膜分級菊粉及其部分理化性質(zhì)

鄭 曉 麗, 蘆 明 春, 韓 璐

( 大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

牛蒡是一種藥食同源的兩年生草本植物,其肉質(zhì)根中富含蛋白質(zhì)、氨基酸、多種維生素、礦物質(zhì)以及菊科植物特有的菊粉[1]。菊粉是一種天然功能性食用多糖,具有水溶性膳食纖維和生物活性前體的生理功能,且可作為糖、脂肪替代物而大量用于低熱量、低糖、低脂食品中。目前菊粉已在美國、英國等國家被認(rèn)為是一種天然食品配料而非添加劑使用[2-3]。

多糖的生物活性與其相對分子質(zhì)量有著直接關(guān)系,多糖的分級成為研究的熱點(diǎn)之一。目前多糖的分級方法常用的有沉淀法、電泳法和離子交換法[4-5],但這些傳統(tǒng)的方法耗時(shí)長、效率低。膜分離技術(shù)正是利用膜的不同孔徑截留不同相對分子質(zhì)量物質(zhì)的新型分離技術(shù),具有分級效果好、效率高、無污染等優(yōu)點(diǎn),且能根據(jù)需要選擇相應(yīng)的濾膜孔徑[6]。作者采用膜分離技術(shù)對牛蒡菊粉進(jìn)行分級,制備了一系列不同相對分子質(zhì)量范圍的菊粉級分,獲得了牛蒡菊粉的相對分子質(zhì)量分布情況,并對各級分的部分理化性質(zhì)進(jìn)行了比較研究。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

牛蒡菊粉,大連工業(yè)大學(xué)食品分析實(shí)驗(yàn)室；MILLIPORE 8200型超濾杯攪拌式超濾裝置、MILLIPORE濾膜,上海摩速科學(xué)器材有限公司；722S分光光度計(jì),上海精密儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52A,上海亞榮生化儀器廠；烏氏黏度計(jì),上海良晶玻璃儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 菊粉質(zhì)量的測定

菊粉質(zhì)量以總糖質(zhì)量減去還原糖質(zhì)量來表示。還原糖的質(zhì)量測定直接采用3,5-二硝基水楊酸法(DNS),總糖經(jīng)水解成單糖后間接采用DNS法測定。

標(biāo)準(zhǔn)曲線制作:配制1.0 mg/mL果糖標(biāo)準(zhǔn)液,采用DNS法于520 nm測定吸光值,以標(biāo)準(zhǔn)果糖溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),以吸光值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品測定:將樣品液濃縮(或稀釋)至一定濃度,吸取一定體積,測定吸光值,按標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總糖和還原糖質(zhì)量。

1.2.2 膜分級

配制一定濃度的菊粉溶液,采用膜分離技術(shù)依次通過截留相對分子質(zhì)量分別為6 000、4 000、3 000、1 000、500的濾膜,對菊粉進(jìn)行分級,得到6組不同相對分子質(zhì)量范圍的菊粉級分,測得各級分的菊粉質(zhì)量,研究菊粉的相對分子質(zhì)量分布情況。

膜分級預(yù)處理:菊粉溶液經(jīng)0.45 μm濾膜處理,以除去其中的懸浮固形物。

膜分級操作:將預(yù)處理后的菊粉溶液倒入裝有截留相對分子質(zhì)量為6 000的濾膜的超濾杯中,調(diào)整氮?dú)鈮毫?.2 MPa,收集濾出液。超濾將近結(jié)束時(shí),加入適量超純水,繼續(xù)超濾,重復(fù)3～4次。截留液部分為相對分子質(zhì)量大于6 000的級分,濃縮干燥后得菊粉I1。濾出液繼續(xù)依次通過截留相對分子質(zhì)量為4 000、3 000、1 000、500的濾膜,收集各濾膜截留液和最終的濾液,濃縮干燥后得各菊粉級分I2、I3、I4、I5、I6。

