麩皮多糖提取及生物活性研究綜述*

王欣卉 ，季瑞雪 ，宋雪健 ，牛廣財(cái) ,4，曹榮安 ,3,4*

（1.齊齊哈爾大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 大慶163319；3.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心，黑龍江 大慶163319；4.黑龍江省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，黑龍江 大慶163319）

多糖是一種至少需要10個(gè)以上單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物，分子間由糖苷鍵相互結(jié)合成糖鏈，不同種類(lèi)的多糖聚合程度不同，根據(jù)單糖的組成可分為同多糖（如淀粉、纖維素及糖原等）和雜多糖（阿拉伯膠、褐藻酸等）。多糖不是一種純粹的化學(xué)物質(zhì)，但可以被水解成單糖。多糖是構(gòu)成細(xì)胞壁的重要成分之一，不僅具有保護(hù)生物體的功能，還能為生物體提供能量[1-2]。多糖因?yàn)槭且环N極性大分子物質(zhì)，所以不溶于有機(jī)溶劑，難溶于冷水，但中性多糖一般易溶于熱水，酸性多糖溶于堿性稀溶液，堿性多糖溶于酸性稀溶液，纖維素不溶解于各種溶劑，因此多糖在溶解、提取過(guò)程中需要根據(jù)其分子間的組成及結(jié)構(gòu)特征選擇適合的處理方法[3]。

麩皮是小麥、玉米、蕎麥、薏米、青稞等谷物加工的副產(chǎn)物，來(lái)源廣泛，研究發(fā)現(xiàn)麩皮富含豐富的蛋白質(zhì)、多糖、脂肪、膳食纖維、木質(zhì)素、酚類(lèi)物質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，并且具有一定的功能特性，從而備受學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前麩皮多被應(yīng)用于生產(chǎn)飼料、釀酒等初級(jí)利用，導(dǎo)致資源不能被充分利用和極大浪費(fèi)。本文對(duì)不同來(lái)源的麥麩多糖進(jìn)行論述，旨在為麩皮多糖的進(jìn)一步研究提供理論支持，提高麩皮綜合利用。

1 多糖的提取與純化方法

多糖的提取方法主要有水提取法、堿提取法、超聲波提取法、酶提取法和微波提取法等，不同提取方法提取的粗多糖中含有一定量蛋白質(zhì)、小分子化合物及色素等雜質(zhì)，因此為提高其純度需要進(jìn)行除雜處理。目前，多糖純化的方法分為季銨鹽沉淀純化法、金屬絡(luò)合物純化法、分級(jí)沉淀純化法以及柱層析純化法（離子交換柱層析法、凝膠柱層析法）等，多糖提取方法見(jiàn)表1[4]。

表1 多糖的提取方法

2 麩皮多糖功能特性

2.1 小麥麩皮多糖

小麥提取胚芽和胚乳后剩余的部分稱為小麥麩皮，是面粉加工主要副產(chǎn)物，含有豐富非淀粉多糖，主要由阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、木糖及葡萄糖組成，其中阿拉伯木聚糖含量高達(dá)46%[5]。張倩等采用料液比1∶45，提取時(shí)間45 min、提取溫度95℃的參數(shù)提取小麥麩皮多糖，多糖提取率為8.21%[6]，也可以通過(guò)高壓脈沖電場(chǎng)、微波法、堿法、酶法和過(guò)氧化氫從小麥麩皮中提取得到阿拉伯木聚糖[7-11]，不同的提取方法提取得到的阿拉伯木聚糖的單糖組成、分子量和結(jié)構(gòu)是不同的[12]。生物活性研究表明，小麥麩皮中的阿拉伯木聚糖具有益生元作用，可以增加人糞便中雙歧桿菌數(shù)量和餐后阿魏酸含量[13]，而且對(duì)肉雞得球蟲(chóng)病有一定預(yù)防作用[14]，在特定聚合度條件下能夠顯著增強(qiáng)西伯利亞鱘的免疫應(yīng)答能力[15]。小麥麩皮多糖還具有抗氧化[6,16]、抑菌[17]、抗腫瘤[18]、增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能、調(diào)節(jié)血糖水平、抗病毒、預(yù)防痔瘡和膽結(jié)石、降低膽固醇及防治結(jié)腸癌疾病等功能[19-20]。L.Garófalo等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小麥粉中不溶于水的非淀粉多糖含量增加時(shí)，面團(tuán)的延伸性降低，因此可作為保濕劑、增稠劑來(lái)改善面團(tuán)性能[21]，而且阿拉伯木聚糖可以做成包裝薄膜[22]。

2.2 玉米麩皮多糖

玉米麩皮是玉米淀粉濕法加工中的主要副產(chǎn)物，主要含有構(gòu)成細(xì)胞壁的重要物質(zhì)如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等成分，還含有一定量活性多糖、脂肪及甾醇等生理活性物質(zhì)[23]，具有降血糖、降脂、免疫調(diào)節(jié)、抗疲勞、抗衰老、抗氧化等一些重要的生理功能。王文俠等采用纖維素酶法提取玉米麩皮中多糖，最佳提取工藝：木聚糖酶與復(fù)合纖維素酶的比例為1∶1，底物濃度 5 g/100 mL，酶解時(shí)間 5 h，酶解溫度55℃，多糖得率為27.25%。玉米麩皮多糖主要組分的相對(duì)分子量為1 720、911 KDa，含有一定量的蛋白質(zhì)和酸性糖以及微量的阿魏酸[24]。徐偉麗等研究發(fā)現(xiàn)采用水提法提取的玉米麩皮多糖對(duì)人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞的有絲分裂數(shù)和集落形成率具有一定的抑制作用[25]。

