青稞β-葡聚糖提取工藝優化

張文會

青稞β-葡聚糖提取工藝優化

張文會

（西藏自治區農牧科學院農業研究所，西藏拉薩850032）

以青稞麩皮為原料，采用單因素試驗和正交試驗設計，用β-葡聚糖檢驗試劑盒法測定提取樣品中β-葡聚糖的含量。結果表明，青稞麩皮β-葡聚糖適宜采用水提+堿提的提取方法進行提取，其最佳工藝條件為料液比1∶10，提取溫度55℃，水提時間2 h，堿提pH值8.0，堿提時間1 h，在此條件下青稞β-葡聚糖提取率為68.12%。關鍵詞：青稞；β-葡聚糖；提取工藝

青稞屬禾本科、大麥屬，主要分布于西藏、青海、甘肅、四川阿壩及甘孜州，因其在收獲時穎果與稃殼分離而得名，在其他產區也稱米大麥、米麥、裸麥[1-3]。青稞中的β-葡聚糖平均含量達5.25%，最高達8.62%，是小麥中β-葡聚糖平均含量的50倍。研究人員對西藏青裸營養成分進行系統研究后發現，西藏青稞β-葡聚糖含量為3.66%~8.62%，平均值為5.25%，是迄今為止測得谷類作物中的最高值，遠遠高于皮大麥、小麥和燕麥[4]。近年來研究表明，青稞β-葡聚糖具有抗癌、降血脂、降血糖等功效，其保健作用引起了全世界的廣泛關注[5-6]。試驗以青稞麩皮為原料，采取單因素試驗和正交優化試驗，確定了青稞β-葡聚糖的提取方法，為產業化開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

青稞原料，西藏農牧科學院農業研究所提供，經磨粉后得到青稞麩皮備用；β-葡聚糖[混聯]檢驗試劑盒，愛爾蘭Megazyme公司提供；氫氧化鈉，分析純。

1.1.2 儀器與設備

HR-200型電子分子天平，東生興業有限公司產品；TDL-5-A型臺式離心機，上海安亭科學儀器廠產品；分光光度計，日本Hitachi公司產品。

1.2 試驗方法

（1）β-葡聚糖提取。稱取一定量的青稞麩皮，加入一定比例的水，在一定溫度的水浴中邊加熱邊攪拌，提取一定時間后取出離心，渣滓加入與一次水提同體積的水，調節pH值后放入水浴中邊加熱邊攪拌，提取1 h，離心后合并上清液，記錄提取液的體積，測定上清液β-葡聚糖含量，計算β-葡聚糖提取率。

β-葡聚糖的檢測按照試劑盒規定方法檢測。

（2）單因素試驗。考查不同提取方法、料液比、提取時間、提取溫度及堿提pH值對β-葡聚糖提取率的影響。

（3）提取工藝條件的優化。在單因素試驗的基礎上，固定提取料液比1∶10，堿提時間1 h，選擇對提取率影響較大的提取溫度、堿提pH值和水提時間等因素設計三因素三水平正交試驗。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

2 研究結果

2.1 青稞β-葡聚糖提取工藝單因素試驗結果

2.1.1 提取工藝的選擇

不同提取工藝對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見圖1。

圖1 不同提取工藝對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖1可以看出，在設定的條件下水提+堿提青稞麩皮β-葡聚糖提取率相對較高，這與青稞麩皮中β-葡聚糖大多溶于水或堿性水溶液有關，最終確定水提+堿提的工藝為青稞麩皮β-葡聚糖提取的較優工藝。

2.1.2 不同料液比對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

不同料液比對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見圖2。

圖2 不同料液比對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖2可以看出，料液比對青稞麩皮β-葡聚糖提取率變化不大，綜合考慮生產成本，選擇青稞麩皮β-葡聚糖的較優料液比為1∶10。

2.1.3 提取溫度對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

不同提取溫度對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見圖3。

圖3 不同提取溫度對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖3可以看出，提取溫度60~90℃時，隨著提取溫度的升高，青稞麩皮β-葡聚糖提取率呈先減小后增大的趨勢，選擇青稞麩皮β-葡聚糖提取溫度為60℃。

2.1.4 水提時間對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響不同水提時間對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響見圖4。