1.2.3 溶解度測定

采用平衡法測定各菊粉級分的溶解度。取一定量的各菊粉級分于100 g蒸餾水中25 ℃恒溫?cái)嚢? h,離心后測定上清中菊粉的質(zhì)量即為該級分菊粉的溶解度。

1.2.4 特性黏度測定

2 結(jié)果與討論

2.1 果糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照“1.2.1”所述方法繪制的果糖標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示,求得回歸方程為Y=0.889 8X-0.015 2,其中相關(guān)系數(shù)為0.998 2,線性范圍為0.2～1.2 mg/mL。

圖1 果糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 菊粉相對分子質(zhì)量分布

按照“1.2.2”膜分級菊粉的方法,菊粉溶液依次通過相對分子質(zhì)量分別為6 000、4 000、3 000、1 000、500的濾膜,獲得菊粉的相對分子質(zhì)量分布情況,結(jié)果見圖2,其中6 000以上的菊粉(I1)所占比例為7.01%,4 000～6 000(I2)為2.63%,3 000～4 000(I3)為30.34%,1 000～3 000(I4)為42.54%,500～1 000(I5)為13.23%,500以下(I6)為3.56%。

圖2 菊粉相對分子質(zhì)量分布

由圖2可見,菊粉的相對分子質(zhì)量主要集中在1 000～6 000,聚合度為6～19,屬于短鏈果聚糖；蔗果三糖、四糖、五糖含量較少,單糖和雙糖含量僅占3.56%。由相對分子質(zhì)量分布情況可推斷,該菊粉具有較低的吸濕性,很好的膳食纖維和益生元功能；同時(shí)菊粉中亦含有7%的相對分子質(zhì)量6 000以上的部分,可作為一種較高聚合度果聚糖的很好來源,從而擴(kuò)大菊粉在醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用。膜分級技術(shù)為獲得不同級分的菊粉提供了有效的方法。

2.3 各菊粉級分的溶解度

按照“1.2.3”溶解度的測定方法,分別測得6組(I1、I2、I3、I4、I5、I6)菊粉級分常壓25 ℃在純水中的溶解度,結(jié)果見表1。

表1 各級分溶解度測定結(jié)果

由表1可見,隨著相對分子質(zhì)量的增大,菊粉級分在純水中的溶解度降低,且相對分子質(zhì)量大于4 000的級分I1和I2溶解度很小,相對分子質(zhì)量低于1 000的I5和I6的溶解度很大。分析原因可能是,相對分子質(zhì)量較大時(shí)菊粉的鏈長較長,易造成自身團(tuán)聚和羥基的包裹,降低了羥基與水親和的幾率；相對分子質(zhì)量低于1 000的I5級分主要由蔗果三糖、四糖、五糖、六糖組成,屬于低聚果糖,大量羥基與水結(jié)合,從而在水中形成較大的溶解度。

2.4 各菊粉級分的特性黏度

圖3 菊粉級分與曲線圖

表2 各級分特性黏度檢測結(jié)果

3 結(jié) 論

通過膜分離技術(shù)對牛蒡菊粉進(jìn)行了分級,制得不同相對分子質(zhì)量范圍的6組菊粉級分,并得到牛蒡菊粉的相對分子質(zhì)量分布情況。各級分溶解度和特性黏度的比較研究表明,隨著相對分子質(zhì)量的增大,各菊粉級分在純水中的溶解度降低,而特性黏度呈增大趨勢。分級制得的各級分某些理化性質(zhì)存在差異,而其他理化性質(zhì)及功能性質(zhì)是否亦存在差異有待探討。膜分離技術(shù)不僅為牛蒡菊粉的分級提供了一種有效的方法,擴(kuò)大了膜分離技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用,同時(shí)也為牛蒡菊粉不同級分產(chǎn)品生理活性的探討以及實(shí)現(xiàn)其在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[2] 鄭必勝,金江濤,閆文娟. 廣東蟲草多糖的醇沉及凝膠滲透色譜法表征其相對分子質(zhì)量分布的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2009(4):120-123.

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