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。

小麦麸皮阿拉伯木聚糖体外益生活性研究

通过体外发酵培养的方法，比较了碱提阿拉伯木聚糖（AX）及其酶法（AXEM1、AXEM2）和酸法（AXC1、AXC2）降解产物的体外益生活性。结果表明，碱提AX及其酶法和酸法降解产物均能促进双歧杆菌增殖，与葡萄糖相比，log值增加0．98～1．27个数量级；酶解样品AXEM1对乳酸杆菌的增殖效果最好，阳性对照菊粉及其他AX样品及均不能促进乳酸菌生长。AX及其降解产物益生活性分数均大于0，表明AX及其降解产物均具有一定的益生活性；其中益生活性值最高的为AXEM2，益生活性分数达到0．35，高于阳性对照菊粉。采用离子色谱测定发酵液短链脂肪酸组成及含量发现，AX训组发酵液中总短链脂肪酸含量最高，约41．02．μmol／mL。丁酸作为益生元活性的重要指示性指标，仅在酶解样品AXEM2中检出，含量为0．05μmol／mL，与AXEM2样品益生活性分数最高的结果一致。

蒸汽爆破提高小麦麸皮中水溶性戊聚糖含量及热重分析

该试验旨在研究蒸汽爆破对小麦麸皮水溶性戊聚糖含量的影响。选用市售普通小麦麸皮为原料,进行不同水料比和维压时间的蒸汽爆破处理,分别为未汽爆处理的(对照组)、处理组蒸汽压强固定为2.0 MPa,对水料比为20%、30%、50%的麸皮分别进行维压时间为30、60、120 s蒸汽爆破处理。试验结果表明,蒸汽爆破可显著提高小麦麸皮水溶性戊聚糖的含量(P<0.05)。与对照组相比,在相同蒸汽压强下,蒸汽爆破处理组的水溶性戊聚糖质量分数随维压时间的延长而显著提高(P<0.05),蒸汽维压处理60 s,小麦麸皮中水溶性戊聚糖的含量可提高9.0倍(P<0.05)。与对照组相比,蒸汽爆破处理组的水溶性戊聚糖含量随水料比的提高而呈不同程度地提高(P<0.05),水料比为30%时,小麦麸皮中水溶性戊聚糖的含量可提高9.4倍(P<0.05)。综合考虑蒸汽爆破处理的提取效率与能量消耗,蒸汽爆破小麦麸皮的蒸汽压强为2.0 MPa时,适宜的水料比为30%,适宜的蒸汽爆破时间为60 s。此时,与未处理麸皮相比,小麦麸皮中水溶性戊聚糖质量分数可从1.3%提高到13.9%,提高10.8倍,中性洗涤纤维可降低17.2%(P<0.05),半纤维素可降低26.7%(P<0.05),半纤维素热解阶段的活化能值可提高21.5%。该研究证实蒸汽爆破技术有助于提高小麦麸皮功能性活性多糖(水溶性戊聚糖)的含量,有助于提高小麦麸皮的深加工利用。

小麦阿拉伯木聚糖水凝胶结构及流变特性

讨论3种小麦(郑麦9023、矮抗58、周麦27)阿拉伯木聚糖(W9023、W58、W27)水凝胶特性的差异。通过流变学实验、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱分析、称质量法对3种水凝胶(Q9023、Q58、Q27)的成胶性及凝胶稳定性、微观结构、溶胀性及色泽进行研究。3 g/100 m L的W9023和W58在漆酶作用下可形成凝胶。Q9023凝胶点为9 min,Q58为19 min。傅里叶变换红外光谱分析结果为典型的AX图谱。扫描电子显微镜观察发现Q9023凝胶孔壁光滑,Q58呈脊状结构。结果表明,不同来源的小麦阿拉伯木聚糖成胶性能有差异。Q9023结构更为稳定,控释能力较强,色泽较浅,更利于后续改善凝胶特性的研究。

