麸皮多糖提取及生物活性研究综述*

王欣卉 ，季瑞雪 ，宋雪健 ，牛广财 ,4，曹荣安 ,3,4*

（1.齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆163319；3.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江 大庆163319；4.黑龙江省农产品加工工程技术研究中心，黑龙江 大庆163319）

多糖是一种至少需要10个以上单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，分子间由糖苷键相互结合成糖链，不同种类的多糖聚合程度不同，根据单糖的组成可分为同多糖（如淀粉、纤维素及糖原等）和杂多糖（阿拉伯胶、褐藻酸等）。多糖不是一种纯粹的化学物质，但可以被水解成单糖。多糖是构成细胞壁的重要成分之一，不仅具有保护生物体的功能，还能为生物体提供能量[1-2]。多糖因为是一种极性大分子物质，所以不溶于有机溶剂，难溶于冷水，但中性多糖一般易溶于热水，酸性多糖溶于碱性稀溶液，碱性多糖溶于酸性稀溶液，纤维素不溶解于各种溶剂，因此多糖在溶解、提取过程中需要根据其分子间的组成及结构特征选择适合的处理方法[3]。

麸皮是小麦、玉米、荞麦、薏米、青稞等谷物加工的副产物，来源广泛，研究发现麸皮富含丰富的蛋白质、多糖、脂肪、膳食纤维、木质素、酚类物质和维生素等营养成分，并且具有一定的功能特性，从而备受学者的广泛关注。目前麸皮多被应用于生产饲料、酿酒等初级利用，导致资源不能被充分利用和极大浪费。本文对不同来源的麦麸多糖进行论述，旨在为麸皮多糖的进一步研究提供理论支持，提高麸皮综合利用。

1 多糖的提取与纯化方法

多糖的提取方法主要有水提取法、碱提取法、超声波提取法、酶提取法和微波提取法等，不同提取方法提取的粗多糖中含有一定量蛋白质、小分子化合物及色素等杂质，因此为提高其纯度需要进行除杂处理。目前，多糖纯化的方法分为季铵盐沉淀纯化法、金属络合物纯化法、分级沉淀纯化法以及柱层析纯化法（离子交换柱层析法、凝胶柱层析法）等，多糖提取方法见表1[4]。

表1 多糖的提取方法

2 麸皮多糖功能特性

2.1 小麦麸皮多糖

小麦提取胚芽和胚乳后剩余的部分称为小麦麸皮，是面粉加工主要副产物，含有丰富非淀粉多糖，主要由阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、木糖及葡萄糖组成，其中阿拉伯木聚糖含量高达46%[5]。张倩等采用料液比1∶45，提取时间45 min、提取温度95℃的参数提取小麦麸皮多糖，多糖提取率为8.21%[6]，也可以通过高压脉冲电场、微波法、碱法、酶法和过氧化氢从小麦麸皮中提取得到阿拉伯木聚糖[7-11]，不同的提取方法提取得到的阿拉伯木聚糖的单糖组成、分子量和结构是不同的[12]。生物活性研究表明，小麦麸皮中的阿拉伯木聚糖具有益生元作用，可以增加人粪便中双歧杆菌数量和餐后阿魏酸含量[13]，而且对肉鸡得球虫病有一定预防作用[14]，在特定聚合度条件下能够显著增强西伯利亚鲟的免疫应答能力[15]。小麦麸皮多糖还具有抗氧化[6,16]、抑菌[17]、抗肿瘤[18]、增强机体的免疫功能、调节血糖水平、抗病毒、预防痔疮和胆结石、降低胆固醇及防治结肠癌疾病等功能[19-20]。L.Garófalo等研究发现，当小麦粉中不溶于水的非淀粉多糖含量增加时，面团的延伸性降低，因此可作为保湿剂、增稠剂来改善面团性能[21]，而且阿拉伯木聚糖可以做成包装薄膜[22]。

2.2 玉米麸皮多糖

玉米麸皮是玉米淀粉湿法加工中的主要副产物，主要含有构成细胞壁的重要物质如纤维素、半纤维素、木质素等成分，还含有一定量活性多糖、脂肪及甾醇等生理活性物质[23]，具有降血糖、降脂、免疫调节、抗疲劳、抗衰老、抗氧化等一些重要的生理功能。王文侠等采用纤维素酶法提取玉米麸皮中多糖，最佳提取工艺：木聚糖酶与复合纤维素酶的比例为1∶1，底物浓度 5 g/100 mL，酶解时间 5 h，酶解温度55℃，多糖得率为27.25%。玉米麸皮多糖主要组分的相对分子量为1 720、911 KDa，含有一定量的蛋白质和酸性糖以及微量的阿魏酸[24]。徐伟丽等研究发现采用水提法提取的玉米麸皮多糖对人结肠癌HT-29细胞的有丝分裂数和集落形成率具有一定的抑制作用[25]。

