阿魏酰阿拉伯低聚木糖的制备、结构鉴定及构效关系研究进展

我国每年谷物加工过程中产生大量的副产物谷物麸皮,其含有丰富的酚酸和非消化性多糖。然而,谷物麸皮的低利用率导致其附加值较低。近年来,学者从谷物麸皮中制备得到了阿魏酰阿拉伯低聚木糖(feruloylated arabinoxylan oligosaccharides,F-AXOs)。F-AXOs是一种功能性低聚糖,被认定为具有阿魏酸和低聚糖的双重生理活性,如抗氧化性、益生性等,应用前景广阔。本文综述了以谷物麸皮为原料制备F-AXOs的方法、F-AXOs的结构鉴定手段以及已知的F-AXOs结构,最后重点阐述F-AXOs结构与生物活性之间的关系,并介绍F-AXOs在食品领域中的应用情况,以期为F-AXOs的生产与应用提供理论指导。

小麦籽粒阿魏酰阿拉伯木聚糖含量QTL定位

阿拉伯木聚糖(arabinoxylan,AX)是小麦中重要的膳食纤维组分,对面制品加工品质和营养品质有重要影响。阿魏酰阿拉伯木聚糖(ferulic acid arabiaxylan,FAX)含量是决定小麦AX质量的关键因素。挖掘小麦中FAX含量相关的QTL位点及紧密连锁标记,可为FAX基因的克隆及功能标记开发提供参考。本研究选用小麦藁城8901/周麦16重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体结合90K SNP芯片,应用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM),对小麦籽粒FAX含量进行QTL定位。在小麦全基因组范围内共检测到5个在多个环境下稳定存在的QTL,位于2AS、2BS、2DL、3AS和6AS染色体,分别命名为QFax.xjau-2AS、QFax.xjau-2BS、QFax.xjau-2DL、QFax.xjau-3AS和QFax.xjau-6AS.2,单个QTL可解释6.2%~18.2%的表型变异。其中QFax.xjau-3AS解释表型变异最大(18.2%)。QFax.xjau-2AS、QFax.xjau-3AS和QFax.xjau-6AS的优异等位基因来源于周麦16,QFax.xjau-2BS和QFax.xjau-2DL的优异等位基因来源于藁城8901。本研究发现的5个与FAX含量相关的稳定QTL,其紧密连锁标记可以用于高FAX含量MAS育种,为小麦FAX含量遗传解析提供参考。

小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶基因的克隆与功能标记开发

【目的】克隆小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶(arabinoxylan feruloyl transferase,AFT)基因,开发与FAX含量紧密连锁的功能标记,提高对FAX含量预测的准确性,为小麦加工品质的改良提供依据。【方法】应用FR846233为探针,通过同源克隆的方法获得小麦FAX含量基因gDNA全序列,使用DNAMAN软件比较高、低FAX含量品种间的序列差异性;基于序列差异使用Primer5.0软件设计特异性引物,开发与FAX含量紧密连锁的功能标记并利用一套中国春缺体-四体系和3AL、3AS双端体系进行染色体物理定位;同时结合PCR验证的方法,利用253份来自于中国主要冬麦区的小麦品种(系)对功能标记的实用性进行验证,采用IBM SPSS statistics 19.0软件进行FAX含量与基因型间的相关性分析等数据统计分析。【结果】2对特异性引物B1、B2最终扩增出长度分别为800 bp及710 bp的片段,B1和B2扩增的PCR片段有80 bp重叠,将片段拼接得到位于3A染色体上AFT基因TaBahd-A1。TaBahd-A1序列由1 429个碱基对组成,得到等位变异TaBahd-A1a和TaBahd-A1b,2个等位变异都拥有一个1 266 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),都具有2个外显子和1个内含子,内含子符合典型GT-AG结构,等位变异序列之间相似度为98.08%,具有24个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点和3个插入缺失(insertion-deletion,InDel)InDel位点,可编码421个氨基酸残基,预测分子量为45.2 kD。基于107 bp SNP处开发了2个互补显性标记AFTA2和AFTB2。AFTA2在TaBahd-A1a材料中能扩增出692 bp片段,与高FAX含量相关,在具有TaBahd-A1b等位变异的材料中未能扩增出片段。AFTB2则只能在TaBahd-A1b等位变异类型的材料中扩增出438 bp片段,并与低FAX含量相关,在TaBahd-A1a等位变异类型的材料中未能扩增出片段。同时利用一套中国春缺体-四体系和双端体材料将AFTA2和AFTB2定位在小麦3AL染色体。用功能标记AFTA2和AFTB2检测253份中国冬小麦材料,结果表明,不同基因型的FAX含量差异达到显著水平(P<0.05)。从不同麦区来看表现各有不同,其中在北部冬麦区不同基因型的FAX含量在北部冬麦区材料间差异不显著;而在黄淮麦区,含有TaBahd-A1a的品种FAX含量显著高于含有TaBahd-A1b的品种(P<0.05)。TaBahd-A1等位变异分布频率表明,TaBahd-A1a是与高FAX含量相关优异等位变异,且北部冬麦区TaBahd-A1a的频率(71.3%)显著高于黄淮冬麦区(60.2%)。【结论】基于TaBahd-A1序列成功开发1对显性互补标记AFTA2/AFTB2并定位于3AL染色体,标记与FAX含量相关可用于FAX含量的遗传改良。

