青稞β-葡聚糖提取工藝優(yōu)化

張文會(huì)

青稞β-葡聚糖提取工藝優(yōu)化

張文會(huì)

（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，西藏拉薩850032）

以青稞麩皮為原料，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，用β-葡聚糖檢驗(yàn)試劑盒法測(cè)定提取樣品中β-葡聚糖的含量。結(jié)果表明，青稞麩皮β-葡聚糖適宜采用水提+堿提的提取方法進(jìn)行提取，其最佳工藝條件為料液比1∶10，提取溫度55℃，水提時(shí)間2 h，堿提pH值8.0，堿提時(shí)間1 h，在此條件下青稞β-葡聚糖提取率為68.12%。關(guān)鍵詞：青稞；β-葡聚糖；提取工藝

青稞屬禾本科、大麥屬，主要分布于西藏、青海、甘肅、四川阿壩及甘孜州，因其在收獲時(shí)穎果與稃殼分離而得名，在其他產(chǎn)區(qū)也稱米大麥、米麥、裸麥[1-3]。青稞中的β-葡聚糖平均含量達(dá)5.25%，最高達(dá)8.62%，是小麥中β-葡聚糖平均含量的50倍。研究人員對(duì)西藏青裸營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行系統(tǒng)研究后發(fā)現(xiàn)，西藏青稞β-葡聚糖含量為3.66%~8.62%，平均值為5.25%，是迄今為止測(cè)得谷類作物中的最高值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于皮大麥、小麥和燕麥[4]。近年來(lái)研究表明，青稞β-葡聚糖具有抗癌、降血脂、降血糖等功效，其保健作用引起了全世界的廣泛關(guān)注[5-6]。試驗(yàn)以青稞麩皮為原料，采取單因素試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)，確定了青稞β-葡聚糖的提取方法，為產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

青稞原料，西藏農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所提供，經(jīng)磨粉后得到青稞麩皮備用；β-葡聚糖[混聯(lián)]檢驗(yàn)試劑盒，愛(ài)爾蘭Megazyme公司提供；氫氧化鈉，分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

HR-200型電子分子天平，東生興業(yè)有限公司產(chǎn)品；TDL-5-A型臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；分光光度計(jì)，日本Hitachi公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）β-葡聚糖提取。稱取一定量的青稞麩皮，加入一定比例的水，在一定溫度的水浴中邊加熱邊攪拌，提取一定時(shí)間后取出離心，渣滓加入與一次水提同體積的水，調(diào)節(jié)pH值后放入水浴中邊加熱邊攪拌，提取1 h，離心后合并上清液，記錄提取液的體積，測(cè)定上清液β-葡聚糖含量，計(jì)算β-葡聚糖提取率。

β-葡聚糖的檢測(cè)按照試劑盒規(guī)定方法檢測(cè)。

（2）單因素試驗(yàn)。考查不同提取方法、料液比、提取時(shí)間、提取溫度及堿提pH值對(duì)β-葡聚糖提取率的影響。

（3）提取工藝條件的優(yōu)化。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定提取料液比1∶10，堿提時(shí)間1 h，選擇對(duì)提取率影響較大的提取溫度、堿提pH值和水提時(shí)間等因素設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2 研究結(jié)果

2.1 青稞β-葡聚糖提取工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 提取工藝的選擇

不同提取工藝對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 不同提取工藝對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖1可以看出，在設(shè)定的條件下水提+堿提青稞麩皮β-葡聚糖提取率相對(duì)較高，這與青稞麩皮中β-葡聚糖大多溶于水或堿性水溶液有關(guān)，最終確定水提+堿提的工藝為青稞麩皮β-葡聚糖提取的較優(yōu)工藝。

2.1.2 不同料液比對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

不同料液比對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同料液比對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖2可以看出，料液比對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率變化不大，綜合考慮生產(chǎn)成本，選擇青稞麩皮β-葡聚糖的較優(yōu)料液比為1∶10。

2.1.3 提取溫度對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

不同提取溫度對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同提取溫度對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖3可以看出，提取溫度60~90℃時(shí)，隨著提取溫度的升高，青稞麩皮β-葡聚糖提取率呈先減小后增大的趨勢(shì)，選擇青稞麩皮β-葡聚糖提取溫度為60℃。