2.3 青稞麩皮多糖

在青稞麩皮多糖中，對(duì)β-葡聚糖研究較為廣泛，β-葡聚糖具有降低餐后血糖水平、降膽固醇、抗腫瘤、抗病毒等功效，還具有一定保濕性，被廣泛應(yīng)用于化妝品中。姜忠杰等通過(guò)堿提醇沉的方法制備青稞麩皮可溶性粗多糖，最佳提取工藝參數(shù)為溫度72℃，pH 8.1，時(shí)間2 h，多糖得率7.24%，其清除DPPH自由基的IC50值為2.4 mg/mL，對(duì)O2-自由基的最大清除率為30.14%，最大還原力為49%，對(duì)豬油過(guò)氧化值的最大抑制率為33.83%[26]。超聲-微波協(xié)同法提取青稞麩皮β-葡聚糖得率為2.29%，與水提、超聲和微波法相比，得率分別提高了120.9%、57.93%、18.65%，超聲-微波協(xié)同法使麩皮粉的結(jié)構(gòu)變得膨大疏松、細(xì)碎多孔，這說(shuō)明β-葡聚糖的得率與麩皮結(jié)構(gòu)的破壞程度可能具有一定相關(guān)性[27]。劉新琦等利用發(fā)酵法提取青稞麩皮中β-葡聚糖，最佳工藝為料液比1：6，添加0.05%高活性干酵母，發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵時(shí)間34 h，提取率為5.21%，純度高達(dá) 91.21%，而且其 β-葡聚糖對(duì) DPPH、H2O2、·OH 及超氧自由基具有一定的清除能力[28]。

2.4 燕麥麩皮多糖

燕麥?zhǔn)且环N重要的“健康食品”，其加工的副產(chǎn)品燕麥麩皮是燕麥經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單碾壓后從籽粒上除下來(lái)的部分。國(guó)內(nèi)外對(duì)燕麥麩皮多糖進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)其具有一定的藥理功能。燕麥麩皮多糖中β-葡聚糖是主要組成部分，由吡喃型葡萄糖單元通過(guò)1-3和1-4糖苷鍵組合而成的非淀粉多糖[29]，不同提取溫度得到β-葡聚糖分子量是不同的[30]。水提法提取燕麥麩皮多糖最佳工藝：料水比1:18、溫度80℃、提取時(shí)間 2 h、pH 10.0，β-葡聚糖得率可達(dá) 5.7%[31]，超聲處理可以提高燕麥麩皮多糖的提取得率到7.48%[32]。超聲—微波協(xié)同法提取燕麥麩皮多糖最佳工藝條件為微波功率 639 W、液料比 36∶1、pH 10、時(shí)間18 min，與傳統(tǒng)水提法相比，燕麥麩多糖得率從4.3%提高到8.45%。通過(guò)掃描電鏡及紅外光譜分析得出兩種提取方法得到的燕麥麩多糖結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變[33]。利用磁化水提取燕麥麩皮多糖得率為13.92±0.07%，與純凈水提取相比，多糖得率提高了37.55%，對(duì)純化后的多糖采用氣相色譜法檢測(cè)分析，其單糖含量主要為葡萄糖和阿拉伯糖，含有少量的木糖、半乳糖和鼠李糖[34]。

2.5 蕎麥麩皮多糖

蕎麥具有抗氧化性，對(duì)心血管硬化具有一定的治理功效，是重要的藥食兩用作物，蕎麥麩皮中含有一定量的多糖、黃酮及多酚物質(zhì)。楊淑芳采用料液比1：30，提取時(shí)間2.3 h，溫度為87℃的工藝條件提取的蕎麥麩皮多糖得率為4.43%，對(duì)羥自由基和DPPH自由基都具有一定清除效果[35]。趙鑫帥等研究發(fā)現(xiàn)采用DEAE-52纖維素和葡聚糖凝膠Sephadex G-200能有效地分離純化蕎麥麩皮多糖，得到的BBP-Ⅰ、BBP-Ⅱ和BBP-Ⅲ三種多糖的分子量分別為 1.56×104Da、5.85×104Da、8.45×104Da。 掃描電鏡結(jié)果表明，BBP表面粗糙，凹凸不平，三個(gè)分離純化的多糖組分形貌差異較大，分別以球狀、片狀、棒狀為主。紅外光譜掃描表明BBP-Ⅰ和BBP-Ⅲ為ɑ-糖苷鍵化合物，BBP-Ⅱ?yàn)棣?糖苷鍵化合物[36]。

3 結(jié)論

麩皮中多糖的提取方式很多，各自具有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)提高麩皮中多糖的提取率、節(jié)能、操作簡(jiǎn)單及無(wú)污染等指標(biāo)，不僅可以采用多種技術(shù)融合的方式對(duì)麥麩中多糖進(jìn)行提取，而且還要注重對(duì)粗多糖分離純化的研究。同時(shí)，目前對(duì)麥麩多糖的研究多數(shù)局限于對(duì)其降糖、降脂、抗氧化、抗癌等功效，今后可以從細(xì)胞水平探討麩皮多糖的調(diào)節(jié)機(jī)理，明確其生物活性機(jī)制，為麩皮多糖的研究利用提供充分的理論依據(jù)。