新疆小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶基因TaBahd-A1等位变异检测及其分布规律

阿魏酰阿拉伯木聚糖(feruloyl arabinoxylan,FAX)含量是影响小麦加工品质的重要因素,揭示其相关基因在小麦中的遗传变异规律,可为小麦分子育种提供一定参考。本研究利用阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶TaBahd-A1基因位点的3对功能标记AFTA2、AFTB2和AFTC8,对124份新疆小麦品种(系)进行TaBahd-A1等位变异检测,并分析等位变异分布规律。结果表明,携带与低FAX含量相关的TaBahd-A1b等位变异材料占比(57.2%)最大,其次是与高FAX含量相关的TaBahd-A1c等位变异(29.1%),与高FAX含量相关的TaBahd-A1a等位变异占比(13.7%)最小;其中,98份新疆冬小麦品种(系)中,携带TaBahd-A1a和TaBahd-A1c基因型的材料共占比38.7%,携带TaBahd-A1b基因型的材料占比61.3%;26份新疆春小麦材料中,携带TaBahd-A1a和TaBahd-A1c基因型的材料共占比57.6%,携带TaBahd-A1b基因型的材料占比38.4%。在不同类型冬小麦品种(系)中,与高FAX含量相关的等位变异类型TaBahd-A1a和TaBahd-A1c的分布频率表现为引进品种(系)>地方品种>自育品种(系);与低FAX含量相关的等位变异类型TaBahd-A1b的分布频率表现为自育品种(系)>地方品种>引进品种(系)。

利用Humicola insolens（真菌）中的阿魏酸酯酶和糖基水解酶从啤酒糟和麦麸中分离阿拉伯木聚糖和阿魏酸单体和二聚体

UltrafloL是由嗜热真菌Humicola insolens产生的一种酶,它能够溶解啤酒糟和麦麸这两种农产品中一半以上的生物量.尽管大多数阿魏酸以自由形式释放出来,但大多数的阿魏酸二聚体与可溶性的寡糖阿魏酸一同释放出来,只有8,5'-苯并呋喃仍然大多数留在残留物里.H.insolens可以产生一种酯酶,这种酶能够将麦麸中的羟苯基丙烯酸释放50%甚至更多,而啤酒糟中仅释放9%.酶处理后残留物中的多糖成分主要包括纤维素和阿拉伯木聚糖,这就表明残留物中的部分阿拉伯木聚糖不能被H.insolens中的木聚糖酶所分解.溶解的阿拉伯糖和木糖的比率与释放的阿魏酸之间的差异,说明在小麦和大麦中阿魏酸和阿拉伯木聚糖的结构不同.