不同碱性提取剂对小麦麸皮水不溶性阿拉伯木聚糖提取效果的比较研究

为了比较不同碱性提取剂对小麦麸皮水不溶性阿拉伯木聚糖(B-WUAX)产率以及终产物组成的影响,试验选取5种碱性提取剂,结合各学者优化的最佳提取方法对B-WUAX进行提取。并对提取产物总糖、蛋白质、阿拉伯木聚糖以及阿魏酸含量进行了测定。结果表明:以饱和氢氧化钡作为提取剂时,其粗B-WUAX产率以及B-WUAX含量均为最高值,其值分别为14.3%、78.90%。饱和氢氧化钡对B-WUAX的选择性最高,其适合于实验室对B-WUAX的研究;B-WUAX产率与提取溶剂的pH无关;产物中阿魏酸含量与提取溶剂的碱性强度有关,碱性越强产物阿魏酸含量越低。当以碱性电解水和含双氧水的氢氧化钠溶液为提取溶剂时,提取物阿魏酸含量分别为1220μg/g和1064μg/g,而以饱和氢氧化钡作为溶剂对B-WUAX进行提取时,产物中阿魏酸的含量仅为53.3μg/g。氢氧化钠由于工艺简单,成本低,产率适当,可能更适合B-WUAX提取的工业化生产。

麦麸非淀粉多糖对烘焙品质的影响

综述麦麸中非淀粉多糖类成分对烘焙产品的影响。主要介绍麦麸中两种重要的非淀粉多糖(阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖)的分子结构、理化性质和生理功能,并在比较其加工性能的基础上,分析其对面团流变特性、烘焙产品营养/感官品质以及储藏特性等方面的影响,最后对相关作用机理进行分析。

麦麸的益生作用机理

麦麸为小麦加工的副产物,其中富含蛋白质、维生素以及膳食纤维。近年来,关于麦麸对畜禽肠道微生物的调节作用研究报道较多。本文从麦麸中的阿拉伯木聚糖(AX)和其水解产物——阿拉伯低聚木糖(AXOS)两个方面阐述麦麸的益生作用机理。

不同预处理方法对小麦麸皮阿拉伯木聚糖提取得率的影响

为了提高阿拉伯木聚糖的得率,使用三种方法对麸皮进行预处理,包括粉碎、粉碎后超微粉碎和粉碎后发酵。结果表明:对照样品、粉碎样品、粉碎后超微粉碎样品及粉碎后发酵样品的水溶性阿拉伯木聚糖得率之间存在显著性差异,粉碎样品和粉碎后发酵样品水不溶性阿拉伯木聚糖的得率没有显著性差异。

碱提条件对麸皮阿拉伯木聚糖组成、理化性质、流变学特性的影响

以碱提取法制备小麦麸皮阿拉伯木聚糖,采用高效液相色谱法、高效凝胶过滤色谱法和流变分析方法考察不同NaOH浓度、提取温度和提取时间对阿拉伯木聚糖的单糖组成、分子质量分布和黏度的影响。结果表明,随NaOH浓度的增加,阿拉伯木聚糖的纯度呈现先下降后上升的趋势,而得率则先上升后下降;随提取温度和时间的增加,阿拉伯木聚糖的纯度和得率均先增加后趋于平衡。在NaOH浓度、提取温度和提取时间分别为0.5 mol/L、85℃和120 min条件下所得阿拉伯木聚糖的纯度和提取得率分别为88.72%和32.8%。阿拉伯木聚糖的分子质量随提取温度的升高而明显减小;溶液的黏度随NaOH浓度的增加明显增大,随提取温度和时间的增加而显著减小。结果表明,不同碱提取条件所得阿拉伯木聚糖的性质差异较大,本实验可为麦麸阿拉伯木聚糖的碱提取和应用研究提供一定理论支持。