2.3 青稞麸皮多糖

在青稞麸皮多糖中，对β-葡聚糖研究较为广泛，β-葡聚糖具有降低餐后血糖水平、降胆固醇、抗肿瘤、抗病毒等功效，还具有一定保湿性，被广泛应用于化妆品中。姜忠杰等通过碱提醇沉的方法制备青稞麸皮可溶性粗多糖，最佳提取工艺参数为温度72℃，pH 8.1，时间2 h，多糖得率7.24%，其清除DPPH自由基的IC50值为2.4 mg/mL，对O2-自由基的最大清除率为30.14%，最大还原力为49%，对猪油过氧化值的最大抑制率为33.83%[26]。超声-微波协同法提取青稞麸皮β-葡聚糖得率为2.29%，与水提、超声和微波法相比，得率分别提高了120.9%、57.93%、18.65%，超声-微波协同法使麸皮粉的结构变得膨大疏松、细碎多孔，这说明β-葡聚糖的得率与麸皮结构的破坏程度可能具有一定相关性[27]。刘新琦等利用发酵法提取青稞麸皮中β-葡聚糖，最佳工艺为料液比1：6，添加0.05%高活性干酵母，发酵温度32℃，发酵时间34 h，提取率为5.21%，纯度高达 91.21%，而且其 β-葡聚糖对 DPPH、H2O2、·OH 及超氧自由基具有一定的清除能力[28]。

2.4 燕麦麸皮多糖

燕麦是一种重要的“健康食品”，其加工的副产品燕麦麸皮是燕麦经过简单碾压后从籽粒上除下来的部分。国内外对燕麦麸皮多糖进行了系统的研究，发现其具有一定的药理功能。燕麦麸皮多糖中β-葡聚糖是主要组成部分，由吡喃型葡萄糖单元通过1-3和1-4糖苷键组合而成的非淀粉多糖[29]，不同提取温度得到β-葡聚糖分子量是不同的[30]。水提法提取燕麦麸皮多糖最佳工艺：料水比1:18、温度80℃、提取时间 2 h、pH 10.0，β-葡聚糖得率可达 5.7%[31]，超声处理可以提高燕麦麸皮多糖的提取得率到7.48%[32]。超声—微波协同法提取燕麦麸皮多糖最佳工艺条件为微波功率 639 W、液料比 36∶1、pH 10、时间18 min，与传统水提法相比，燕麦麸多糖得率从4.3%提高到8.45%。通过扫描电镜及红外光谱分析得出两种提取方法得到的燕麦麸多糖结构未发生改变[33]。利用磁化水提取燕麦麸皮多糖得率为13.92±0.07%，与纯净水提取相比，多糖得率提高了37.55%，对纯化后的多糖采用气相色谱法检测分析，其单糖含量主要为葡萄糖和阿拉伯糖，含有少量的木糖、半乳糖和鼠李糖[34]。

2.5 荞麦麸皮多糖

荞麦具有抗氧化性，对心血管硬化具有一定的治理功效，是重要的药食两用作物，荞麦麸皮中含有一定量的多糖、黄酮及多酚物质。杨淑芳采用料液比1：30，提取时间2.3 h，温度为87℃的工艺条件提取的荞麦麸皮多糖得率为4.43%，对羟自由基和DPPH自由基都具有一定清除效果[35]。赵鑫帅等研究发现采用DEAE-52纤维素和葡聚糖凝胶Sephadex G-200能有效地分离纯化荞麦麸皮多糖，得到的BBP-Ⅰ、BBP-Ⅱ和BBP-Ⅲ三种多糖的分子量分别为 1.56×104Da、5.85×104Da、8.45×104Da。 扫描电镜结果表明，BBP表面粗糙，凹凸不平，三个分离纯化的多糖组分形貌差异较大，分别以球状、片状、棒状为主。红外光谱扫描表明BBP-Ⅰ和BBP-Ⅲ为ɑ-糖苷键化合物，BBP-Ⅱ为β-糖苷键化合物[36]。

3 结论

麸皮中多糖的提取方式很多，各自具有一定的优缺点，为实现提高麸皮中多糖的提取率、节能、操作简单及无污染等指标，不仅可以采用多种技术融合的方式对麦麸中多糖进行提取，而且还要注重对粗多糖分离纯化的研究。同时，目前对麦麸多糖的研究多数局限于对其降糖、降脂、抗氧化、抗癌等功效，今后可以从细胞水平探讨麸皮多糖的调节机理，明确其生物活性机制，为麸皮多糖的研究利用提供充分的理论依据。