青稞提取物溶解性及分子量分布研究

江 丹，劉晶晶，王 鵬，袁詠紅，陳志元，梅 菊

（勁牌持正堂藥業(yè)有限公司，中藥保健食品質(zhì)量與安全湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435100）

0 引言

青稞（Hordeum vulgarL.var．nudumHook.f）屬禾本科大麥屬作物，由于其籽實沒有外殼，所以又稱之為裸大麥、米大麥、淮麥及元麥，主要分布在我國青海、西藏、四川的甘孜州、云南的迪慶、甘肅的甘南等地[1]。青稞為海拔4 200～4 500 m的高寒地區(qū)唯一的農(nóng)作物，具有高蛋白、高纖維、高維生素、低脂肪、低糖等特點，并富含微量元素、β-葡聚糖等營養(yǎng)成分。β-葡聚糖是以β-D-吡喃葡萄糖為基本結(jié)構(gòu)單元的一類非淀粉多糖，包括(1,3)(1,4)-b-D葡聚糖和(1,3)(1,6)-β-D葡聚糖兩大類型[2]，化學(xué)名稱為(1,3)(1,4)-β-D-葡聚糖，是一類非淀粉多糖，β-(1,3)鍵的存在使葡聚糖可溶于水，而被纖維素僅β-(1,4)連接而難溶于水[3]，此外β-葡聚糖在酸和稀堿條件下也能溶解[4]。近年的研究發(fā)現(xiàn)，青稞 β-葡聚糖具有清腸、調(diào)節(jié)血糖、降低膽固醇、提高免疫力等功能，是對人體健康十分有益的一種可溶性膳食纖維[5]。從青稞中提取出β-葡聚糖，制備青稞提取物并加以使用，可以更好地合理開發(fā)青稞農(nóng)作物。通過分析研究不同溶劑中青稞提取物的溶解性，以及醇溶物和不溶物中β-葡聚糖分子量分布情況，對青稞β-葡聚糖的功能性食品開發(fā)具有很好的指導(dǎo)意義，并且對青稞β-葡聚糖溶解性部分分子量和不溶部分分子量的對比研究，區(qū)別利用，將青稞β-葡聚糖提取物最大化地應(yīng)用于化妝品、保健食品和功能食品等領(lǐng)域。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

AB135-S型電子天平，梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；WH-90A型微型漩渦混合器，上海振榮科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；TU-1901型紫外可見分光光度計，北京普析通用有限公司產(chǎn)品；高效凝膠排阻色譜儀、配示差檢測器和激光檢測器；集熱式磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；DZKW-D-1型電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，EYELA東京理化器械株式會社產(chǎn)品；濾紙，撫順市民政濾紙廠產(chǎn)品；250 mL旋蒸瓶、燒杯、15 mL離心管、12 mL比色管、移液槍（200μL和5 mL）、玻璃棒。

青稞提取物，自制；混聯(lián)β-葡聚糖檢測試劑盒，Megazyme公司提供，貨號K-BGLU；95%乙醇（食品級）；超純水，超純水系統(tǒng)提供；二水磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、冰醋酸、無水乙醇，均為分析純。

1.2 青稞提取物的制備

青稞米（粉碎）→脫脂→過濾得濾渣→水提取1次→固液分離得上清液→酶解2次→滅酶→固液分離，得上清液→濃縮→醇沉→固液分離得沉淀→干燥→青稞提取物。

1.3 試驗方法

1.3.1 青稞提取物在不同溶劑中的溶解性研究

溶解性試驗按以下2種方法進(jìn)行：沉淀法和指標(biāo)成分溶解量法。

（1）沉淀法[6-7]。主要通過向一定量溶劑中加入過量溶質(zhì)進(jìn)行溶解，過濾并恒質(zhì)量未溶解溶質(zhì)，計算溶解量。計算公式為：

（2）指標(biāo)成分溶解量法。β-葡聚糖為青稞提取物中的標(biāo)識性成分，故以β-葡聚糖為指標(biāo)，考查青稞提取物在不同溶劑中的溶解情況，即溶解性能，計算溶解率。

