鄭 曉 麗, 蘆 明 春, 韓 璐

( 大連工業(yè)大學 食品學院, 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,其肉質根中富含蛋白質、氨基酸、多種維生素、礦物質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量有著直接關系,多糖的分級成為研究的熱點之一。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)的方法耗時長、效率低。膜分離技術正是利用膜的不同孔徑截留不同相對分子質量物質的新型分離技術,具有分級效果好、效率高、無污染等優(yōu)點,且能根據(jù)需要選擇相應的濾膜孔徑[6]。作者采用膜分離技術對牛蒡菊粉進行分級,制備了一系列不同相對分子質量范圍的菊粉級分,獲得了牛蒡菊粉的相對分子質量分布情況,并對各級分的部分理化性質進行了比較研究。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

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

1.2 實驗方法

1.2.1 菊粉質量的測定

菊粉質量以總糖質量減去還原糖質量來表示。還原糖的質量測定直接采用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。

標準曲線制作:配制1.0 mg/mL果糖標準液,采用DNS法于520 nm測定吸光值,以標準果糖溶液質量濃度為橫坐標,以吸光值為縱坐標,繪制標準曲線。

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,按標準曲線計算總糖和還原糖質量。

1.2.2 膜分級

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

膜分級預處理: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:將預處理后的菊粉溶液倒入裝有截留相對分子質量為6 000的濾膜的超濾杯中,調整氮氣壓力為0.2 MPa,收集濾出液。超濾將近結束時,加入適量超純水,繼續(xù)超濾,重復3～4次。截留液部分為相對分子質量大于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 ℃恒溫攪拌6 h,離心后測定上清中菊粉的質量即為該級分菊粉的溶解度。

1.2.4 特性黏度測定

2 結果與討論

2.1 果糖標準曲線

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

圖1 果糖標準曲線

2.2 菊粉相對分子質量分布

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量分布情況,結果見圖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 菊粉相對分子質量分布

由圖2可見,菊粉的相對分子質量主要集中在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；同時菊粉中亦含有7%的相對分子質量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,從而擴大菊粉在醫(yī)藥、化工等領域的應用。膜分級技術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,結果見表1。

表1 各級分溶解度測定結果

由表1可見,隨著相對分子質量的增大,菊粉級分在純水中的溶解度降低,且相對分子質量大于4 000的級分I1和I2溶解度很小,相對分子質量低于1 000的I5和I6的溶解度很大。分析原因可能是,相對分子質量較大時菊粉的鏈長較長,易造成自身團聚和羥基的包裹,降低了羥基與水親和的幾率；相對分子質量低于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果

3 結 論

通過膜分離技術對牛蒡菊粉進行了分級,制得不同相對分子質量范圍的6組菊粉級分,并得到牛蒡菊粉的相對分子質量分布情況。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存在差異,而其他理化性質及功能性質是否亦存在差異有待探討。膜分離技術不僅為牛蒡菊粉的分級提供了一種有效的方法,擴大了膜分離技術在食品領域的應用,同時也為牛蒡菊粉不同級分產(chǎn)品生理活性的探討以及實現(xiàn)其在食品和醫(yī)藥領域的應用提供參考和基礎數(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量分布的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2009(4):120-123.

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