青稞提取物溶解性及分子量分布研究

江 丹，刘晶晶，王 鹏，袁咏红，陈志元，梅 菊

（劲牌持正堂药业有限公司，中药保健食品质量与安全湖北省重点实验室，湖北 黄石 435100）

0 引言

青稞（Hordeum vulgarL.var．nudumHook.f）属禾本科大麦属作物，由于其籽实没有外壳，所以又称之为裸大麦、米大麦、淮麦及元麦，主要分布在我国青海、西藏、四川的甘孜州、云南的迪庆、甘肃的甘南等地[1]。青稞为海拔4 200～4 500 m的高寒地区唯一的农作物，具有高蛋白、高纤维、高维生素、低脂肪、低糖等特点，并富含微量元素、β-葡聚糖等营养成分。β-葡聚糖是以β-D-吡喃葡萄糖为基本结构单元的一类非淀粉多糖，包括(1,3)(1,4)-b-D葡聚糖和(1,3)(1,6)-β-D葡聚糖两大类型[2]，化学名称为(1,3)(1,4)-β-D-葡聚糖，是一类非淀粉多糖，β-(1,3)键的存在使葡聚糖可溶于水，而被纤维素仅β-(1,4)连接而难溶于水[3]，此外β-葡聚糖在酸和稀碱条件下也能溶解[4]。近年的研究发现，青稞 β-葡聚糖具有清肠、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等功能，是对人体健康十分有益的一种可溶性膳食纤维[5]。从青稞中提取出β-葡聚糖，制备青稞提取物并加以使用，可以更好地合理开发青稞农作物。通过分析研究不同溶剂中青稞提取物的溶解性，以及醇溶物和不溶物中β-葡聚糖分子量分布情况，对青稞β-葡聚糖的功能性食品开发具有很好的指导意义，并且对青稞β-葡聚糖溶解性部分分子量和不溶部分分子量的对比研究，区别利用，将青稞β-葡聚糖提取物最大化地应用于化妆品、保健食品和功能食品等领域。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

AB135-S型电子天平，梅特勒-托利多公司产品；WH-90A型微型漩涡混合器，上海振荣科学仪器有限公司产品；TU-1901型紫外可见分光光度计，北京普析通用有限公司产品；高效凝胶排阻色谱仪、配示差检测器和激光检测器；集热式磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司产品；电热恒温鼓风干燥箱，黄石市恒丰医疗器械有限公司产品；DZKW-D-1型电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器有限公司产品；旋转蒸发仪，EYELA东京理化器械株式会社产品；滤纸，抚顺市民政滤纸厂产品；250 mL旋蒸瓶、烧杯、15 mL离心管、12 mL比色管、移液枪（200μL和5 mL）、玻璃棒。

青稞提取物，自制；混联β-葡聚糖检测试剂盒，Megazyme公司提供，货号K-BGLU；95%乙醇（食品级）；超纯水，超纯水系统提供；二水磷酸二氢钠、氢氧化钠、冰醋酸、无水乙醇，均为分析纯。

1.2 青稞提取物的制备

青稞米（粉碎）→脱脂→过滤得滤渣→水提取1次→固液分离得上清液→酶解2次→灭酶→固液分离，得上清液→浓缩→醇沉→固液分离得沉淀→干燥→青稞提取物。

1.3 试验方法

1.3.1 青稞提取物在不同溶剂中的溶解性研究

溶解性试验按以下2种方法进行：沉淀法和指标成分溶解量法。

（1）沉淀法[6-7]。主要通过向一定量溶剂中加入过量溶质进行溶解，过滤并恒质量未溶解溶质，计算溶解量。计算公式为：

（2）指标成分溶解量法。β-葡聚糖为青稞提取物中的标识性成分，故以β-葡聚糖为指标，考查青稞提取物在不同溶剂中的溶解情况，即溶解性能，计算溶解率。

青稞提取物溶解性试验流程：

（3）操作方法。称取青稞提取物（β-葡聚糖含量为36.18%）2.0 g到150 mL烧杯中，分别加入0（热水，90℃以上），0（冷水），10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，95%乙醇100 mL至杯中，磁力搅拌器上搅拌10 min溶解，用滤纸过滤，沉淀物烘干至恒质量，称量计算溶解量。滤液在60℃下通过减压浓缩干燥后得青稞醇溶物。按照Megazyme公司混联β-葡聚糖检测试剂盒方法[8]检测不溶物和醇溶物中β-葡聚糖的含量。

1.3.2 青稞醇不溶物和醇溶物中β-葡聚糖分子量分布研究

采用高效凝胶排阻色谱柱法[9]测定青稞醇不溶物和醇溶物中分子量分布，分析条件为安捷伦HPLC1260液相色谱系统，Shodex SB-803 HQ色谱柱，柱温40℃，怀雅特示差折光检测器和激光检测器，流动相0.15 mol/L硝酸钠溶液，流速0.6 moL/min，进样量400μL。将青稞提取物样品溶解于0.15 mol/L硝酸钠溶液，质量浓度为10 mg/mL，经0.22μm滤膜过滤后进样分析。

2 结果与分析

2.1 青稞提取物在不同溶剂中溶解性研究

根据1.3.1中的操作方法得出的溶解性试验数据。

青稞醇不溶物和醇溶物质量及β-葡聚糖转移率数据见表1，青稞提取物溶解性计算数据见表2。

表1 青稞醇不溶物和醇溶物质量及β-葡聚糖转移率数据

表2 青稞提取物溶解性计算数据

按沉淀法分析，青稞提取物在水和10%乙醇中有较好的溶解性，乙醇体积分数越高溶解性越差，几乎不溶，这与青稞提取中含有β-葡聚糖等大分子多糖类成分有关，醇溶性较差。

按指标成分分析，青稞提取物在热水中溶解性较好，在冷水和10%乙醇中溶解性次之，乙醇体积分数越高溶解性越差，几乎不溶。试验证明了青稞β-葡聚糖在水中有部分溶解性，在乙醇溶剂中难以溶解。

2.2 青稞醇不溶物和醇溶物中β-葡聚糖分子量分布研究

青稞β-葡聚糖提取物的分子量测定色谱图见图1，青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布数据见表3，青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布数据见表4。

表3 青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布数据

青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量分布在6万～20万Da的占比75%以上，30万～50万Da分子量区间占比在8%以内，最大分子量不超过50万Da。

青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布与在40%以下的不同体积分数乙醇溶液中的分子量分布差异较大，1万～20万Da分子量区间占比从66%到100%；最大分子量不超过50万Da，且占比很小。

3 结论

（1）从试验结果来看，无论是以沉淀法计还是以指标成分法计，青稞提取物在冷水和10%乙醇中有较好的溶解性，20%乙醇中溶解性次之，但β-葡聚糖在冷水和10%乙醇溶剂中溶解率较低，只有5%左右。

表4 青稞醇溶物中β-葡聚糖分子量分布数据

（2）青稞醇不溶物中β-葡聚糖分子量集中分布在6万～20万Da；青稞醇溶物的β-葡聚糖在不同体积分数乙醇水溶液中的分子量分布差异较大，1万～20万Da分子量区间占比从66%到100%；最大分子量不超过50万Da，且占比很小。

（3）通过青稞β-葡聚糖提取物的溶解性试验，用水或低度乙醇做溶剂制备化妆品、功能食品、健康白酒等有很好的借鉴意义。