燕麦β-葡聚糖的提取纯化及功能特性研究

论文题目: 燕麦β-葡聚糖的提取纯化及功能特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 粮食,油脂与植物蛋白工程

作者: 申瑞玲

导师: 姚惠源

关键词: 裸燕麦麸皮,葡聚糖,提取纯化,结构,功能特性,肠道菌群,短链脂肪酸

文献来源: 江南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 燕麦β-葡聚糖是主要存在于燕麦籽粒的亚糊粉层细胞壁的一种非淀粉多糖,含量可达3-7%。通过研磨在麸皮中富集。裸燕麦是我国特产的优质燕麦,本论文以裸燕麦麸皮为原料进行β-葡聚糖的提取、分离纯化、结构和功能特性以及对肠道功能的影响研究。以山西产的裸燕麦麸皮为原料进行常规水提和微波辅助提取β-葡聚糖的工艺研究,通过正交实验对提取工艺参数进行了优化。比较了两种提取工艺对燕麦β-葡聚糖提取物的得率、提取率和纯度的影响,结果表明,微波辅助提取不仅省时,而且可以提高β-葡聚糖的得率、提取率和纯度,是一种有效的提取燕麦β-葡聚糖的方法。燕麦β-葡聚糖粗提物组成分析表明,其中含有蛋白质、阿拉伯糖等杂质。采用硫酸铵沉淀法、DEAE Sepharose CL-6B离子交换柱层析和Sepharose CL-4B凝胶过滤柱层析方法对燕麦β-葡聚糖粗提物进行逐步分级纯化,得到组分POG-1A。GC分析POG-1A单糖组成主要为葡萄糖,经荧光光谱分析和高效液相色谱进行纯度鉴定,证明POG-1A为均一组分,HPLC分析相对分子质量为2.62×106。采用凝胶过滤柱层析方法研究了提取溶剂、提取温度、提取时间以及特异性酶水解对燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布的影响,分析了影响β-葡聚糖相对分子质量分布的原因。结果表明,不同条件下提取的燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布范围在3.4×105-2.6×106之间。用紫外光谱、红外光谱、核磁共振、原子力显微镜观察等现代分析手段以及特异性β-葡聚糖酶水解,研究了组分POG-1A的结构特性。结果表明,POG-1A是由D-吡喃葡萄糖残基通过β-(1→3)和β-(1→4)糖苷键连接成的线性均一多糖,其中β-(1→3)和β-(1→4)键的比例为1:2.4;特异性β-葡聚糖酶水解后主要的酶解产物为纤维三糖和纤维四糖,它们占90.91%;原子力显微镜观察推测POG-1A的高级结构为复杂的网络状结构,酶解以后POG-1A的网络结构被破坏。研究了燕麦β-葡聚糖的流变特性和凝胶特性,并比较了燕麦β-葡聚糖和常用食品胶体(瓜儿胶、黄原胶、CMC)的表观粘度及胶体的复配特性。分析了燕麦β-葡聚糖凝胶的形成条件及影响因素。结果提示燕麦β-葡聚糖可以在食品中用作增稠剂和凝胶剂。研究了浓度、温度和pH对燕麦β-葡聚糖提取物的乳化性和起泡性及其稳定性的影响。比较了燕麦β-葡聚糖和其他胶体(阿拉伯胶、卡拉胶、瓜儿胶、黄原胶、CMC)的乳化性及乳化稳定性。测定了燕麦β-葡聚糖在油-水界面的界面张力和在水-空气界面的表明张力,燕麦β-葡聚糖的高粘度和较低的界面张力是影响乳化性和起泡性的主要因素。所有这些特性都表明了燕麦β-葡聚糖在食品中的潜在应用价值。首次从相对分子质量分布的角度考察了燕麦β-葡聚糖对小鼠粪便和肠道菌群以及肠道功能的影响。结果发现,不同相对分子质量的燕麦β-葡聚糖(OG2600, OG340和OG5)均能使小鼠粪便和肠道双歧杆菌和乳酸杆菌增值,而使大肠杆菌减少,结果表明燕麦β-葡聚糖可以作为益生元。作用效果与β-葡聚糖相对分子质量和剂量有关,分子越小,作用效果越好,

论文目录:

