青稞β-葡聚糖提取工艺优化

张文会

青稞β-葡聚糖提取工艺优化

张文会

（西藏自治区农牧科学院农业研究所，西藏拉萨850032）

以青稞麸皮为原料，采用单因素试验和正交试验设计，用β-葡聚糖检验试剂盒法测定提取样品中β-葡聚糖的含量。结果表明，青稞麸皮β-葡聚糖适宜采用水提+碱提的提取方法进行提取，其最佳工艺条件为料液比1∶10，提取温度55℃，水提时间2 h，碱提pH值8.0，碱提时间1 h，在此条件下青稞β-葡聚糖提取率为68.12%。关键词：青稞；β-葡聚糖；提取工艺

青稞属禾本科、大麦属，主要分布于西藏、青海、甘肃、四川阿坝及甘孜州，因其在收获时颖果与稃壳分离而得名，在其他产区也称米大麦、米麦、裸麦[1-3]。青稞中的β-葡聚糖平均含量达5.25%，最高达8.62%，是小麦中β-葡聚糖平均含量的50倍。研究人员对西藏青裸营养成分进行系统研究后发现，西藏青稞β-葡聚糖含量为3.66%~8.62%，平均值为5.25%，是迄今为止测得谷类作物中的最高值，远远高于皮大麦、小麦和燕麦[4]。近年来研究表明，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广泛关注[5-6]。试验以青稞麸皮为原料，采取单因素试验和正交优化试验，确定了青稞β-葡聚糖的提取方法，为产业化开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

青稞原料，西藏农牧科学院农业研究所提供，经磨粉后得到青稞麸皮备用；β-葡聚糖[混联]检验试剂盒，爱尔兰Megazyme公司提供；氢氧化钠，分析纯。

1.1.2 仪器与设备

HR-200型电子分子天平，东生兴业有限公司产品；TDL-5-A型台式离心机，上海安亭科学仪器厂产品；分光光度计，日本Hitachi公司产品。

1.2 试验方法

（1）β-葡聚糖提取。称取一定量的青稞麸皮，加入一定比例的水，在一定温度的水浴中边加热边搅拌，提取一定时间后取出离心，渣滓加入与一次水提同体积的水，调节pH值后放入水浴中边加热边搅拌，提取1 h，离心后合并上清液，记录提取液的体积，测定上清液β-葡聚糖含量，计算β-葡聚糖提取率。

β-葡聚糖的检测按照试剂盒规定方法检测。

（2）单因素试验。考查不同提取方法、料液比、提取时间、提取温度及碱提pH值对β-葡聚糖提取率的影响。

（3）提取工艺条件的优化。在单因素试验的基础上，固定提取料液比1∶10，碱提时间1 h，选择对提取率影响较大的提取温度、碱提pH值和水提时间等因素设计三因素三水平正交试验。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

2 研究结果

2.1 青稞β-葡聚糖提取工艺单因素试验结果

2.1.1 提取工艺的选择

不同提取工艺对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响见图1。

图1 不同提取工艺对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响

从图1可以看出，在设定的条件下水提+碱提青稞麸皮β-葡聚糖提取率相对较高，这与青稞麸皮中β-葡聚糖大多溶于水或碱性水溶液有关，最终确定水提+碱提的工艺为青稞麸皮β-葡聚糖提取的较优工艺。

2.1.2 不同料液比对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响

不同料液比对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响见图2。

图2 不同料液比对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响

从图2可以看出，料液比对青稞麸皮β-葡聚糖提取率变化不大，综合考虑生产成本，选择青稞麸皮β-葡聚糖的较优料液比为1∶10。

2.1.3 提取温度对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响

不同提取温度对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响见图3。

图3 不同提取温度对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响

从图3可以看出，提取温度60~90℃时，随着提取温度的升高，青稞麸皮β-葡聚糖提取率呈先减小后增大的趋势，选择青稞麸皮β-葡聚糖提取温度为60℃。

2.1.4 水提时间对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响不同水提时间对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响见图4。

图4 不同水提时间对青稞麸皮β-葡聚糖提取率的影响

从图4可以看出，随着水提时间的增加，青稞麸皮β-葡聚糖提取率呈先增大后减小的趋势，这是由于在一定的提取条件下，β-葡聚糖溶出并溶解于提取介质中是一个需要一定时间的过程，而当物料中的β-葡聚糖和提取介质中β-葡聚糖含量达到该条件下的平衡状态后，提取率达到最大值，而进一步延长水提时间会导致多糖分子的降解，从而使β-葡聚糖提取率降低。因此，选择青稞麸皮β-葡聚糖提取的水提时间为2 h。

2.1.5 碱提pH值对青稞麸皮β-葡聚糖工艺对提取率的影响

不同碱提pH值对青稞麸皮β-葡聚糖工艺对提取率的影响见图5。

在水提后选择在稀碱条件下提取β-葡聚糖，这是由于水提后的青稞麸皮中还含有相当一部分碱溶性β-葡聚糖。随着碱提pH值升高，提取液颜色也逐渐加深，由淡黄色到深褐色，这可能是由于提取过程中体系发生美拉德反应所致。由图5结果表明，当碱提pH值为8.5时，青稞麸皮β-葡聚糖提取率较高。

2.2 青稞β-葡聚糖提取工艺条件优化

图5 不同碱提pH值对青稞麸皮β-葡聚糖工艺对提取率的影响

正交试验设计及结果见表2，方差分析见表3。

表2 正交试验设计及结果

表3 方差分析

从表2可以看出，3个因素影响青稞麸皮β-葡聚糖提取率的主次顺序为A>C>B，即提取温度的影响最大，其次是水提时间，碱提pH值的影响最小。

从表3可以看出，提取温度、水提时间和碱提pH值对青稞麸皮β-葡聚糖提取率都有显著影响。不考虑交互作用，青稞麸皮β-葡聚糖提取的最佳条件为A1B1C2，即提取温度55℃，碱提pH值8.0，水提时间2 h，青稞麸皮β-葡聚糖提取率最高。按照试验确定的条件进行验证试验，测得在该条件下青稞麸皮β-葡聚糖提取率为68.12%。

3 结论

青稞麸皮β-葡聚糖适宜采用水提+碱提的提取方法进行提取，其最佳工艺条件为料液比1∶10，提取温度55℃，水提时间2 h，碱提pH值8.0，碱提时间1 h；在该条件下青稞β-葡聚糖提取率为68.12%。

[1]汪海波，刘大川，谢笔均.燕麦中β-葡聚糖的提取及分离纯化工艺研究[J].食品科学，2004（5）：90-93.

[2]赵丹，齐颖.青稞β-葡聚糖提取工艺研究[J].粮食与油脂，2004（10）：26-28.

[3]连喜军，张平平，罗庆丰.西藏青稞中β-葡聚糖提取的研究[J].天津农学院学报，2005（4）：25-27.

[4]那成龙，陈建澍，张玉红，等.大麦β-葡聚糖的提取及功能研究进展[J].麦类作物学报，2012（3）：579-584.

[5]管骁，姚惠源.燕麦麸中β-葡聚糖提取工艺的研究[J].食品科技，2002（10）：63-65.

[6]张峰，杨勇，赵国华，等.青稞β-葡聚糖研究进展[J].粮食与油脂，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

国家现代农业（大麦、青稞）产业技术体系建设经费项目（CARS-05）。

张文会（1979—），男，硕士，副研究员，研究方向为农产品加工工艺。