鹽堿地不同菊芋品系菊糖含量的比較

李國琴，唐文文，晉小軍

（甘肅農業大學，蘭州 730070）

菊芋（Helianthus tuberosus L.）俗稱洋姜、鬼子姜，為菊科（Compositae）向日葵屬多年生草本植物。自然界含有菊糖（又稱菊粉，系多聚果糖）的36000種植物中，以菊芋和菊苣塊莖的菊糖含量最高[1]。除此之外，菊芋還含有一定數量的蛋白質、果膠、有機酸、纖維素及其他成分，菊糖已成為國內外高度重視的功能性食品添加劑[2-3]，菊芋中菊粉能增殖腸道內的雙歧桿菌，預防腸道感染；控制血脂，減少心血管疾病的危害；降低血氨的濃度；促進礦物質的吸收；防治便秘，適宜于糖尿病人。菊糖（Inulin）是由D-呋喃果糖經β-（2-1）-糖苷鍵聚合而成的果聚糖，呈直鏈結構，末端再以α-（l-2）糖苷鍵連接一分子葡萄糖基，多糖分子約含30～50個果糖殘基，聚合度通常為2～60，平均聚合度為10，水解后生成果糖和少量葡萄糖。

本實驗用紫外-可見分光光度法測定了不同品系的菊芋中菊糖的含量。其中，以蒽酮-硫酸法顯色測定總多糖，以DNS法顯色測定還原糖[4-5]。

1 材料與方法

1.1 材料

菊芋：品系 R3，R4，B1，B5，B8，采自蘭州秦王川鹽堿地。 將菊芋清洗，切開置沸水浴燙 5 min（滅 PPO 酶）后，切絲，在80℃烘干至恒重，用植物粉碎機粉碎，過60目篩，備用。

1.2 儀器設備與試劑

1.2.1 儀器設備 UV-2100雙光束紫外-可見分光光度計（日本，島津）；LDZ4-0.8低速自動平衡微型離心機（北京醫用離心機廠）；恒溫水浴箱（上海申光儀器儀表有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）循環式真空泵；RE-52AA旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）；高速植物粉碎機6202（北京環亞天元機械技術有限公司），23000 r/min；萬分之一電子天平（BD224S型，北京賽多利斯儀器系統有限公司）。

1.2.2 試劑 3，5-二硝基水楊酸（簡稱DNS試劑），熟石灰，蒽酮，酒石酸鉀鈉，氯仿，正丁醇，無水乙醇，磷酸，亞硫酸鈉，濃硫酸等，試劑均為分析純。自制的二次蒸餾水。

蒽酮試劑：稱取0.20 g蒽酮溶于100.0 mL濃硫酸。DNS試劑：將3.15 g DNS和131.0 mL 2 mol/L的NaOH加入到250 mL含92.5 g酒石酸鉀鈉的熱水溶液中，再加2.5 g酚和2.5 g亞硫酸鈉，冷卻后加蒸餾水定容至 500.0 mL。Sevag試劑：氯仿∶正丁醇=5∶1（體積比）。

1.3 實驗方法

1.3.1 菊芋多糖的提取 稱取5種菊芋樣品各3份，每份30.00 g置于500 mL的燒瓶中，各加400 mL蒸餾水，于恒溫水浴箱80℃浸提90min，過濾，收集濾液。濾渣重復提取2次，每次加水350 mL，過濾，合并3次濾液，減壓濃縮至適當體積即粗多糖溶液。

1.3.2 菊芋多糖的純化 在上述多糖溶液中加石灰乳調pH≈11.0，置80℃水浴中保溫1h[6]，減壓過濾，棄去沉淀。濾液用磷酸調pH至8.0，于4000 r/min離心10 min，棄去沉淀。在上清液中加入Sevag試劑脫蛋白3次[7]，收集的菊芋多糖溶液，加入適量活性炭脫色后，得到較純的多糖溶液。

將多糖溶液用3倍體積95%乙醇沉淀出多糖[8]，離心分離，回收乙醇。收集的菊芋多糖，用蒸餾水定容至50.0 mL，備用。

1.3.3 菊芋中菊糖的測定 ⑴總多糖含量的測定：取1.0 mg/mL的葡萄糖標準溶液1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00 mL于7個50 mL容量瓶，用蒸餾水定容，迅速置于冰浴中。再分別取葡萄糖系列溶液2.00 mL于7個試管中，再取2.00 mL蒸餾水于另一試管（參比溶液），各管中分別加入4.00 mL蒽酮試劑后，同時放到沸水浴中，加熱7 min，立即取出置于冰浴中，迅速冷卻，然后從冰浴中取出各試管放置至室溫，用UV-2100雙光束紫外可見分光光度計掃描葡萄糖溶液顯色后的吸收光譜，在最大吸收波長處測定系列標準溶液的吸光度[9]。