青稞提取物溶解性試驗流程：

（3）操作方法。稱取青稞提取物（β-葡聚糖含量為36.18%）2.0 g到150 mL燒杯中，分別加入0（熱水，90℃以上），0（冷水），10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，95%乙醇100 mL至杯中，磁力攪拌器上攪拌10 min溶解，用濾紙過濾，沉淀物烘干至恒質(zhì)量，稱量計算溶解量。濾液在60℃下通過減壓濃縮干燥后得青稞醇溶物。按照Megazyme公司混聯(lián)β-葡聚糖檢測試劑盒方法[8]檢測不溶物和醇溶物中β-葡聚糖的含量。

1.3.2 青稞醇不溶物和醇溶物中β-葡聚糖分子量分布研究

采用高效凝膠排阻色譜柱法[9]測定青稞醇不溶物和醇溶物中分子量分布，分析條件為安捷倫HPLC1260液相色譜系統(tǒng)，Shodex SB-803 HQ色譜柱，柱溫40℃，懷雅特示差折光檢測器和激光檢測器，流動相0.15 mol/L硝酸鈉溶液，流速0.6 moL/min，進(jìn)樣量400μL。將青稞提取物樣品溶解于0.15 mol/L硝酸鈉溶液，質(zhì)量濃度為10 mg/mL，經(jīng)0.22μm濾膜過濾后進(jìn)樣分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞提取物在不同溶劑中溶解性研究

根據(jù)1.3.1中的操作方法得出的溶解性試驗數(shù)據(jù)。

青稞醇不溶物和醇溶物質(zhì)量及β-葡聚糖轉(zhuǎn)移率數(shù)據(jù)見表1，青稞提取物溶解性計算數(shù)據(jù)見表2。

表1 青稞醇不溶物和醇溶物質(zhì)量及β-葡聚糖轉(zhuǎn)移率數(shù)據(jù)

表2 青稞提取物溶解性計算數(shù)據(jù)

按沉淀法分析，青稞提取物在水和10%乙醇中有較好的溶解性，乙醇體積分?jǐn)?shù)越高溶解性越差，幾乎不溶，這與青稞提取中含有β-葡聚糖等大分子多糖類成分有關(guān)，醇溶性較差。

按指標(biāo)成分分析，青稞提取物在熱水中溶解性較好，在冷水和10%乙醇中溶解性次之，乙醇體積分?jǐn)?shù)越高溶解性越差，幾乎不溶。試驗證明了青稞β-葡聚糖在水中有部分溶解性，在乙醇溶劑中難以溶解。

2.2 青稞醇不溶物和醇溶物中β-葡聚糖分子量分布研究

青稞β-葡聚糖提取物的分子量測定色譜圖見圖1，青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布數(shù)據(jù)見表3，青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布數(shù)據(jù)見表4。

表3 青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布數(shù)據(jù)

青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布在6萬～20萬Da的占比75%以上，30萬～50萬Da分子量區(qū)間占比在8%以內(nèi)，最大分子量不超過50萬Da。

青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布與在40%以下的不同體積分?jǐn)?shù)乙醇溶液中的分子量分布差異較大，1萬～20萬Da分子量區(qū)間占比從66%到100%；最大分子量不超過50萬Da，且占比很小。

3 結(jié)論

（1）從試驗結(jié)果來看，無論是以沉淀法計還是以指標(biāo)成分法計，青稞提取物在冷水和10%乙醇中有較好的溶解性，20%乙醇中溶解性次之，但β-葡聚糖在冷水和10%乙醇溶劑中溶解率較低，只有5%左右。

表4 青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布數(shù)據(jù)

（2）青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量集中分布在6萬～20萬Da；青稞醇溶物的β-葡聚糖在不同體積分?jǐn)?shù)乙醇水溶液中的分子量分布差異較大，1萬～20萬Da分子量區(qū)間占比從66%到100%；最大分子量不超過50萬Da，且占比很小。

（3）通過青稞β-葡聚糖提取物的溶解性試驗，用水或低度乙醇做溶劑制備化妝品、功能食品、健康白酒等有很好的借鑒意義。