GC分析大豆和麥麩膳食纖維中的單糖成分

熊慧薇，戴書浩，閔華，朱雪晶，馮健雄，*

（1.江西省農業科學院，江西南昌330200；2.南昌市環境監測站，江西南昌330047）

膳食纖維是植物的可食用部分或類似的碳水化合物，膳食纖維在人類小腸中不會被消化和吸收，在人類大腸中會發生全部或部分發酵。膳食纖維包括多糖、低聚糖、木質素和相關的植物組織，膳食纖維具有一些有益的生理功能包括通便、降膽固醇和降血糖。膳食纖維水解后的低聚糖包括阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白、纖維素和木質素等。總之，膳食纖維是由若干種碳水化合物組成的混合物[1-3]。

在國內外很多研究中通常都會采用水解衍生化－氣相色譜分析法來測定多糖的單糖組成。膳食纖維包括的物質范圍非常廣，多糖屬于膳食纖維的范疇，因此可以采用水解衍生化—氣象色譜法來檢測膳食纖維的單糖組成。膳食纖維的單糖組成通過氣相色譜法GC來進行測定在國內外已有報道，鄭建仙，耿立萍等在他們的文獻中曾經報道過用氣相色譜分析進行膳食纖維單糖組成的測定[4]，M.Wennberg等的論文中也對此有所論述[5]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

通過去蛋白等處理方式所制取的大豆纖維和麥麩纖維粉末，干燥方式為噴霧干燥。

1.1.2 試劑

各種單糖標樣：上海試劑公司；鹽酸羥胺、吡啶、醋酸酐、碳酸鋇、碳酸鈣（均為分析純）。

1.1.3 設備

Agilent6890氣相色譜儀：美國Agilent；DENVER TP－214電子天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；DK－S24電子恒溫水浴鍋：上海精宏實驗設備有限公司；SC－2554離心機：安徽中科中佳科學儀器有限公司；10 μL 進樣針、2 mL 試劑瓶：Agilent。

1.2 方法

1.2.1 制備單糖衍生物

分別稱量各種單糖（葡萄糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、果糖）10 mg制備糖腈乙酰酯衍生物。制備方法：稱取10 mg單糖置于2 mL的試劑瓶中，加入10mg鹽酸羥胺，0.5mL吡啶，90℃振蕩水浴30 min，冷卻后加入0.5 mL醋酸酐，90℃振蕩水浴30 min，冷卻后得到單糖標樣的衍生物。

1.2.2 制備空白樣

空白樣：稱取10 mg鹽酸羥胺，加入0.5 mL吡啶溶解，90℃振蕩水浴30 min，冷卻至室溫后加入0.5 mL醋酸酐，90℃振蕩水浴30 min，冷卻。

1.2.3 制備樣品衍生物

各稱取實驗室制備的大豆和麥麩膳食纖維15 mg置于安培管中，分別加入5 mL～6 mL的硫酸，硫酸濃度2 mol/L，用酒精噴燈封口，放置于110℃的烘箱中水解5 h，注意不要水解過度，以液體水解為棕褐色為止。冷卻后，加入BaCO3或CaCO3中和到pH值中性，4 000 r/min離心20 min，取上清液，真空干燥得到水解樣。稱取15 mg水解后的樣品，用與1.2.1中相同的方法制備樣品的糖腈乙酸酯衍生物。

1.2.4 GC工作參數

設備型號為Agilent 6890氣相色譜儀，使用DB－1701毛細管柱，載氣為氮氣，進樣量1 μL，GC工作參數見表1。

表1 氣相色譜儀工作參數Table 1 Working parameter of GC

2 結果與討論

2.1 單糖衍生物的測定結果

GC圖譜表明，在試驗所選的GC試驗條件下，標樣衍生物的混合液可以得到有效的分離。鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖的保留時間分別為7.378、7.961、8.276、10.066、10.371、10.627 min，出峰圖如圖1所示。果糖衍生物的出峰圖如圖2所示。雙叉峰是果糖標志性圖譜，雙叉峰出現在6.860 min和6.931 min，由于其他雜質成分的干擾，果糖標樣圖譜中還出現了一些雜峰。

圖1 單糖標樣衍生物混合樣的GC出峰圖Fig.1 GC chromatogram of mixed monosaccharide derivants

圖2 果糖衍生物GC出峰圖Fig.2 GC chromatogram of fructose derivants

2.2 膳食纖維樣品衍生物的測定結果

用樣品的衍生物上氣象進行氣象色譜分析，通過對比保留時間來對各膳食纖維樣品的單糖組成進行定性分析。大豆膳食纖維和麥麩膳食纖維的出峰圖如圖3和圖4所示。標樣及樣品衍生物的GC保留時間見表2。

通過比對標準樣品和兩種纖維的保留時間發現，兩種膳食纖維都不含果糖，但是均含有其他六種單糖（鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖）。GC檢測結果表明，膳食纖維是雜多糖的混合物，這與AACC對膳食纖維的定義相符合。

圖3 大豆膳食纖維樣品GC出峰圖Fig.3 GC chromatogram of soybean dietary fiber sample

表2 標樣和樣品衍生物的GC保留時間Table 2 The corresponding retaining time of guide samples and DF samples

標準樣品和纖維峰面積的GC峰面積對比如表3所示。通過比對標準樣品的峰面積，可以對膳食纖維中的單糖含量做一個初步分析。

比較纖維樣品衍生物和標樣衍生物的GC圖譜，通過比較各種單糖的峰面積，可以反應出兩種膳食纖維中各種單糖的相對含量多少。大豆膳食纖維中半乳糖的峰面積最大，其次是阿拉伯糖和葡萄糖；麥麩膳食纖維中阿拉伯糖和木糖的峰面積大，其次是葡萄糖。

表3 標準樣品和膳食纖維樣品六種單糖的峰面積比較Table 3 The peak area of standard sample and dietary fiber samples

3 結論

本研究中所設定的GC分析條件可以有效地實現單糖衍生物混合液的分離，圖譜可以完整地得到6種單糖出峰圖。通過對樣品衍生物溶液的GC分析，通過對比保留時間，確定兩種膳食纖維均含有鼠李糖等六種單糖。檢測結果表明膳食纖維是各種雜多糖的混合物。此外，大豆和麥麩膳食纖維衍生物中各單糖的峰面積略有不同，大豆膳食纖維中半乳糖的峰面積最大，而麥麩膳食纖維中阿拉伯糖和木糖的峰面積相當。

[1] Diertary fiber definition committee.The definition of dietary fiber[J].Cereal foods world,2001,46(3):112－126

[2] 周建勇.膳食纖維定義的歷史回顧（1953～1999）[J].國外醫學分冊.2001,28(1):26－28

[3] 何錦風,郝立民.論膳食纖維[J].食品與發酵工業,1997,23(5):63－68

[4] 鄭建仙,孫由芳.膳食纖維分析方法的研究[J].華南理工大學學報：自然科學版,1996,24(12):73－78

[5] Wennberg M,Byman M.On the possibility of using high pressure treatment to modify physico－chemical properties of dietary fiber in white cabbage[J].Innovative food science&emerging technologies,2004,5:171－177