麦麸阿拉伯木聚糖的羧甲基化改性及理化性质表征

为探究麦麸阿拉伯木聚糖的羧甲基化改性对其理化性质的影响,以碱提取法从麦麸中分离阿拉伯木聚糖,通过单因素试验探究NaOH质量浓度、物质的量比、反应温度和反应时间对羧甲基化阿拉伯木聚糖取代度的影响,并考察不同取代度羧甲基化阿拉伯木聚糖的结构、单糖组成、分子质量、黏度和热稳定性的性质差异。结果表明,当NaOH质量浓度、物质的量比、反应温度和反应时间分别为100 mg/mL、阿拉伯木聚糖-氯乙酸钠-NaOH=1∶2∶2、65℃和4 h时,所得羧甲基化阿拉伯木聚糖的取代度最高为0.66,红外光谱分析证明了羧甲基化反应的成功。相比于未改性的阿拉伯木聚糖,取代度为0.66的羧甲基化阿拉伯木聚糖中木糖和阿拉伯糖的含量之和由88.72%减少至14.72%,分子质量也由改性前的6.07×10^(5) Da减小至4.18×10^(5) Da。此外,随羧甲基化阿拉伯木聚糖取代度的增加,剪切黏度呈现出明显的降低,而其热稳定性有所提高,改性样品的最大热分解速率所对应的温度由285℃升高至306℃。本研究结果表明,麦麸阿拉伯木聚糖经羧甲基化改性后的理化性质具有显著的变化,本实验可为麦麸阿拉伯木聚糖的羧甲基化改性及其应用提供理论依据。

小麦麦麸阿拉伯木聚糖的体外降脂作用研究

采用碱提法从小麦麦麸中提取水不溶性阿拉伯木聚糖(water-unextractable arabinoxylan,WUAX)和水溶性阿拉伯木聚糖(water-extractable arabinoxylan,WEAX),探究WUAX和WEAX的胆酸盐结合力和胰脂肪酶抑制活性,以揭示不同结构类型小麦麦麸阿拉伯木聚糖(arabinoxylan,AX)的体外降脂作用。结果显示,WEAX对胆酸盐的结合率低于15%,WUAX对胆酸盐的结合力高于WEAX。WUAX对牛磺胆酸钠和甘氨胆酸钠盐的结合率分别达到52.87%和38.30%;使用Freundlich方程对等温吸附曲线进行拟合,WUAX对牛磺胆酸钠和甘氨胆酸钠盐的1/n分别为0.51和1.30,表明相较于甘氨胆酸钠盐,WUAX对牛磺胆酸钠的结合更加紧密。与胆酸盐结合力相反,WEAX对胰脂肪酶的抑制率显著高于WUAX,WEAX对胰脂肪酶的抑制率随其质量浓度的增加而增加,在质量浓度为30 mg/mL时,最高抑制率为35.93%。另外,反应速率曲线和Lineweaver-Burk曲线结果表明WEAX对胰脂肪酶的抑制是可逆性抑制,抑制类型是混合型抑制。WUAX和WEAX的体外降脂作用存在差异,这与二者不同的结构特性相关。

小麦麸皮阿拉伯木聚糖/豌豆分离蛋白复合物的乳化性能研究

通过碱溶醇沉法从小麦麸皮中提取小麦麸皮阿拉伯木聚糖(wheat bran arabinoxylan,WBAX)。为扩大WBAX在乳液中的应用,向WBAX中添加豌豆分离蛋白(pea protein isolate,PPI),并对WBAX及添加PPI后的WBAX进行热处理(90℃,3 h),分别得到4种乳化剂。其中WBAX/PPI-3的乳化性和乳化稳定性显著增强(p<0.05),乳化活力指数提升至30.80 m^(2)/g,乳化稳定指数提升至240.05 min。通过荧光光谱、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳,发现WBAX/PPI-3的荧光光谱发生红移,亲水性增强,热处理下WBAX与PPI发生了美拉德反应。进一步考察不同处理条件下的WBAX在乳液中的应用效果,对经过各乳化剂稳定的乳液进行了粒径及Zeta-电位、微观结构的研究,发现WBAX/PPI-3粒子稳定的乳液平均粒径较小(735 nm)且分布均匀,Zeta-电位绝对值较高(28.3 mV),静电斥力较大,可用于制备得到均一、稳定的乳液。

