超濾純化青稞β—葡聚糖的研究

王謙 董海麗

摘要：為對青稞（Hordeum vulgare）β-葡聚糖進行純化，以膜通量為指標，采用單因素和正交試驗，對青稞β-葡聚糖進行超濾處理，分析超濾過程中操作壓力、溫度和料液流速對膜通量的影響。結果表明，優化的超濾條件為操作壓力0.12 MPa、溫度45 ℃、料液流速20 mL/s。該條件下超濾膜通量可達38.5 L/（m2·h），β-葡聚糖截留率達到99.2%，表明超濾處理可應用于青稞β-葡聚糖純化。

關鍵詞：青稞（Hordeum vulgare）；β-葡聚糖；超濾；純化

中圖分類號：S512.3；Q539 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）06-1530-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.06.042

青稞（Hordeum vulgare）俗稱裸大麥，又稱元麥，是一種廣泛種植在我國西北、西南特別是青海、西藏等地的一種重要糧食作物[1，2]。青稞中含有豐富的β-葡聚糖[3，4]，具有降血脂和膽固醇、抗氧化、抗腫瘤、免疫調節等功能作用[5-8]。已有研究者對青稞中β-葡聚糖的提取進行了研究[9，10]，但直接提取的β-葡聚糖提取液中，含有蛋白質、色素等雜質，因此，非常有必要對其進行純化。

近年來，超濾技術被應用的多糖產品的純化中[11]，但在青稞β-葡聚糖于純化處理中鮮有報道，本研究采用超濾技術純化β-葡聚糖，優化工藝條件，為青稞β-葡聚糖的開發提供指導。

1 材料與方法

2 結果與分析

2.1 操作壓力對膜通量的影響

在操作溫度40 ℃，提取液流速20 mL/s情況下，分別在0～0.16 MPa下對提取液進行超濾，結果見圖1。由圖1可知，膜通量隨壓力的增加而增加，但當壓力達到0.12 MPa后，繼續增加壓力，膜通量下降。這是因為超濾過程中壓差是超濾的驅動力，壓差增加，超濾過程的驅動力增加，但壓差過大，膜表面的雜質容易被壓密，使膜通量降低，因此，0.12 MPa是適宜的壓力。

2.2 操作溫度對膜通量的影響

在提取液流速20 mL/s，0.12 MPa下，分別在操作溫度20～40 ℃下對提取液進行超濾，結果見圖2。由圖2可知，膜通量隨著溫度的增加而增加，這是因為溫度上升，提取液的黏度降低，擴散系數增大，但溫度過高，會受到膜材料的耐熱性限制，因此超濾溫度選用40 ℃。

2.3 料液流速對膜通量的影響

在0.12 MPa，操作溫度40 ℃下，采用不同流速（10～25 mL/s）提取液進行超濾，結果見圖3。由圖3可知，膜通量隨料液流速的增加而增加，但當流速達到20 mL/s后，繼續增加料液流速，流速對膜通量影響較小。因此，選擇流速為20 mL/s較適宜。

2.4 超濾純化工藝條件的優化

在單因素試驗的基礎上，選用L9（34）正交試驗對超濾純化工藝條件進行優化，因素與水平見表1，試驗結果見表2。由表2極差分析可知，各因素對膜通量的影響程度次序為B>C>A，即：溫度>流速>壓力，優化的超濾條件為A2B3C2，即：操作壓力0.12 MPa、溫度45 ℃，流速20 mL/s。對表2的結果進行方差分析，結果見表3。操作溫度對膜通量的影響顯著，而操作壓力和流速對膜通量的影響在所考察的范圍內不顯著，取提取液50 L按優化的工藝條件進行驗證試驗，測得膜通量為38.5 L/（m2·h）。分析超濾前后的β-葡聚糖含量，超濾后β-葡聚糖截留率達到99.2%。 3 結論

超濾技術純化青稞β-葡聚糖，可通過超濾除去提取液中的色素、黃酮等小分子雜質，優化的超濾條件為操作壓力0.12 MPa，溫度45 ℃，料液流速20 mL/s。該條件下超濾膜通量可達38.5 L/（m2·h），β-葡聚糖截留率達到99.2%，表明超濾處理可應用于青稞β-葡聚糖純化。

參考文獻：

[1] 呂遠平，熊茉君，賈利蓉，等.青稞特性及在食品中的應用[J].食品科學，2005，26（7）：266-270.

[2] 吳宏亞，陳樹林，胡 俊，等.青稞β-葡聚糖分子生物學相關研究進展[J].核農學報，2014，28（3）：398-403.

[3] 吳昆侖.基因型與環境效應對青稞β-葡聚糖含量的影響[J].廣東農業科學，2013，49（17）：5-7.

[4] 臧靖巍，闞建全，陳宗道，等.青稞的成分研究及其應用現狀[J].中國食品添加劑，2004，15（4：）43-45.

[5] 郭 永，陳姍姍.新型保健食品添加劑—β-葡聚糖的研究進展[J].食品研究與開發，2011，32（4）：178-181.

[6] 宋江南，田明杰，蘇立宏，等.青稞β-葡聚糖對高脂誘導的C57小鼠膽固醇代謝的影響[J].中華疾病控制雜志，2013，17（2）：93-95.

[7] 李 文，楊 焱，周 帥，等.八種食用菌水溶性粗多糖的β-葡聚糖含量與體外免疫活性研究[J].食用菌學報，2012，19（1）：65-69.

[8] 張亞茹，叢峰松.黑酵母β-1，3-1，6-葡聚糖對小鼠腫瘤及免疫功能的影響[J].食品科學，2012，33（19）：306-309.

[9] 馬國剛，王建中.超聲波輔助提取青稞β-葡聚糖的工藝條件優化[J].食品科技，2009，34（11）：168-174.

[10] 徐 菲，黨 斌，遲德釗.超聲波輔助提取青稞β-葡聚糖工藝優化[J].食品科技，2014，39（12）：217-221.

[11] 杜邵龍，周春山，雷細良.超濾膜法濃縮薏苡仁多糖提取液[J].膜科學與技術，2007，27（5）：78-81.