2.1.4 水提時(shí)間對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響不同水提時(shí)間對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不同水提時(shí)間對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖4可以看出，隨著水提時(shí)間的增加，青稞麩皮β-葡聚糖提取率呈先增大后減小的趨勢(shì)，這是由于在一定的提取條件下，β-葡聚糖溶出并溶解于提取介質(zhì)中是一個(gè)需要一定時(shí)間的過(guò)程，而當(dāng)物料中的β-葡聚糖和提取介質(zhì)中β-葡聚糖含量達(dá)到該條件下的平衡狀態(tài)后，提取率達(dá)到最大值，而進(jìn)一步延長(zhǎng)水提時(shí)間會(huì)導(dǎo)致多糖分子的降解，從而使β-葡聚糖提取率降低。因此，選擇青稞麩皮β-葡聚糖提取的水提時(shí)間為2 h。

2.1.5 堿提pH值對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖工藝對(duì)提取率的影響

不同堿提pH值對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖工藝對(duì)提取率的影響見(jiàn)圖5。

在水提后選擇在稀堿條件下提取β-葡聚糖，這是由于水提后的青稞麩皮中還含有相當(dāng)一部分堿溶性β-葡聚糖。隨著堿提pH值升高，提取液顏色也逐漸加深，由淡黃色到深褐色，這可能是由于提取過(guò)程中體系發(fā)生美拉德反應(yīng)所致。由圖5結(jié)果表明，當(dāng)堿提pH值為8.5時(shí)，青稞麩皮β-葡聚糖提取率較高。

2.2 青稞β-葡聚糖提取工藝條件優(yōu)化

圖5 不同堿提pH值對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖工藝對(duì)提取率的影響

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析見(jiàn)表3。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表3 方差分析

從表2可以看出，3個(gè)因素影響青稞麩皮β-葡聚糖提取率的主次順序?yàn)锳>C>B，即提取溫度的影響最大，其次是水提時(shí)間，堿提pH值的影響最小。

從表3可以看出，提取溫度、水提時(shí)間和堿提pH值對(duì)青稞麩皮β-葡聚糖提取率都有顯著影響。不考慮交互作用，青稞麩皮β-葡聚糖提取的最佳條件為A1B1C2，即提取溫度55℃，堿提pH值8.0，水提時(shí)間2 h，青稞麩皮β-葡聚糖提取率最高。按照試驗(yàn)確定的條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得在該條件下青稞麩皮β-葡聚糖提取率為68.12%。

3 結(jié)論

青稞麩皮β-葡聚糖適宜采用水提+堿提的提取方法進(jìn)行提取，其最佳工藝條件為料液比1∶10，提取溫度55℃，水提時(shí)間2 h，堿提pH值8.0，堿提時(shí)間1 h；在該條件下青稞β-葡聚糖提取率為68.12%。

[1]汪海波，劉大川，謝筆均.燕麥中β-葡聚糖的提取及分離純化工藝研究[J].食品科學(xué)，2004（5）：90-93.

[2]趙丹，齊穎.青稞β-葡聚糖提取工藝研究[J].糧食與油脂，2004（10）：26-28.

[3]連喜軍，張平平，羅慶豐.西藏青稞中β-葡聚糖提取的研究[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（4）：25-27.

[4]那成龍，陳建澍，張玉紅，等.大麥β-葡聚糖的提取及功能研究進(jìn)展[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2012（3）：579-584.

[5]管驍，姚惠源.燕麥麩中β-葡聚糖提取工藝的研究[J].食品科技，2002（10）：63-65.

[6]張峰，楊勇，趙國(guó)華，等.青稞β-葡聚糖研究進(jìn)展[J].糧食與油脂，2004（12）：3-5.◇

Optimization of Extraction Technology ofβ-glucan from Barleys

ZHANGWenhui
（Institute of Agriculture Research，Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences，Lhasa，Tibet850032，China）

The barley bran is as raw material to extract theβ-glucan through the single-factor experiment and orthogonal experiment design in this paper，and the content ofβ-glucan is determined by theβ-glucan test kit.The results show that the suitable extraction method is water-extraction along with alkali-extraction，the optimum conditions are as follows：the ratio of material to liquid is 1∶10，the extraction temperature is 55℃，the time ofwater extraction is 2 h，the pH of alkali-extraction is 8.0 for 1 h，the extraction rate ofbarleyβ-glucan is 68.12%.

barley；β-glucan；extraction process

Q539

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.036

1671-9646（2017）06b-0023-03

2017-05-09

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（大麥、青稞）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（CARS-05）。

張文會(huì)（1979—），男，碩士，副研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工工藝。