燕麦β-葡聚糖的产品特性研究

黄娜丽，陈如溪，郭肖媚，陈　超

（1.广东省食品工业研究所，广东广州　510308；2.广东省食品工业公共实验室，广东广州　510308）



燕麦β-葡聚糖的产品特性研究

黄娜丽1，2，陈如溪1，郭肖媚1，陈超1

（1.广东省食品工业研究所，广东广州510308；2.广东省食品工业公共实验室，广东广州510308）

燕麦β-葡聚糖是一种功能性多糖，在食品中具有很大的应用潜力。通过对燕麦β-葡聚糖的溶解特性、稳定性以及黏度特性等进行研究，为燕麦β-葡聚糖食品的开发利用提供理论依据。

燕麦β-葡聚糖；溶解特性；稳定性；黏度特性

燕麦β-葡聚糖主要存在于燕麦麸中，是一种非淀粉黏性植物多糖，基本结构是由D葡萄糖以β-（1-3）、（1-4） 糖苷键连接而成。由于燕麦β-葡聚糖具有降低胆固醇、调节血糖、调节免疫力以及抗癌等生理功效，使燕麦β-葡聚糖成为研究热点［1］。燕麦β-葡聚糖的功能特性，主要是其溶于水后进入小肠所显示出来的独特功能性质［2］。因此，其生理功能的发挥受到燕麦β-葡聚糖的纯度、相对分子质量、结构、溶解性以及黏度等特性的影响［3］。试验对高含量燕麦β-葡聚糖的产品特性进行了研究，以期为燕麦β-葡聚糖的开发和实践应用提供指导作用。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

燕麦β-葡聚糖，由广东省食品工业研究所提供；盐酸、氢氧化钠，广州医药集团有限公司产品。

1.2试验仪器

SNB-2型数字黏度计，上海天美天平仪器有限公司产品；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，河南予华仪器厂产品；TDL-60B型离心机，上海安亭科学仪器厂产品；UV2310Ⅱ型紫外可见分光光度计，上海天美科学仪器有限公司产品；DZF-6050型真空干燥箱，上海龙跃仪器设备有限公司产品。

1.3试验方法

1.3.1燕麦β-葡聚糖含量检测

测定方法参照AOAC 995.16法［4］。

1.3.2燕麦β-葡聚糖的溶解特性研究

（1）溶解度测定［5］。称取3份1 g燕麦β-葡聚糖样品于200 mL烧杯中，并加水约100 mL，于80℃下搅拌30 min后，以转速3 000 r/min离心20 min，分别倾出上清液至已干燥至恒质量的铝盒中，并将置于90℃水浴上蒸，然后在105℃下烘干至恒质量，按公式（1）计算溶解度，取平均值。

燕麦β-葡聚糖溶解度=

（2）燕麦β-葡聚糖水溶液配制。称取所需质量的燕麦β-葡聚糖样品于200 mL烧杯中，并加水约100 mL，于80℃恒温条件下搅拌30 min后，补充水至100 mL。

1.3.3燕麦β-葡聚糖的热稳定性研究

取3支具塞试管，盛装pH值7的燕麦β-葡聚糖溶液，质量分数1%（W/W），密封后放入100℃的烘箱中［4］。在0，4，8，12，18，24 h的时间间隔后取出测定燕麦β-葡聚糖含量。

1.3.4燕麦β-葡聚糖的pH值稳定性研究

按照1.3.2所述方法配制1%的燕麦β-葡聚糖水溶液，用HCL和NaOH调节其pH值为3，5，7，9，10，高温高压灭菌后放置1周，分别测定燕麦β-葡聚糖含量。

1.3.5燕麦β-葡聚糖的黏度特性研究

从燕麦中提取出的β-葡聚糖，其流变学特性比较复杂，主要受物料来源、前处理技术以及提取液的质量分数、温度和pH值的影响。试验考察了质量分数、温度、pH值对于燕麦β-葡聚糖溶液黏度的影响。

（1）质量分数对燕麦β-葡聚糖溶液黏度的影响。配制质量分数为1.0%，2.0%，3.0%，4.0%的燕麦β-葡聚糖水溶液，控制温度为25℃，调节pH值为7.0，测定溶液黏度。

（2） 温度对燕麦β-葡聚糖溶液黏度的影响。配制质量分数为3.0%的燕麦β-葡聚糖水溶液，调节pH值为7.0，在温度为5，15，25，30，40，50，60℃条件下测定溶液黏度。

（3）pH值对燕麦β-葡聚糖溶液黏度的影响。配制质量分数为1.0%的燕麦β-葡聚糖水溶液，调节pH值为7.0，控制温度为25℃，用HCl和NaOH调节其pH值为3，5，7，9，10，11，12条件下测定溶液黏度。

2　试验结果

2.1燕麦β-葡聚糖的溶解特性结果

β-葡聚糖有可溶性和不溶性之分，且受原料来源、提取条件、存放条件等的影响，导致其相对分子质量不一样，从而导致溶解性的差异。试验测得燕麦β-葡聚糖易溶解于水，溶解度为95%，在食品应用中极其方便。

2.2燕麦β-葡聚糖的热稳定性结果

处理时间对燕麦β-葡聚糖水溶液的影响见图1。

图1　处理时间对燕麦β-葡聚糖水溶液的影响

由图1可知，24 h的处理时间内燕麦β-葡聚糖含量变化较小，说明燕麦β-葡聚糖水溶液稳定性非常好。食品热加工处理过程中不会对燕麦β-葡聚糖造成太多的损失。

2.3燕麦β-葡聚糖的pH值稳定性结果

pH值对燕麦β-葡聚糖水溶液稳定性影响见图2。

图2　pH值对燕麦β-葡聚糖水溶液稳定性影响

由图2可知，燕麦β-葡聚糖在酸性和中性条件下稳定性非常好，燕麦β-葡聚糖含量几乎没有变化。可见燕麦β-葡聚糖在较宽的pH值范围内具有非常好的稳定性，非常适合各种食品的工艺条件。

