常見(jiàn)谷物的生糖指數(shù)及阿拉伯糖木聚糖含量分析

陳建軍 周玉恒 覃香香 楊明瀚 陳海珊 蔡愛(ài)華

摘 要：目的：分析常見(jiàn)谷物品種生糖指數(shù)和阿拉伯糖木聚糖含量的差異，為快速查找到低生糖指數(shù)和高阿拉伯糖木聚糖膳食纖維谷物食源提供科學(xué)依據(jù)。方法：以常見(jiàn)18種谷物為研究對(duì)象，采用酸法水解，利用高效液相色譜法分析常見(jiàn)谷物的生糖指數(shù)和阿拉伯糖木聚糖含量。結(jié)果：不同谷物品種生糖指數(shù)和阿拉伯糖木聚糖的含量差異顯著。18種谷物中，每100g絕干原料生糖指數(shù)（以葡萄糖的量計(jì)）排名前五位的谷物（低至高）分別是：黑芝麻1.75g、黑豆2.70g、花生3.26g、黃豆4.20g、紅蕓豆22.72g，其他雜糧品種生糖指數(shù)都均大于22.72 g;每100g絕干原料阿拉伯糖木聚糖含量 （高至低）排名前五的分別是：紅豆8.22g、黃豆7.71g、黑豆7.53g、綠豆6.55g、紅蕓豆6.05g，其他谷物阿拉伯糖木聚糖含量均小于6.05g。結(jié)論：補(bǔ)充低生糖指數(shù)的谷物，推薦優(yōu)選黑芝麻、黑豆和花生，補(bǔ)充高含量阿拉伯糖木聚糖膳食纖維優(yōu)選豆類(lèi)，且含量大于6.05g/100g絕干原料。

關(guān)鍵詞：谷物;葡萄糖;阿拉伯糖木聚糖;高效液相色譜法

低生糖指數(shù)和高阿拉伯糖木聚糖膳食纖維食材，可有效預(yù)防和延緩糖尿病和心血管疾病的發(fā)生[1?6]。谷物是人們一日三餐攝取阿拉伯糖木聚糖的主要食源。Li?Tao Tong等[7]發(fā)現(xiàn)，阿拉伯糖木聚糖可降低血漿總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇，增加糞便總脂質(zhì)、膽固醇和膽汁酸的排出量，增加丙酸和總短鏈脂肪酸的濃度，降低3?羥基?3?甲基戊二酰輔酶A（HMG?CoA）還原酶的活性，并增加肝臟膽固醇7?羥化酶（CYP7A1）的活性。Anne Grethe Schioldan1等[8]證實(shí)，阿拉伯糖木聚糖可降低代謝綜合征的受試者空腹低密度脂蛋白和總膽固醇。Mihiri Mendis等[9]研究發(fā)現(xiàn)，阿拉伯糖木聚糖可作為結(jié)腸癌細(xì)胞系的免疫劑，減少結(jié)腸癌細(xì)胞促炎因子IL?8和TNF?αα的產(chǎn)生。阿拉伯糖木聚糖位居植物細(xì)胞壁外層，最容易被腸道微生物接觸，且證實(shí)人腸道有很多微生物產(chǎn)木聚糖，經(jīng)腸道微生物發(fā)酵木聚糖產(chǎn)短鏈脂肪酸[10]，腸道內(nèi)容物pH值降低，腐敗菌數(shù)量減少、抗炎癥狀減輕、腫瘤細(xì)胞繁殖速度減慢[11?13]。

為方便快速查找到低總生糖指數(shù)和高阿拉伯糖膳食纖維含量的谷物品種，本研究對(duì)常見(jiàn)18種谷物品種進(jìn)行總生糖指數(shù)和阿拉伯糖木聚糖含量分析。

1?材料與方法

1.1?材料與儀器

1.1.1?材料?谷物雜糧，從廣西桂林市沃爾瑪超市購(gòu)買(mǎi)（表1）。

1.1.2?試劑及設(shè)備?葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、濃硫酸、活性炭，上海國(guó)藥;強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)有限公司;高壓滅菌鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司;Precisa水分分析儀，河南兄弟儀器設(shè)備有限公司;DDS?307A型電導(dǎo)率儀，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;離心機(jī)，湖南湘儀;高效液相色譜儀，日本島津公司;Transgenomic CARBOSep COREGEL?87C（鈣型）色譜柱，桂林卓一生物技術(shù)有限公司。