摘要

Abstract

缩略表

第一章绪论

1.1 我国燕麦的分布及利用

1.2 燕麦麸皮及β-葡聚糖的分布、定义

1.3 燕麦β-葡聚糖的国内外研究进展

1.3.1 燕麦β-葡聚糖的提取及纯化

1.3.2 β-葡聚糖的定量分析

1.3.3 燕麦β-葡聚糖的结构研究

1.3.4 燕麦β-葡聚糖的相对分子质量分布研究

1.3.5 燕麦β-葡聚糖的流变学特性和凝胶特性

1.3.6 燕麦β-葡聚糖的生理功能

1.3.7 燕麦β-葡聚糖在食品中的应用

1.4 本课题的立题意义和研究内容

1.4.1 课题的立题背景及意义

1.4.2 本论文的主要研究内容

参考文献

第二章燕麦β-葡聚糖的提取研究

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.2.1 主要材料

2.2.2 主要设备

2.2.3 实验方法

2.2.3.1 燕麦麸皮和燕麦β-葡聚糖粗提物的组成成分分析

2.2.3.2 燕麦β-葡聚糖的水提或稀碱提取工艺流程

2.2.3.3 燕麦β-葡聚糖的微波辅助提取方法和工艺流程

2.2.3.4 燕麦β-葡聚糖的微波辅助提取工艺参数的优化

2.2.3.5 β-葡聚糖的得率、提取率、纯度计算

2.3 结果与讨论

2.3.1 原料的筛选及营养成分分析

2.3.2 提取原料的预处理

2.3.3 燕麦β-葡聚糖提取工艺的研究(常规提取)

2.3.3.1 燕麦β-葡聚糖提取的优化工艺

2.3.3.2 影响燕麦β-葡聚糖提取的因素分析

2.3.4 燕麦β-葡聚糖的微波辅助提取工艺优化

2.3.5 不同燕麦β-葡聚糖组分的组成成分分析

2.3 本章小结

参考文献

第三章燕麦β-葡聚糖的分离纯化

3.1 引言

3.2 材料和方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 主要仪器

3.2.3 实验方法

3.2.3.1 燕麦β-葡聚糖硫酸铵沉淀

3.2.3.2 DEAE Sepharose CL-6B 阴离子交换柱层析

3.2.3.3 Sepharose CL-4B 凝胶色谱柱层析

3.2.3.4 多糖含量的测定

3.2.3.5 蛋白质含量测定

3.2.3.6 β-葡聚糖含量测定

3.2.3.7 单糖组成分析

3.2.3.8 燕麦β-葡聚糖的纯度鉴定

3.3 结果与讨论

3.3.1 燕麦β-葡聚糖硫酸铵沉淀结果

3.3.2 燕麦β-葡聚糖的阴离子交换柱层析

3.3.3 燕麦β-葡聚糖凝胶过滤色谱柱层析

3.3.4 POG-1A 和 POG-18 的单糖组成分析

3.3.4.1 单糖标样气相色谱分析

3.3.4.2 组分 POG-1A 和 POG-1B 的单糖组成分析

3.3.5 POG-1A 的相对分子质量和纯度分析

3.3.5.1 POG-1A 的 HPLC 分析结果

3.3.5.2 燕麦β-葡聚糖荧光吸收检测

3.4 本章小结

参考文献

第四章燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布和结构研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 主要材料