啤酒中阿拉伯木聚糖的含量

β-(1→3),(1→4)-D葡聚糖在制麦和酿造过程中的重要性已经被人们认知,最近它的重要性又被Bamforth重申.β-葡聚糖的影响主要表现在以下几方面:它能够降低麦芽的浸出率,使过滤速度减慢,影响过滤设备的使用效率,而且会形成凝胶和浑浊物影响啤酒的质量.但是,阿拉伯木聚糖--是大麦细胞壁的另一种重要成分,研究者对它的关注程度却远远不及β-葡聚糖.但是研究结果表明,谷物阿拉伯木聚糖是一种部分水溶的高分子量多糖,它能够形成黏性溶液和凝胶.因此,阿拉伯木聚糖与β-葡聚糖所造成的影响之间有着或多或少的联系.

复合酶法提取鲜玉米皮阿拉伯木聚糖的研究

玉米皮作为清洁易得的农产品下脚料,是开发食品组分的丰富资源,其中富含功能性非淀粉多糖--阿拉伯木聚糖(arabinoxylans,AXs)。以鲜玉米麸皮为主要原料,采用复合酶法提取其中的阿拉伯木聚糖。以提取率和提取物中AXs含量为指标,研究复合酶中的木聚糖酶和纤维素酶的比例和复合酶的添加量对得率和提取物中AXs含量的影响。结果表明木聚糖酶与纤维素酶添加量之比为10∶1(酶活比),复合酶的添加量为900 U/g时提取率和提取物中AXs含量最高。

酶法制备黑小麦麸皮阿魏酰低聚木糖的工艺优化

研究黑小麦麸皮阿魏酰低聚木糖(FOs)的酶法制备工艺。用木聚糖酶酶解水不溶性膳食纤维制备FOs,通过HPLC分析方法,并结合双波长法和薄层层析法对FOs的含量和组成进行分析。在加酶量、反应时间、p H、温度4个单因素实验基础上,采用四因素三水平的中心旋转设计,以FOs浓度为响应值,使用响应面分析法对FOs的制备工艺进行优化,得到最佳工艺参数为:加酶量15.5 mg/L,酶解时间22 h,温度46℃,p H4.8,在此条件下,FOs的浓度为0.4913 mmol/L。薄层层析和HPLC分析结果表明,酶解液中的低聚糖含有结合态阿魏酸,是阿魏酰低聚木糖。

玉米芯功能性低聚糖分级纯化及抗氧化活性研究

探究玉米芯功能性低聚糖分级纯化前后不同组分的组成、理化性质和抗氧化活性。以玉米芯为原料,采用活性炭柱层析法对玉米芯功能性低聚糖进行分级纯化,对纯化前后组分的聚合度、相对分子质量、阿魏酸基团以及红外光谱特性进行分析,并对酶解低聚糖粗提物(EH)及其纯化组分的自由基清除能力和抑制脂质过氧化能力进行比较分析。结果表明:活性炭水洗脱低聚糖组分(WO)、醇洗脱低聚糖组分(EO)均主要由木糖和阿拉伯糖组成,其中WO含有结合态阿魏酸,为阿魏酰阿拉伯低聚木糖;EO不含结合态阿魏酸,为阿拉伯低聚木糖。EH及其纯化组分WO、EO均具有一定的清除自由基(DPPH·、·OH、ABTS^(+)·)能力和抑制脂质过氧化能力,且随浓度的增加而增加,WO抗氧化活性最强,EH次之,EO抗氧化活性较弱。