2.4燕麦β-葡聚糖的黏度特性结果

燕麦β-葡聚糖是一种水溶性的非淀粉多糖，其黏度特性受葡聚糖相对分子质量大小、质量分数等影响，在低质量分数时溶液的流动曲线符合Power-law模型，表现出假塑性流体。试验过程中发现，高含量（4%以上）的燕麦β-葡聚糖溶液易形成凝胶状，且溶液存放时间的延长以及低温处理，间歇式的剪切、停歇有助于凝胶的形成。

2.4.1质量分数的影响

质量分数对燕麦β-葡聚糖表观黏度的影响见图3。

图3　质量分数对燕麦β-葡聚糖表观黏度的影响

Bohme and Kulicke［6］表明在质量分数高于临界质量分数时，燕麦β-葡聚糖的黏度和质量分数呈现指数升高关系。图3的结果也证明，随着质量分数的增加，溶液的黏度逐步增大。这可能是因为随着β-葡聚糖溶液质量浓度的增加，燕麦β-葡聚糖分子之间摩擦力随之增大，物质之间的交联、聚合度也随之增大，糖链之间的相互作用力变大，致使多糖分子的结构发生一定程度的变化。因此，溶液的黏度也就越大，这符合大分子溶液的黏度特性，此结果也表明燕麦β-葡聚糖具有良好的增黏特性，可作为一种较好的增稠剂和稳定剂。

2.4.2温度的影响

温度对燕麦β-葡聚糖溶液表观黏度的影响见图4。

图4　温度对燕麦β-葡聚糖溶液表观黏度的影响

由图4可知，随着温度的升高，燕麦β-葡聚糖溶液的黏度逐渐减小。这是由于随着温度的升高，燕麦β-葡聚糖溶液中分子的热运动加剧，体积膨胀，分子间距离增大，致使分子间相互作用减小，溶液的流动性增加，温度升高破坏了燕麦β-葡聚糖分子侧链间的氢键和离子键，使其多聚体结构变成了低聚体结构，聚合度的下降导致燕麦β-葡聚糖溶液的黏度下降。

2.4.3pH值的影响

pH值对燕麦β-葡聚糖溶液表观黏度的影响见图5。

图5　pH值对燕麦β-葡聚糖溶液表观黏度的影响

由图5可知，在pH值3～12范围内，随着pH值的增大，燕麦β-葡聚糖溶液的黏度呈逐渐增大后减小的趋势；在pH值7～11的范围内，燕麦β-葡聚糖的表观黏度基本恒定；在酸性和碱性条件下则会使表观黏度有所下降。这可能是由于溶液中酸根离子过多时，起到了静电屏蔽的作用，分子间的静电引力减小，从而使燕麦β-葡聚糖无规则的团缩，流体力学体积随之减少，进而使其溶液黏度出现下降的趋势；还有可能是在强酸性条件下，燕麦β-葡聚糖发生水解现象，分子量降低，致使黏度下降。pH值超过11时，燕麦β-葡聚糖溶液的黏度逐渐减小，这可能是由于碱性条件下，引起燕麦β-葡聚糖分子分解，致使黏度降低。

3　结论

通过试验测定燕麦β-葡聚糖易溶解于水，溶解度为95%。燕麦β-葡聚糖具有良好的热和酸稳定性，短时间的热和极端酸处理不会引起含量大的变化，对食品的加工处理过程十分有利。燕麦β-葡聚糖溶液黏度受质量分数、温度和pH值影响较大，且一定质量分数下能产生很高的黏度，可作为一种食品增稠剂和稳定剂。

［1］管骁，姚惠源．燕麦β-葡聚糖流变特性的测定 ［J］．中国粮油学报，2003，18（3）：28-31．

［2］董叶兴．燕麦β-葡聚糖的提取、纯化及性质研究 ［D］．哈尔滨：东北农业大学，2014．

［3］申瑞玲．燕麦β-葡聚糖的提取、结构及功能特性研究 ［D］．无锡：江南大学，2005．

［4］Barry V，Mc Cleary.Determination of β-glucan in barley and oats by streamlined enzymatic method：summary of collaborative study［J］.Journal of AOACA International，1997，80（3）：580-583.

［5］邓万和．燕麦中β-葡聚糖的含量分析及其性质研究 ［D］．北京：中国农业大学，2005．

［6］Bohme N，Kulicke W M.Rheological studies of barley（l-3）（l-4）-β-glucan in concentrated solution：investigation of the viscoelastic flow behavior in the sol state［J］.Carbohydrate Research，1999（3）：293-301.◇

Research of Oat β-glucan Features

HUANG Nali1，2，CHEN Ruxi1，GUO Xiaomei1，CHEN Chao1
（1.Guangdong Food Industry Institute，Guangzhou，Guangdong 510308，China；2.Guangdong Provincial Public Laboratory of Food Industry，Guangzhou，Guangdong 510308，China）

Oat β-glucan is a kind of functional polysaccharide which has a great potential in food industry.The dissolving properties，stability and viscosity properties of oat β-glucan are studied in this paper，to serve for the development and utilization of oat β-glucan food.

oat β-glucan；dissolving properties；stability；viscosity properties

TS201.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.033

1671-9646（2016）07b-0014-03

2016-06-14

黄娜丽（1988— ），女，硕士，工程师，研究方向为食品添加剂与功能性食品配料的应用。