4.2.2 主要设备

4.2.3 实验方法

4.2.3.1 燕麦β-葡聚糖的相对分子质量分析

4.2.3.2 燕麦β-葡聚糖的结构分析

4.3 结果与讨论

4.3.1 燕麦β-葡聚糖的相对分子质量分布研究

4.3.1.1 Sepharose CL-4B 凝胶色谱柱的校准

4.3.1.2 提取溶剂对燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布的影响

4.3.1.3 提取温度对燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布的影响

4.3.1.4 提取时间对燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布的影响

4.3.1.5 β-葡聚糖酶水解对燕麦β-葡聚糖相对分子质量分布影响

4.3.2 燕麦β-葡聚糖的结构研究

4.3.2.1 燕麦β-葡聚糖的理化性质

4.3.2.2 POG-1A 紫外光谱分析

4.3.2.3 POG-1A 的红外光谱分析

4.3.2.4 POG-1A 的核磁共振结果分析

4.3.2.5 POG-1Aβ-葡聚糖酶水解寡糖组成分析

4.3.2.6 POG-1A 的原子力显微镜(AFM)观察分析

4.4 本章小结

参考文献

第五章燕麦β-葡聚糖的功能特性研究

5.1 前言

5.2 材料与方法

5.2.1 主要实验材料

5.2.2 主要仪器

5.2.3 实验方法

5.2.3.1 触变性测定

5.2.3.2 燕麦β-葡聚糖溶液的粘弹性的测定

5.2.3.3 燕麦β-葡聚糖及其和其它食品胶体复配后的表观粘度变化

5.2.3.4 燕麦β-葡聚糖凝胶强度的测定

5.2.3.5 燕麦β-葡聚糖凝胶差示量热扫描

5.2.3.6 乳化性及其稳定性测定

5.2.3.7 起泡能力及泡沫稳定性测定

5.2.3.8 燕麦β-葡聚糖表面张力和界面张力测定

5.3 实验结果与讨论

5.3.1 燕麦β-葡聚糖溶液的流变性研究

5.3.1.1 质量分数和剪切速率对燕麦β-葡聚糖粘度的影响

5.3.1.2 屈服应力的测定

5.3.1.3 触变性检验

5.3.1.4 燕麦β-葡聚糖的粘弹性质的测定

5.3.1.5 燕麦β-葡聚糖与几种常用食用胶体粘度性质比较

5.3.2 燕麦β-葡聚糖的凝胶特性研究

5.3.2.1 燕麦β-葡聚糖凝胶的形成条件及性状

5.3.2.2 燕麦β-葡聚糖的凝胶强度

5.3.2.3 燕麦β-葡聚糖凝胶的 DSC 分析

5.3.3 燕麦β-葡聚糖的乳化性和起泡性研究

5.3.3.1 不同质量分数燕麦β-葡聚糖的乳化能力及乳化稳定性

5.3.3.2 燕麦β-葡聚糖的乳化性同其它食品胶体的乳化性比较

5.3.3.3 不同质量分数燕麦β-葡聚糖的起泡能力及泡沫稳定性

5.3.3.4 温度对燕麦β-葡聚糖乳化性和起泡性的影响

5.3.3.5 pH 值对燕麦β-葡聚糖乳化性和起泡性的影响

5.3.3.6 燕麦β-葡聚糖的表面张力和界面张力测定

5.4 本章小结

参考文献

第六章燕麦β-葡聚糖对小鼠肠道菌群的影响及机理研究

6.1 引言

6.2 材料和方法

6.2.1 实验材料

6.2.1.1 燕麦β-葡聚糖

6.2.1.2 主要试剂

6.2.1.3 培养基及培养条件

6.2.2 实验动物及分组

6.2.3 肠道菌群分析

6.2.4 小鼠体重变化

6.2.5 小鼠肠道内容物短链脂肪酸和pH 的测定

6.2.6 小肠粘膜形态学检查

6.2.7 结肠上皮组织流式细胞术检查

6.2.8 燕麦β-葡聚糖体外发酵短链脂肪酸和pH 值的测定

6.2.9 主要仪器

6.2.10 统计方法

6.3 结果与讨论

6.3.1 实验小鼠一般性状描述

6.3.2 菌落描述

6.3.3 各实验组小鼠粪便和肠道大肠杆菌的菌群变化

6.3.4 各实验组小鼠粪便及肠道双歧杆菌的菌群变化

6.3.5 实验各组小鼠粪便及肠道乳酸杆菌的菌群变化

6.3.6 各实验组结肠内容物短链脂肪酸测定结果

6.3.7 各实验组小鼠肠道内容物pH 变化

6.3.8 燕麦β-葡聚糖组分对小鼠肠道菌群作用的机理探讨

6.3.9 灌胃前后各实验组小鼠体重变化

6.3.10 各实验组小鼠小肠组织形态学变化

6.3.11 燕麦β-葡聚糖对小鼠结肠粘膜细胞增殖的影响

6.3.12 燕麦β-葡聚糖体外发酵产生SCFA 的结果

6.3.13 燕麦β-葡聚糖体外发酵pH 变化

6.4 本章小结

参考文献

论文的主要结论和创新点

攻读博士学位期间发表论文情况

致谢

发布时间: 2006-07-20

燕麦β-葡聚糖的提取纯化及功能特性研究

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