小麦麸皮粗多糖的基本结构特征、流变特性及其对体外消化酶抑制初探

小麦麸皮是小麦加工过程中的主要副产物,具有很高的营养价值与多种生物活性,其中非淀粉多糖含量较高,是主要活性成分之一。本试验采用碱提醇沉法制备小麦麸皮阿拉伯木聚糖(Wheat bran arabinoxylan,WBAX),采用高效液相色谱、离子色谱、红外光谱、SEM、流变等技术与方法,系统研究了WBAX的基本结构特征、流变特性以及对消化酶抑制的效果。结果表明,WBAX以中性糖为主(83.4%),同时含有少量蛋白质(8.6%)和糖醛酸(0.9%),主要由阿拉伯糖(30.3%)和木糖(37.8%)组成;阿拉伯糖与木糖的摩尔比(A/X)为0.8,表明WBAX支化程度较高。WBAX表观黏度存在剪切稀化行为,且随温度增加而降低。WBAX的微观形貌主要为片状、球状和丝状。此外,与α-葡萄糖苷酶抑制实验相比,WBAX对α-淀粉酶抑制率相对较高,且随着多糖浓度增加,对α-淀粉酶抑制率有一定上升趋势。综上所述,从小麦麸皮提取获得WBAX主要为阿拉伯木聚糖,具有一定的抑制α-淀粉酶活性作用,相关结果可为WBAX的开发与应用提供理论依据。

麦麸阿拉伯木聚糖-牛血清白蛋白酶促共聚物制备及其乳化性能研究

研究麦麸阿拉伯木聚糖与牛血清白蛋白在过氧化物酶的催化下形成多糖-蛋白质共聚物。通过紫外可见光分光光度计测定不同过氧化物酶添加量、不同H2O2浓度、不同麦麸阿拉伯木聚糖与牛血清白蛋白质量比3个因素下,麦麸阿拉伯木聚糖与牛血清白蛋白酶促共聚物紫外吸收光度值变化,并利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)及高效尺寸排阻色谱(high performance size exclusion chromatography,HPSEC)技术对酶促共聚物进行定性表征,研究在3个因素下,麦麸阿拉伯木聚糖与牛血清白蛋白酶促共聚物乳化活性及乳化稳定性变化规律。结果表明麦麸阿拉伯木聚糖可以通过过氧化物酶与牛血清白蛋白发生接枝反应,且酶添加量为0.2 U/g,H2O2浓度为0.5 mol/L,麦麸阿拉伯木聚糖与牛血清白蛋白质量比为10∶1时,紫外吸收光度值变化最明显,且酶促共聚物具有较好的乳化活性及乳化稳定性,分别为212.426 m^2/g及32.419 min。

小麦阿拉伯木聚糖对鲜湿面条品质的影响

从小麦麸皮中提取阿拉伯木聚糖,将其添至鲜湿面条中,通过测定面筋蛋白的流变特性,淀粉的糊化特性,面条的蒸煮及质构特性等,分析添加不同质量分数的小麦阿拉伯木聚糖(WBAX)对鲜湿面条品质的影响。结果表明:添加WBAX对面筋蛋白形成有弱化作用,随着WBAX添加量的增加,面粉中淀粉糊化的峰值黏度和终值黏度增加,糊化过程的崩解值降低,面条干物质损失率降低,吸水率、硬度和咀嚼性增加。高添加量的WBAX(3%和4%)会限制淀粉膨胀,减少其破裂。添加4%WBAX对改善鲜湿面条品质的效果最好。

小麦麸皮水不溶性阿拉伯木聚糖提取及其酶解产物分析

以小麦麸皮为原料,采用碱提法对小麦麸皮中的水不溶性阿拉伯木聚糖进行提取。以水不溶性阿拉伯木聚糖得率为响应值,采用单因素试验和响应面分析法对其提取工艺进行优化,并利用不同木聚糖酶对其进行酶解,采用薄层色谱(TLC)法对酶解产物进行分析。结果表明,水不溶性阿拉伯木聚糖的最佳提取工艺为料液比1∶193(g∶mL)、提取温度61℃、提取时间5 h。在此最优提取工艺条件下,水不溶性阿拉伯木聚糖的得率为51.61%,较优化前提高20.71%。用不同种类木聚糖酶对提取的水不溶性阿拉伯木聚糖进行酶解,TLC分析结果表明,链霉菌10904来源的木聚糖酶A对水不溶性阿拉伯木聚糖有较好的底物特异性,酶解产物丰富且以木二糖为主,为阿拉伯低聚木糖的制备提供理论依据。