1.2?方法

1.2.1?谷物絕干重和含水量的測(cè)定?稱(chēng)谷物原料5g，置于Precisa水分分析儀上，120℃干燥至恒重，根據(jù)儀器讀數(shù)可知材料絕干重A，含水量ω=100%?A。

1.2.2?谷物水解?谷物采用加壓稀酸水解，其中的碳水化合物和阿拉伯糖木聚糖轉(zhuǎn)化為單糖，通過(guò)鈣型色譜柱?高效液相色譜法即可定量分析其中含量。具體步驟：（1）水解：谷物∶稀硫酸=1∶10（S/L），稱(chēng)取25g谷物樣品，添加200mL稀硫酸（2.0%硫酸）混勻，室溫浸泡12h，至于料理機(jī)中勻漿10min，再用50mL 2.0%硫酸將料理機(jī)中的谷物碎粒一同洗入樣品中，室溫浸泡1d;（2）置于滅菌鍋內(nèi)121℃（0.1MPa）水解1.5h;（3）水解后，稱(chēng)重，補(bǔ)水至水解前重量，水解物離心?4 000r/min，10min，收集上清液即為阿拉伯糖木聚糖水解物，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3?水解樣品預(yù)處理?取1.2.2中的水解液10mL，水解濾液，取10mL用1%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為7.0，定容至100mL;取中和后的液體10mL添加至50mL三角瓶中，后續(xù)脫鹽脫色處理按照參考文獻(xiàn)[14]中方法進(jìn)行處理，當(dāng)樣品電導(dǎo)率≤5μs/cm，濾紙過(guò)濾，濾出液過(guò)0.22μm 的水系微孔濾膜，濾出液即為合格的高效液相樣品。

1.2.4?高效液相檢測(cè)條件?木糖和阿拉伯糖高效液相檢測(cè)條件按照參考文獻(xiàn)[14]中方法操作和換算，谷物的阿拉伯糖木聚糖的換算方法按照參考文獻(xiàn)[15]中方法進(jìn)行計(jì)算。

1.2.5?葡萄糖、木糖和阿拉伯糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作?葡萄糖、木糖和阿拉伯糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作按照參考文獻(xiàn)[16]中方法準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)品制樣過(guò)程中樹(shù)脂和活性炭的吸附系數(shù)按照參考文獻(xiàn)[16]中方法進(jìn)行操作，經(jīng)分析可知，制樣過(guò)程樹(shù)脂和活性炭對(duì)三種單糖的吸附系數(shù)分別是葡萄糖約為1.05、木糖約為1.04、阿拉伯糖約為1.04。

1.2.6?不同谷物總生糖指數(shù)?將每100g絕干谷物中碳水化合物中可徹底轉(zhuǎn)化為葡萄糖的量作為評(píng)價(jià)谷物總生糖指數(shù)。根據(jù)高效液相葡萄糖檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)（圖1），結(jié)合吸附系數(shù)、系數(shù)倍數(shù)以及原水解絕物料重量，可知100g谷物總生糖指數(shù)=（S-14 644）/262 202×1.05×10×（250÷1 000）×100g÷（25g×A）（1）

式（1）中，S：液相檢測(cè)水解樣品中的葡萄糖峰面積;“1.05”：粉末活性炭及樹(shù)脂對(duì)葡萄糖的吸附系數(shù);“10”：水解液預(yù)處理時(shí)稀釋倍數(shù);“A”：谷物樣品的絕干百分率。

1.2.7?不同谷物阿拉伯糖木聚糖含量[15] 將每100g雜糧谷物中阿拉伯糖木聚糖在稀酸水解過(guò)程中，可徹底轉(zhuǎn)化為木糖和阿拉伯糖，經(jīng)換算可知其中阿拉伯糖木聚糖膳食纖維的總量。根據(jù)高效液相木糖和阿拉伯糖檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)（圖2、圖3），結(jié)合吸附系數(shù)、稀釋倍數(shù)以及原水解物料重量，再乘以聚糖換算系數(shù) 0.88[15]，即得阿拉伯糖木聚糖含量。

