姜彩霞，鄭喜群，劉曉蘭，田英華

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 國家雜糧工程技術(shù)研究中心，黑龍江 大慶 163319； 2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319； 3.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)

亞麻(flax)學(xué)名為LinumusitatissimumL，為一年生草本植物。亞麻纖維是一種天然的植物纖維，具有“綠色保健”的特點[1-2]，為紡織、生物復(fù)合材料等領(lǐng)域提供了優(yōu)質(zhì)的纖維材料[3-5]。亞麻纖維以束纖維的形式分布于亞麻莖的韌皮部，束纖維之間及單纖維之間主要依靠果膠等膠質(zhì)物質(zhì)發(fā)揮黏連作用，因此部分去除果膠等膠質(zhì)物質(zhì)，即半脫膠工藝成為了制備亞麻纖維的首要環(huán)節(jié)[6]。目前針對麻類脫膠技術(shù)的研究多集中在脫膠菌和脫膠酶的研發(fā)與應(yīng)用方面[3,7]，而對于脫膠過程中果膠等膠質(zhì)物質(zhì)成分的變化鮮見報道。

一般酶法脫膠因其成本較高，故制約了其工業(yè)化進程[8]。本文采用江水短時浸漬法脫膠，主要是指亞麻不進行長時間浸泡，而是短暫地浸漬在江水中，使亞麻莖盡可能吸收江水達到飽和，保持亞麻莖的高度濕潤狀態(tài)，利用江水中存在的天然微生物所產(chǎn)生的大量酶系直接作用于亞麻莖，從而達到脫膠效果。另一方面，利用PMP (1—苯基—3—甲基—5—吡唑啉酮) 柱前衍生化高效液相色譜法測定脫膠過程中亞麻纖維果膠單糖組分的變化，為進一步探究麻類半脫膠工藝的機制奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要材料、試劑與設(shè)備

亞麻原莖(齊齊哈爾金鼎亞麻紡織有限責(zé)任公司)；江水(取自嫩江)。

D-(+)-半乳糖(Gal)、D-葡萄糖醛酸(Glu acid)、L-(+)-鼠李糖(Rha)、D-(+)-半乳糖醛酸(Gal acid)、D-甘露糖(Man)、D-(+)-木糖(Xyl)、D-(+)-巖藻糖(Fuc)、葡萄糖(Glu acid)、D-阿拉伯糖(Ara)(均為生化試劑，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；PMP(阿拉丁化學(xué)試劑有限公司)；液相用試劑均為色譜純，其他均為分析純。

高效液相色譜儀(安捷倫科技有限公司)； SunFireTM C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)(美國Water公司)。

1.2 試驗條件

1.2.1 江水短時浸漬法脫膠方法

取3份烘干的亞麻纖維，每份約10.0 g，全部進行碾壓處理，按質(zhì)量比1∶10的比例加入江水(經(jīng)4層無菌紗布過濾)，按下述流程進行浸漬脫膠：浸漬30 min，同時以150 r/min的頻率進行震蕩處理，震蕩結(jié)束后再淋洗30 s，37 ℃恒溫培養(yǎng)，需在脫膠過程中保持亞麻纖維濕潤狀態(tài)，直至達到脫膠終點。

1.2.2 亞麻脫膠終點的判定

Fried評分法：將不同脫膠時間處理的亞麻莖置于試管中，加入沸水，封口，先輕搖30 s，后在垂直方向大力振搖10次，根據(jù)纖維分散情況記分：0分(不分散)；1分(部分分散)；2分(基本分散)；3分 (分散良好)。

1.2.3 亞麻纖維果膠的提取及水解條件

采用草酸銨法提取亞麻纖維果膠[2]：草酸銨質(zhì)量分數(shù)1%，提取溫度90 ℃，料液比1∶45(g/mL)，提取時間4 h，提取液透析48 h，透析液冷凍干燥后備用。亞麻纖維果膠經(jīng)三氟乙酸完全水解[10]，氮氣吹干。

1.2.4 單糖組分的測定條件

亞麻纖維果膠單糖組分的測定參照PMP柱前衍生化方法[9]：PMP與單糖物質(zhì)的量比為5∶1，NaOH與單糖物質(zhì)的量比為3∶1，水浴70 ℃，反應(yīng)30 min。

高效液相色譜檢測條件：流動相磷酸鹽緩沖液(pH值6.7)與乙腈的體積比為83∶17；流速1.0 mL/min，波長245 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 亞麻纖維脫膠終點的確定

采用Fried評分法對江水短時浸漬法脫膠的亞麻纖維進行評分，由Fried評分標(biāo)準可知，當(dāng)評分為2分時表明亞麻纖維已基本分散，此時應(yīng)適量增加檢測的頻率，直至評分為3分，確定為脫膠終點，不同脫膠時間亞麻纖維的評分結(jié)果見表1。

表1 不同脫膠時間Fried評分

由表1可知，江水短時浸漬法脫膠72 h時亞麻纖維開始出現(xiàn)部分分散現(xiàn)象，脫膠108 h時亞麻纖維基本分散，當(dāng)脫膠時間達到120 h時纖維分散良好，到達脫膠終點。