超微粉碎预处理对碱提和水提麦麸多糖理化特性的影响

为了高值化利用麦麸副产物,对麦麸原料进行超微粉碎预处理(0、10、20、30 min)后分别以水提法和碱提法获得麦麸多糖,以得率、化学成分(阿拉伯木聚糖、总糖、蛋白质和阿魏酸)、红外光谱、单糖组成、电位、粒径、溶解度和微观结构分析超微粉碎预处理对麦麸多糖理化特性的影响。结果表明:超微粉碎预处理使得碱提与水提麦麸多糖的得率分别由6.6%和1.34%增加至15.03%和6.28%。碱提与水提阿拉伯木聚糖(Arabinoxylan,AX)含量从53.13%和33.32%分别增加至73.35%和37.52%。碱提与水提麦麸多糖的粒径从308.47和919.23 nm分别降低至203.8和168.03 nm。红外光谱和单糖组成结果显示,超微粉碎预处理对碱提和水提麦麸多糖官能团结构影响较小,但会破坏麦麸多糖的有序结构。麦麸多糖的主要成分阿拉伯糖和木糖的总含量及所占比重随着超微粉碎处理时间而显著提高(P<0.05)。扫描电镜显示,多糖的颗粒形状从大颗粒转为小颗粒且多糖之间表现出较高的黏附性。综上所述,超微粉碎预处理可以提高麦麸多糖的得率及阿拉伯木聚糖的含量,降低麦麸多糖的粒径。

不同来源菌株固态发酵对紫麦麸皮酚酸释放及抗氧化性能的影响

研究了小麦麸皮中筛选出的霉菌的固态发酵对紫麦麸皮中酚酸释放及抗氧化性能的影响。结果表明,霉菌具有较好的发酵效果。固态发酵释放出的酚酸以肉桂型的酚酸为主,阿魏酸的释放量最高,没食子酸、原儿茶酸、对羟基苯甲酸和丁香酸均可检测到。霉菌固态发酵后的可溶性阿拉伯木聚糖含量降低。

酸法和酶法制备不同分子质量的麦麸阿拉伯木聚糖

采用酶法(戊聚糖酶)和酸法(盐酸、乙酸、柠檬酸)对碱提取阿拉伯木聚糖(简称AX)进行分子质量分级,并用凝胶渗透色谱-多角度激光光散射技术(HPSEC-MALLS)研究降解产物分子质量及分布规律。试验结果表明:AX经戊聚糖酶降解,再经80%乙醇沉淀,分子质量大幅降低,主要组分Mw集中在5.227×104u;而低于80%乙醇沉淀,分级效果不佳。盐酸和柠檬酸可有效降低AX分子质量,主要组分的分子质量可降至103数量级,但乙酸降解AX作用不理想。在95℃下处理2 h,经盐酸降解的AX主要组分Mw为7.501×103u,峰面积百分比达84.10%,分子质量呈宽分布现象(Mw/Mn=11.88)。AX的柠檬酸降解产物主要组分Mw为8.997×103u,峰面积百分比达56.70%,样品均一性好(Mw/Mn=1.673)。本研究结果揭示柠檬酸作为一种弱酸,可有效降低AX分子质量,与盐酸降解和生物酶法降解相比,具有明显优势。

提取条件对粗提取阿拉伯木聚糖中蛋白质残余量影响规律研究

阿拉伯木聚糖粗提物均会残余一定量的蛋白质,这些交联或游离的蛋白质会影响阿拉伯木聚糖的乳化性、溶解性、凝胶特性、成膜性等诸多特性。文章以粗提取阿拉伯木聚糖的蛋白质含量为考察指标,研究了温度、时间、NaOH浓度和pH值对碱提麦麸阿拉伯木聚糖中蛋白含量的影响,并采用正交试验方法对碱提工艺条件进行优化。结果表明,在反应时间120 min、反应温度90℃、NaOH浓度0.25 mol/L、pH值3.8条件下,阿拉伯木聚糖具有最小的蛋白含量(6.339±0.31)%。