阿拉伯木聚糖的氧化交联与啤酒大麦麦芽过滤性能的相关性研究

本文以18个大麦麦芽样品为研究对象,以pearson相关分析法研究了大麦麦芽中过氧化物酶(Peroxidase,POD)、麦汁中键合态阿魏酸以及多聚阿拉伯木聚糖(PAX)与麦芽过滤性能的相关性。研究结果表明:麦芽过滤速度与麦芽POD酶活、麦汁粘度、麦汁中键合态阿魏酸及PAX含量呈显著负相关,相关系数分别为0.632(p<0.01)、0.521(p<0.05)、0.555(p<0.05)和0.664(p<0.01);PAX含量与键合态阿魏酸含量、麦汁粘度呈显著正相关,相关系数分别为0.590(p<0.05)和0.595(p<0.01)。这一结果表明,阿魏酸介导的AX的氧化交联与大麦麦芽过滤性能紧密相关,很可能是AX导致麦芽过滤性能差的重要途径之一。本文为改善大麦麦芽过滤性能提供了一定的理论依据。

谷物中阿拉伯木聚糖改善动物肠道健康的研究进展

阿拉伯木聚糖在人体和动物肠道内可以被微生物降解生成短链脂肪酸(SCFA),SCFA通过激活G蛋白偶联受体和抑制组蛋白去乙酰化酶改善宿主肠道健康;阿拉伯木聚糖被肠道菌群降解还可以生成游离阿魏酸,阿魏酸具有很强的抗氧化和杀菌功能。然而,阿魏酸介导阿拉伯木聚糖改善宿主肠道健康的相关研究较少。本文综述了SCFA和游离态阿魏酸的生物学功能,发现过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)在SCFA和阿魏酸调节宿主免疫应答和肠道氧化还原状态中均发挥重要作用,进而推测PPARγ是两者相互联系的枢纽。因此,本文提出了阿拉伯木聚糖被肠道微生物发酵后生成的阿魏酸协同SCFA共同调控肠道健康的新观点,旨在拓展阿拉伯木聚糖调节肠道健康的作用机制,丰富纤维聚糖理论。

黑小麦功能性低聚糖的分离与组成分析

研究黑小麦麸皮功能性低聚糖的分离制备方法,并对其组成进行分析。采用木聚糖酶酶解黑小麦麸皮不溶性膳食纤维,所得酶解液经活性炭柱层析进行分离,并利用液相色谱和离子色谱对分离组分的单糖组成、低聚糖组成以及阿魏酰基团进行检测。结果表明,活性炭柱层析的水洗组分(WO)、不同浓度醇洗组分(EO)的低聚糖均主要由阿拉伯糖和木糖组成,为阿拉伯低聚木糖。其中,WO含有结合态阿魏酸,为阿魏酰低聚糖。WO的低聚糖聚合度较高,为DP 4~7;醇洗组分EO的低聚糖聚合度较低,为DP 2~4。

水溶戊聚糖分级纯化组分结构初步分析

采用气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、液质联用(LC/MS)、核磁共振(NMR)等分析手段,对小麦麸皮水溶戊聚糖的分级纯化组分———P WSPI1 S进行组成和结构初步分析. 研究表明:P WSPI1 S组分由木糖和阿拉伯糖两种糖组成,两者的摩尔比为 0.98,相对分子质量为 831030, 其可能的结构为:D 吡喃木糖以β(1→4)连接为木聚糖主链,侧链为α 呋喃阿拉伯糖,D 吡喃木糖残基可在C 2、C 3位被阿拉伯糖单独取代或同时取代,并且该组分中还含有一定量的阿魏酸基团,其通过酯化的形式与阿拉伯木聚糖共价连接.

提取条件对麸皮水不溶性阿拉伯木聚糖得率及性质的影响

采用碱法提取麸皮中水不溶性阿拉伯木聚糖(WUAX),研究提取温度、提取时间、NaOH浓度和料液比的变化对WUAX得率及其产品单糖组分、阿魏酸含量和相对分子质量的影响。结果表明,随着提取时间的延长,提取温度、NaOH浓度和料液比的增加,WUAX得率显著升高,当达到一定条件后,得率不再升高或升高缓慢。不同提取条件下所得WUAX产品主要含有阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和半乳糖4种单糖;延长提取时间,提高反应温度、NaOH浓度和料液比,阿拉伯糖(Ara)和木糖相对含量均增加,葡萄糖相对含量下降。WUAX中阿魏酸含量随提取温度的升高缓慢增加,随提取时间的延长逐渐减小;NaOH浓度、料液比对阿魏酸含量影响较小。提取条件对WUAX相对分子质量大小无明显影响,对不同分子质量区域的WUAX总糖浓度有一定影响。以WUAX得率为指标确定提取条件,既可保证WUAX得率又可获得富含阿魏酸和高相对分子质量的WUAX产品。