分別吸取“1.3.2”中各菊芋多糖溶液1.00 mL于100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至100.0 mL，再分別吸取1.00mL定容至10.0mL。依次吸取各溶液1.00mL放入20個10mL容量瓶，再分別加入4.00 mL蒽酮試劑后用蒸餾水定容至10.0 mL，反應條件同上述葡萄糖溶液的顯色。在最大吸收波長下測其吸光度。

c-菊芋總糖的測定濃度，單位：mg/mL；m樣-菊芋的質量，單位：g。

⑵還原糖含量的測定：取 10.0mg/mL 的葡萄糖溶液 2.00、4.00、6.00、8.00、10.00、12.00、14.00 mL 分別于7個50mL容量瓶中并定容。再分別取不同濃度的葡萄糖溶液各5.00 mL于7個10 mL容量瓶中，另取5.00 mL蒸餾水于另一10 mL容量瓶中（參比溶液），分別加入DNS試劑2.00 mL，混勻后，同時放入沸水浴中加熱5 min，取出置冰浴中迅速冷卻，定容至10.0 mL。用UV-2100雙光束紫外可見分光光度計掃描葡萄糖標準溶液顯色后的吸收光譜[10]，在最大吸收波長處測定系列標準溶液的吸光度。

分別取“1.3.2”中各菊芋多糖溶液5.00 mL，用二次蒸餾水定容至50.0 mL，混勻，再各取1.00mL于10 mL容量瓶中，并分別加入DNS試劑2.00mL，混勻后同時放入沸水浴中加熱5 min，取出后置冰浴中迅速冷卻并定容至10.0 mL，在最大吸收波長處測其吸光度。

c-菊芋中還原糖的測定濃度，單位：mg/mL；m樣-菊芋的質量，單位：g。

⑶菊糖含量：菊芋中菊糖的含量計算關系式為：W菊糖（%）=W總糖（%）-W還原糖（%）

2 結果與分析

2.1 葡萄糖標準溶液顯色后的標準曲線

2.1.1 蒽酮-硫酸法 由葡萄糖溶液顯色后的吸收光譜知，λmax=500 nm。于500 nm處測得系列標準溶液的吸光度得標準曲線見圖1，回歸方程為：y=62.981x-0.0514，相關系數r=0.9835。

2.1.2 DNS法 由葡萄糖溶液顯色后的吸收光譜知，λmax=490 nm。于490 nm處測得系列標準溶液的吸光度得標準曲線見圖2，回歸方程為：y=1.7543x+0.0563，相關系數r=0.9906。

圖1 測定總糖含量的葡萄糖溶液的標準曲線

圖2 測定還原糖的葡萄糖溶液標準曲線

2.2 不同品系菊芋中多糖、還原糖和菊糖的含量

不同品系菊芋中總多糖的含量R4的最高（見表1），達18.11%，與其他品系存在極顯著差異；R3次之，為13.10%；品系B1、B5、B8皆較低，其中B1最低，僅為9.99%，比品系R4低了近8個百分點。菊芋中還原性多糖的含量較低，只有R3含量比較高，為3.11%，與其他品系比較差異極顯著。

菊芋中含有豐富的菊糖，各品系菊糖的含量為R4＞B5＞R3＞B8＞B1，其中，品系R4中菊糖的含量最高，達16.78%，與其他品系之間差異極顯著，B1與品系B5、R3、B8差異顯著，R4的產量在5個品系里排第二位[11]，B1的產量雖然高，但其中的菊糖含量最低，僅為8.37%。

3 小結

表1 不同菊芋品系產量及糖含量

實驗結果表明：測定的5個不同菊芋品系中菊糖的含量為8.37%～16.78%，品系間差異極顯著，各品系菊糖的含量為 R4＞B5＞R3＞B8＞B1。

菊糖作為一種新興的食品配料，具有安全無毒并能顯著改善食品風味品質及促進人體健康的優勢，具有一定的使用價值和開發前景。

[1]Vandamme E I，Deryck D G.Microbial inulinase，Fermentation process，properties，and applications[J].Appl.Microbiol，1983，29：139-176.

[2]饒志娟，鄭建仙，賈呈祥.功能性食品基料-菊粉的研究進展[J].中國甜菜糖業，2002（4）：26-30.

[3]屠用利.菊糖的功能與應用[J].食品工業，1997（4）：45-46.

[4]胡娟，金征宇，王靜.菊芋菊糖的提取與純化[J].食品科技，2007（4）：62-65.

[5]吳立軍.天然藥物化學[M].北京：人民衛生出版社，2006：102，32-45.

[6]王啟為，張境，張霞，等.用微波法提取菊芋中的菊糖[J].寧夏大學學報（自然科學版），2002，23（4）：350-351.

[7]易華西，熊善柏，趙山，等.預處理對菊芋中菊糖提取精制的影響[J].食品研究與開發，2002，23（5）：9-11.

[8]Zhao Zhi-fu，Zhu Hong-ji，Yu Jin-jin，Li Chao，Gao Gui-yan，Zeng Yi-wei.Impurity Removal from Inulin Extract of Jerusalem artichoke Tubers by Carbonation[J].Agric.Food Chem.，2009，30（14）：14-71.

[9]鄭文竹，姚炳新，魏文玲，等.從菊芋制備菊粉糖液的方法和菊芋干片成分分析[J].廈門大學學報（自然科學版），1996，35（l）：112-115.

[10]劉德蔚.含菊糖類中草藥的綜合利用[J].中成藥，1999，21（12）：659.

[11]李世煜，晉小軍，席旭東，等.內陸干旱灌區次生鹽漬化土壤適宜種植菊芋品種篩選[J].中國農學通報，2010，26（15）：198-202.