100g谷物木糖總含量B1=（S+6 837.2）/279 942×1.04×10×（250÷1 000）×100g÷（25g×A）（2）

式（2）中，S：液相檢測(cè)水解樣品中的木糖峰面積;“1.04”：粉末活性炭及樹(shù)脂對(duì)糖的吸附系數(shù);“10”：水解液預(yù)處理時(shí)稀釋倍數(shù);“A”：雜糧谷物樣品的含水百分率。

100g谷物阿拉伯糖總含量B2=（S-14 644）/262 202×1.04×10×（250÷1 000）×100g÷（25g×A）（3）

式（3）中，S：液相檢測(cè)水解樣品中的阿拉伯糖峰面積;“1.04”：粉末活性炭及樹(shù)脂對(duì)糖的吸附系數(shù);“10”：水解液預(yù)處理時(shí)稀釋倍數(shù);“A”：雜糧谷物樣品的含水百分率。

100g絕干谷物阿拉伯糖木聚糖總含量=（B1+B2）×0.88（4）

2?結(jié)果與分析

2.1?木糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

按照參考文獻(xiàn)[16]中方法分別制作葡萄糖（圖1）、木糖（圖2）、阿拉伯糖（圖3）標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：Y=262 202X+14 644，其中R2=0.999;木糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：Y=279 942X-6 837.2，其中R2=0.999 2;阿拉伯糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：Y=279 892X-6 585.8，其中R2=0.999 2，3條標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)擬合良好。

2.2?不同品種谷物含水量的測(cè)定

通過(guò)分析可知，除糯玉米外，其他雜糧谷物含水量小于19.5%（表2）。

2.3?不同雜糧谷物的生糖指數(shù)和木聚糖的含量

按照1.2.4方法對(duì)所有谷物水解預(yù)處理樣本進(jìn)行分析。如圖3所示，出峰時(shí)間：葡萄糖12.392min、木糖13.740min、阿拉伯糖15.97min。根據(jù)液相檢測(cè)結(jié)果可知對(duì)應(yīng)物質(zhì)的峰面積，

圖3?燕麥水解產(chǎn)物的高效液相色譜按照1.2.6方法可計(jì)算谷物的生糖指數(shù)，按照1.2.7方法可計(jì)算谷物的阿拉伯糖木聚糖的含量，經(jīng)分析可得18種常見(jiàn)谷物雜糧100g絕干物的生糖指數(shù)和阿拉伯糖木聚糖含量（表3）。

2.4?不同雜糧谷物生糖指數(shù)比較

雜糧谷物種類(lèi)較豐富的品種主要集中在米類(lèi)、麥類(lèi)和豆類(lèi)。每100g絕干原料可轉(zhuǎn)化為葡萄糖的含量見(jiàn)圖4。米類(lèi)谷物葡萄糖含量在48.24～79.92g之間，葡萄糖含量平均約為65.57 g，常見(jiàn)有6個(gè)品種;麥類(lèi)谷物葡萄糖含量在37.90～62.12g之間，葡萄糖含量平均約為47.01 g，麥類(lèi)常見(jiàn)4個(gè)品種;豆類(lèi)谷物葡萄糖含量在2.70～47.46g之間，葡萄糖含量平均約為23.01g，豆類(lèi)常見(jiàn)5個(gè)品種，豆類(lèi)葡萄糖含量差異特別顯著;上述三大類(lèi)中，豆類(lèi)總體生糖指數(shù)最低。

2.5?不同雜糧谷物阿拉伯糖木聚糖含量的比較

如圖5所示，每100g絕干原料中的阿拉伯糖木聚糖含量：米類(lèi)谷物阿拉伯糖木聚糖含量在0.63～5.12g之間，阿拉伯糖木聚糖含量平均值約為1.80 g;麥類(lèi)谷物阿拉伯糖木聚糖含量在1.86～5.19g之間，阿拉伯糖木聚糖含量平均約為3.64g;豆類(lèi)谷物阿拉伯糖木聚糖含量在6.05～8.22g之間，阿拉伯糖木聚糖含量平均約為7.21g;其他雜糧阿拉伯糖木聚糖：花生3.13g、糯玉米5.12g、黑芝麻5.34g，豆類(lèi)阿拉伯糖木聚糖含量高于其他雜糧。