圖4 不同水提時間對青稞麩皮β-葡聚糖提取率的影響

從圖4可以看出，隨著水提時間的增加，青稞麩皮β-葡聚糖提取率呈先增大后減小的趨勢，這是由于在一定的提取條件下，β-葡聚糖溶出并溶解于提取介質中是一個需要一定時間的過程，而當物料中的β-葡聚糖和提取介質中β-葡聚糖含量達到該條件下的平衡狀態后，提取率達到最大值，而進一步延長水提時間會導致多糖分子的降解，從而使β-葡聚糖提取率降低。因此，選擇青稞麩皮β-葡聚糖提取的水提時間為2 h。

2.1.5 堿提pH值對青稞麩皮β-葡聚糖工藝對提取率的影響

不同堿提pH值對青稞麩皮β-葡聚糖工藝對提取率的影響見圖5。

在水提后選擇在稀堿條件下提取β-葡聚糖，這是由于水提后的青稞麩皮中還含有相當一部分堿溶性β-葡聚糖。隨著堿提pH值升高，提取液顏色也逐漸加深，由淡黃色到深褐色，這可能是由于提取過程中體系發生美拉德反應所致。由圖5結果表明，當堿提pH值為8.5時，青稞麩皮β-葡聚糖提取率較高。

2.2 青稞β-葡聚糖提取工藝條件優化

圖5 不同堿提pH值對青稞麩皮β-葡聚糖工藝對提取率的影響

正交試驗設計及結果見表2，方差分析見表3。

表2 正交試驗設計及結果

表3 方差分析

從表2可以看出，3個因素影響青稞麩皮β-葡聚糖提取率的主次順序為A>C>B，即提取溫度的影響最大，其次是水提時間，堿提pH值的影響最小。

從表3可以看出，提取溫度、水提時間和堿提pH值對青稞麩皮β-葡聚糖提取率都有顯著影響。不考慮交互作用，青稞麩皮β-葡聚糖提取的最佳條件為A1B1C2，即提取溫度55℃，堿提pH值8.0，水提時間2 h，青稞麩皮β-葡聚糖提取率最高。按照試驗確定的條件進行驗證試驗，測得在該條件下青稞麩皮β-葡聚糖提取率為68.12%。

3 結論

青稞麩皮β-葡聚糖適宜采用水提+堿提的提取方法進行提取，其最佳工藝條件為料液比1∶10，提取溫度55℃，水提時間2 h，堿提pH值8.0，堿提時間1 h；在該條件下青稞β-葡聚糖提取率為68.12%。

[1]汪海波，劉大川，謝筆均.燕麥中β-葡聚糖的提取及分離純化工藝研究[J].食品科學，2004（5）：90-93.

[2]趙丹，齊穎.青稞β-葡聚糖提取工藝研究[J].糧食與油脂，2004（10）：26-28.

[3]連喜軍，張平平，羅慶豐.西藏青稞中β-葡聚糖提取的研究[J].天津農學院學報，2005（4）：25-27.

[4]那成龍，陳建澍，張玉紅，等.大麥β-葡聚糖的提取及功能研究進展[J].麥類作物學報，2012（3）：579-584.

[5]管驍，姚惠源.燕麥麩中β-葡聚糖提取工藝的研究[J].食品科技，2002（10）：63-65.

[6]張峰，楊勇，趙國華，等.青稞β-葡聚糖研究進展[J].糧食與油脂，2004（12）：3-5.◇

Optimization of Extraction Technology ofβ-glucan from Barleys

ZHANGWenhui
（Institute of Agriculture Research，Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences，Lhasa，Tibet850032，China）

The barley bran is as raw material to extract theβ-glucan through the single-factor experiment and orthogonal experiment design in this paper，and the content ofβ-glucan is determined by theβ-glucan test kit.The results show that the suitable extraction method is water-extraction along with alkali-extraction，the optimum conditions are as follows：the ratio of material to liquid is 1∶10，the extraction temperature is 55℃，the time ofwater extraction is 2 h，the pH of alkali-extraction is 8.0 for 1 h，the extraction rate ofbarleyβ-glucan is 68.12%.

barley；β-glucan；extraction process

Q539

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.036

1671-9646（2017）06b-0023-03

2017-05-09

國家現代農業（大麥、青稞）產業技術體系建設經費項目（CARS-05）。

張文會（1979—），男，碩士，副研究員，研究方向為農產品加工工藝。