麦汁生产过程中酚类风味前体物质的释放:工艺参数和原料组成对阿魏酸释放的影响

本文研究了糖化工艺参数如温度、时间、pH值,糖化醪稠度,谷物粗糙度和原料配比,以及搅拌转速对阿魏酸释放的影响.阿魏酸是形成风味活性挥发酚类的前体物质,且是一种啤酒天然抗氧化剂.当大麦芽品种相对固定的情况下,酿造过程不同操作工艺参数以及辅料配比的不同可使麦汁中阿魏酸的含量大不相同.试验发现,水提组分和酶解组分在不同温度和pH条件下的阿魏酸含量存在明显差异.T,t-依赖于阿拉伯木聚糖的降解酶活性与糖化过程中阿魏酸的释放有关.实验室规模的糖化试验结果经中试规模(5h)验证是有效的.提高糖化过程中酚味前体物质的酶解释放量可以大大提高麦汁的潜在酚味.优化糖化过程中该前体物质的释放条件或许是一种控制啤酒中挥发性酚类含量的有效方法.

阿魏酸酯酶对麦汁过滤性能的影响

研究比较了过滤性能良好的Scope大麦麦芽与存在过滤问题的单二麦芽的水溶性蛋白质组差异,发现参与阿拉伯木聚糖降解的阿拉伯木聚糖呋喃糖苷酶、阿魏酸酯酶存在较大差异,对水溶性阿拉伯木聚糖成分分析发现,单二麦芽中具有较高含量的阿魏酸,推测阿魏酸酯酶缺失是单二麦芽过滤性能缺陷的原因之一,通过添加纯化的阿魏酸酯酶,可有效提高麦汁的过滤速度,降低麦汁浊度和黏度。进一步研究发现,阿魏酸酯酶可有效去除阿拉伯木聚糖侧链上的阿魏酸,从而使得其氧化交联减弱,多聚阿拉伯木聚糖含量降低。

麦麸中生理活性物质研究与应用进展

阿拉伯木聚糖、植酸、阿魏酸是麦麸中重要的生理活性物质,具有抗肿瘤、抗氧化等功能,加上其很强的饱水性、稳定性,使它在食品添加剂和功能食品开发上具有广泛的应用前景。不同的分离提取方法对这些生理活性物质的得率、结构影响明显,并影响其功用,本文综述了麦麸阿拉伯木聚糖、植酸、阿魏酸的提取方法及其应用情况。

评价NSP微生物酶解效果方法的探讨

在黑曲霉、木霉、木质层孔菌以麦麸为原料进行固体发酵时,发酵液黏度明显下降,分别降低了56.59%、67.91%和65.31%(P<0.01),试验结果表明,发酵后,麦麸中阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖降解成较小的聚合物,从而使饲料粘度的稠粘度降低。在以麦麸为原料进行固体发酵后,戊聚糖含量分别降低了3.28%、2.72%、4.72%(P>0.05),与对照组相比差异不显著。在进行NSP微生物酶解效果评价时,建议用相对黏度法。戊聚糖含量测定方法能否作为评价的方法还有待进一步研究。

外源性酶制剂在家禽生产中的作用(续完)

3家禽利用不同酶制剂的效果家禽日粮中添加酶的效果取决于许多因素,包括日粮中谷物类型和含量、谷物中抗营养因子的水平(同一谷物中的水平也不一致)、所用酶的种类和浓度、家禽品种和年龄(酶对幼雏的效果往往优于老龄家禽)。一般而言,水溶性阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖含量、相应的粘度与家禽性能密切相关。