3?結(jié)論

常見(jiàn)的18種雜糧谷物中，根據(jù)本次樣本，100g絕干同類(lèi)原料生糖指數(shù)（葡萄糖含量，從低至高）：芝麻（1.75g）<花生（4.20g）<豆類(lèi)（23.01g）<麥類(lèi)（47.01g）<米類(lèi)（65.16g）。100g絕干同類(lèi)原料阿拉伯糖木聚糖含量平均值排序（高至低）：豆類(lèi)（7.21g）>芝麻（5.34g）>花生（3.13g）>麥類(lèi)（3.64g）>米類(lèi)（1.80g）。18種谷物品種100g絕干原料生糖指數(shù)（轉(zhuǎn)化為葡萄糖的量）最低的前四位：黑芝麻（1.75g）、黑豆（2.70g）、花生（3.26g）、黃豆（4.20g）、紅蕓豆（22.72g），其他雜糧品種生糖指數(shù)都均大于22.72g。進(jìn)食低生糖指數(shù)的谷物，優(yōu)選豆類(lèi)、花生和芝麻。18種谷物品種100g絕干原料阿拉伯糖木聚糖含量最高的前五位：紅豆（8.22g）、黃豆（7.71g）、黑豆（7.53g）、綠豆（6.55g）、紅云豆（6.05g），其他雜糧品種阿拉伯糖木聚糖含量均小于6.0g。從樣本分析可知，欲更多地?cái)z入阿拉伯糖木聚糖類(lèi)膳食纖維，推薦優(yōu)選豆類(lèi)（紅豆、黃豆、黑豆、綠豆）和麥類(lèi)（小麥和黑麥）。本研究為人們快速查找低生糖指數(shù)和高阿拉伯糖木聚糖膳食纖維食源的谷物提供科學(xué)依據(jù)?！?/p>

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Investigation on Glucose and Arabinoxylan Content of Different Whole Grains

CHEN Jian?jun?1，2，ZHOU Yu?heng1，QIN Xiang?xiang1，YANG Ming?han3，CHEN Hai?shan1，CAI Ai?hua1

（1Guangxi Lignocellulose Biorefinery Engineering Technology Research Center/Guangxi Institute of Botany，Guangxi Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences，Guilin 541006，China;2Thomsonpost Biotechnology（Xiamen） Limited Company，Guilin 541006，China;3Guilin University of Technology，Guilin 541006，China）

Abstract：?Objective To help people quickly find low glucose and high arabinoxylan dietary fiber of whole grains，we determined and compared 18 different varieties of whole grains. Method Totally 18 common varieties of whole grains as the research objects，which were hydrolyzed by dilute sulfuric acid，glucose and arabinoxylan in whole grains hydrolysates was measured by HPLC. Result A significant difference in the glucose and arabinoxylan content in different varieties of whole grains.Among the 18 varieties of whole grains，the glucose content （low to high）of whole grains in the per 100g，the glucose content in No.1 was the black sesame，which was 1.75g，the second was the black soybean，its glucose content was 2.70g，the third was the peanut in 3.26g，the fourth was the soybean in 4.20g，the fifth was the red kidney bean in 22.72g，and the other whole grains varieties more than 22.72 g.The top five contents of arabinoxylan （high to low）were red beans 8.22g，soybeans 7.71g，black beans 7.53g，mung beans 6.55g，kidney beans 6.05g，and arabinosexylan content in other whole grains was less than 6.05g. Conclusion It is recommended in select black sesame，black soybean and peanut as supplements of whole grains with the low glucose content.In order to supplemente more arabinoxylan dietary fiber of whole grains，the best choice was beans in whole grains，and the content of which is more than 6.05g/100g dried whole grains.

Keywords：whole grain;glucose;arabinoxylan;HPLC