洗處理后葡萄糖相對含量減少4.40%，說明豌豆粉渣表面確實(shí)附著一些淀粉等殘渣，水洗處理去掉豌豆粉渣加工過程中表面黏附的淀粉等雜質(zhì)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

通過糖醇衍生化結(jié)合GC鑒定出豌豆粉渣多糖中含有的單糖組分為鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖，其中阿拉伯糖和木糖占總糖含量的75.00%左右，是主要的單糖組分。Li Bo等[23]分析豆腐渣中單糖的組成為阿拉伯糖、半乳糖、半乳糖醛酸、木糖、葡萄糖，其中阿拉伯糖和木糖也是主要的單糖組分，約占總糖含量的50%。

本研究結(jié)果顯示阿拉伯糖在豌豆粉渣中含量最高，接近25.00%。阿拉伯糖屬于五碳醛糖，是一種低熱量的甜味劑，能抑制攝入機(jī)體的蔗糖分解進(jìn)而控制血糖升高，可以有效的抵制肥胖以及與高血糖有關(guān)的疾病[24]，備受食品行業(yè)關(guān)注。李文多[25]發(fā)現(xiàn)黑小麥麩皮非淀粉多糖中也以阿拉伯糖為主。谷類植物的糊粉層和胚乳層的細(xì)胞外薄壁多糖中60%～70%是由戊聚糖構(gòu)成的[26-27]，而戊聚糖主要由阿拉伯糖和木糖組成，所以在自然界中阿拉伯糖廣泛存在于水果、稻子、麥子、玉米等粗糧的皮殼以及甜菜根中[28]。

本研究表明，豌豆粉渣中阿拉伯糖含量很高，因此利用豌豆粉渣工業(yè)化生產(chǎn)阿拉伯糖，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。可以考慮將其作為功能食品或糖類衍生物的原料來源，進(jìn)一步開發(fā)利用。

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Monosaccharide Component Analysis of Pea Flour Residue by Gas Chromatography

XING Li, GENG Yue*
(Key Laboratory of Animal Resistance Biology of Shandong Province, College of Life Sciences, Shandong Normal University, Jinan 250014, China)

Using furfury alcohol derivatization and gas chromatography (GC), the composition and ratios of monosaccharides from pea fl our residue, a byproduct from vermicelli production, were analyzed. The results showed that polysaccharides from pea fl our residue were composed of rhamnose, arabinose, xylose, glucose and galactose with a ratio of 1.00:92.00:39.50:21.80:12.30 and 1.00:68.86:38.43:25.00:9.57 for the water-washed and native samples, respectively. The major monosaccharide components were arabinose and xylose, and the relative content of arabinose was 23.78%.

gas chromatography (GC); pea fl our residue; polysaccharide; derivatization

TS239

A

1002-6630（2014）22-0252-03

10.7506/spkx1002-6630-201422049

2014-03-21

邢麗（1987—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧?xì)胞生物學(xué)。E-mail：xingli_090658@126.com

*通信作者：耿越（1965—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：gengy@sdnu.edu.cn