2.2 9種單糖混合標(biāo)準品柱前衍生高效液相色譜分析

首先采用PMP柱前衍生化方法對9種單糖標(biāo)準品分別進行高效液相色譜分析，確定每種單糖的保留時間，為簡化實驗流程，同時增強標(biāo)準品的對照性，將9種單糖混合標(biāo)準品利用同樣方法衍生后進行高效液相色譜分析，9種單糖標(biāo)準品柱前衍生高效液相色譜圖見圖1。

圖1 9種單糖標(biāo)準品柱前衍生高效液相色譜圖

由不同單糖PMP柱前衍生物HPLC圖譜可確定每種單糖不同的保留時間，并以此確定混合標(biāo)準品(圖1)按保留時間從小到大依次為Man、Rha、Glu acid、Gal acid、Glu、Gal、Xyl、Ara、Fuc的衍生物。

2.3 9種單糖含量標(biāo)準曲線的繪制

分別配制0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mmol/L 9種單糖混合標(biāo)準品進行柱前衍生化高效液相色譜法分析，測定不同濃度下每種單糖衍生物的峰面積。以單糖濃度為橫坐標(biāo)，衍生物峰面積為縱坐標(biāo)分別繪制9種單糖含量的標(biāo)準曲線，9種單糖含量標(biāo)準曲線見表2。

表2 9種單糖含量標(biāo)準曲線

不同濃度的單糖混合標(biāo)準液經(jīng)PMP柱前衍生化高效液相色譜法分析，各單糖保留時間重現(xiàn)性良好。由表2可知，各單糖含量在0.5～10.0 mmol/L范圍內(nèi)衍生物峰面積與濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

2.4 未脫膠亞麻纖維果膠單糖組分分析

經(jīng)草酸銨法提取未脫膠亞麻纖維果膠組分，經(jīng)酸完全水解后利用PMP柱前衍生化高效液相色譜法測定其單糖組成，并通過9種單糖含量的標(biāo)準曲線計算出各種單糖的濃度，結(jié)果如圖2所示。

圖2 亞麻纖維果膠水解樣品柱前衍生高效液相色譜圖

通過亞麻纖維果膠水解后高效液相色譜圖可以看出，各單峰沒有重疊，分離效果良好。通過與9種單糖混合標(biāo)準品柱前衍生高效液相色譜圖對照，最終確定亞麻纖維果膠中單糖組分為：Man、Rha、Glu acid、Gal acid、Glu、Gal、Xyl、Ara和Fuc。另外，通過各單糖含量標(biāo)準曲線計算出亞麻纖維果膠中各單糖物質(zhì)的量比為Gal acid∶Ara∶Gal∶Glu∶Rha∶Fuc∶Xyl∶Man∶Glu acid=64.52∶28.23∶25.55∶17.75∶13.41∶7.36∶5.72∶5.18∶5.05。

2.5 不同膠脫時間亞麻纖維果膠單糖組分的變化

采用江水短時浸漬法脫膠，從不同脫膠時間的亞麻纖維中提取果膠組分，經(jīng)完全酸水解后利用PMP柱前衍生化高效液相色譜法進行分析，隨著脫膠時間的延長亞麻纖維果膠單糖組分的變化如圖3所示。

圖3 不同脫膠時間亞麻纖維果膠單糖組分的變化

采用江水短時浸漬法脫膠后亞麻纖維果膠單糖比例為Gal acid∶Gal∶Rha∶Ara∶Glu∶Xyl∶Man∶Glu acid=2.15∶0.57∶0.53∶0.42∶0.41∶0.30∶0.29∶0.19。脫膠過程中各單糖含量逐漸降低，但單糖種類變化不大，其中脫膠前24 h內(nèi)各單糖含量降低較為明顯，F(xiàn)uc在脫膠96 h后含量為零。此外其余各單糖含量變化從大到小依次為Ara、Gal、Glu、Gal acid、Glu acid、Rha、Xyl、Man，損失率分別為85.00%、77.64%、76.67%、66.72%、61.43%、60.44%、48.01%和44.19%。

3 結(jié) 論

經(jīng)PMP柱前衍生化高效液相色譜法測定出未脫膠亞麻纖維果膠中各單糖物質(zhì)的量比為Gal acid∶Ara∶Gal∶Glu∶Rha∶Fuc∶Xyl∶Man∶Glu acid=64.52∶28.23∶25.55∶17.75∶13.41∶7.36∶5.72∶5.18∶5.05。采用江水短時浸漬法脫膠120 h后達到脫膠終點，脫膠后亞麻纖維果膠各單糖物質(zhì)的量比例為Gal acid∶Gal∶Rha∶Ara∶Glu∶Xyl∶Man∶Glu acid=2.15∶0.57∶0.53∶0.42∶0.41∶0.30∶0.29∶0.19。脫膠過程中各單糖含量逐漸降低，但單糖種類變化不大，其中脫膠前24 h內(nèi)各單糖含量降低較為明顯，F(xiàn)uc在脫膠96 h后含量為零。此外其余各單糖含量變化從大到小依次為Ara、Gal、Glu、Gal acid、Glu acid、Rha、Xyl、Man，損失率分別為85.00%、77.64%、76.67%、66.72%、61.43%、60.44%、48.01%和44.19%。本文研究通過對江水短時浸漬法脫膠過程中亞麻纖維果膠單糖組分變化的分析為進一步探究麻半脫膠的機制奠定了理論基礎(chǔ)。