1、燕麦葡聚糖分子式燕麦葡聚糖主要结构单元燕麦葡聚糖保健功效:具有抗肿瘤、 清除游离基、 抗氧化、 抗辐射、清肠、 降低血清中胆固醇水平、 预防心血管疾病等作用。- 葡聚糖可以改善餐后血脂分布， 降低肝脏脂质含量。能够促进脂代谢， 具有降胆固醇作用。刚果红分光光度比色法作为纯度检测方法。除淀粉: 常用的方法有淀粉酶法。采用耐高温淀粉酶， 在 95 下反应， 可以较好地除去淀粉杂质。除蛋白: 则常用到用等电点法， 蛋白质的脱出率可以达到 47.2%，且产品回收率高达 78.7%。除色素: 常采用活性炭处理， 同时可以去除蛋白质， 操作简单，脱色效果好。用有机溶剂如乙醇、 丙酮、 异丙酮及硫酸铵等沉淀
2、剂进行沉淀是分离纯化 - 葡聚糖的常用方法。随着我国人们生活水平的提高， 高蛋白、高脂肪等不良饮食结构使得具有高胆固醇、 高血糖等症状的人群不断增加， 而燕麦葡聚糖对这些症状具有良好的功效， 国内消费者对含有高含量、 高活性的燕麦葡聚糖的需求不断增加，但是目前主要还是依赖进口的燕麦葡聚糖， 价格昂贵。 这种市场需求高涨与国内实际研发不足的尖锐矛盾为燕麦葡聚糖深层次开发利用提供了良好的契机。 我国燕麦资源丰富， 加大燕麦葡聚糖领域的研究， 既可以让更多的普通老百姓能消费如此好的产品， 还可以为我国的农业发展作出重要的贡献。燕麦麸皮中含有丰富的 1 3、1 4 葡聚糖,而酵母菌细胞壁含有 1 3、
3、1 6 葡聚糖, 用酵母菌发酵燕麦麸培养液 , 酵母菌大量繁殖的同时生成了酵母葡聚糖; 另一方面酵母菌可以利用燕麦麸培养液中的淀粉、蛋白质等营养成分, 使燕麦麸培养液中本来含有的 葡聚糖纯度提高。为什么要前处理？用刚果红法测定葡聚糖的含量,用福林酚法测定蛋白质含量,用苯酚硫酸法测定多糖含量酶法处理使燕麦麸皮培养液中的大分子物质变为小分子物质, 更好的被酵母菌所利用, 进一步的增加了葡聚糖的提取率。其中发酵最优条件为: 料液比 120 ( g/ ml); 发酵培养液在灭菌前加入蛋白酶、淀粉酶和糖化酶共同处理后, 加入菌种为黄酒酵母; 发酵时间控制为 48 h; 摇床参数为 170 r/m in,
4、28 。(什么是生物应答物 BRMs)酵母细胞壁中含有大量的 1,3 葡聚糖, 我国酵母资源丰富, 而且是世界第二大啤酒生产国, 每年产生 30 多万吨废啤酒酵母泥, 多以低廉的价格作为饲料原料, 少量被加工成酵母抽提物, 废啤酒酵母资源未能有效利用。废弃啤酒酵母自溶后不仅可产生有鲜味的酵母抽提物, 而且自溶后的残渣中多糖含量高、蛋白质含量低, 如将酵母抽提物与 1, 3 葡聚糖生产进行联产, 回收自溶残渣中的 1, 3 葡聚糖, 就能充分利用资源并获得高附加值产品。国内外曾有人分别采用碱法、酸碱法、酶碱法、酶 Sevage 法提取酵母 1, 3 葡聚糖, 且形成了较成熟的提取工艺, 但这些工
5、艺方法酸碱用量大, 对环境污染严重, 工艺步骤多, 所得产品纯度不高、得率较低, 从而在一定程度上限制了酵母葡聚糖的应用研究.酵母葡聚糖提取方法, 即自溶 酶 碱法, 该方法不仅碱用量少、得率和纯度高, 而且实现了酵母抽提物与 1, 3 葡聚糖生产的联产. 自溶- 酶-碱法, 将自溶法与酶-碱法结合, 可提高产品得率和纯度, 减少对环境造成的酸碱污染, 且可与酵母增鲜剂联产, 是一种理想的酵母 1, 3 葡聚糖的制备方法。燕麦葡聚糖降胆固醇：水溶液都有较高的粘度，具有凝胶特性，在肠道构成物理屏障从而抑制和延缓胆固醇和 TG 的吸收，从而小肠对脂肪及胆固醇的吸收率。-葡聚糖降血糖功能-葡聚糖在肠
6、道吸水膨胀，增加食物容积，降低能量密度，抑制淀粉酶的活性，干扰了碳水化合物的代谢，延缓了人体对葡萄糖的吸收，从而降低空腹和餐后血糖水平。膳食纤维的摄入量与肠癌的发病率呈负相关。高脂食物如肉类会使肠内厌氧菌大量繁殖，产生有致癌作用的代谢产物，而膳食纤维能为肠内嗜氧菌提供发酵的底物，抑制了厌氧菌的繁殖，从而防止了癌变。膳食纤维还可增加肠道蠕动，缩短粪便通过大肠的时间，增加粪便量和排便次数，减少了有毒物质与肠壁的接触时间。同时，膳食纤维吸水膨胀稀释了肠内有毒物质，减少了它们的毒害作用。-葡聚糖化妆品功效皮肤的主动防御系统是以朗格罕细胞为主形成的紧密网状结构。朗氏细胞呈枝状，其细胞膜有数个突出端延伸至
7、表皮中。侵入的抗原一旦接触到朗氏细胞，就会被它吞噬并部分消化。同时朗氏细胞还会激活免疫系统，从而将抗原彻底清除。研究还表明，紫外线照射对皮肤内的朗格罕氏细胞具有抑制作用，如肌肤长时间暴露在阳光下，朗格罕氏细胞数量会大大减少，活性降低，削弱了皮肤的防御免疫能力。-葡聚糖能激活朗氏细胞这样的巨噬细胞，从而增强人体免疫系统的功能。被激活的朗氏细胞能分泌一些因子，促进成纤维细胞(皮细胞 )的增殖及皮肤组织基质 (如胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖和其他组分)的合成，使皮肤弹性增加，柔软细嫩。-葡聚糖是天然的高聚糖，可在皮肤上形成透明、有弹性、透气的薄膜，能有效隔绝环境中有害物质对皮肤的侵害，其大分子结构能
8、充分锁住水分，防止水分流失，具有高效保湿性，从而使皮肤丝般滋润光滑燕麦 -葡聚糖的利用和开发现状由于燕麦所具有的营养及保健价值，近年来国内外对其进行了较广泛的开发利用。北欧和北美，作为燕麦的两个主要产区，对燕麦进行了全方位、系统化、深层次、多样化的研究开发。自 1989年来，美国建立了桂阁公司，就开始了工业化的燕麦片生产，到现在生产技术已完全成熟。目前美国的燕麦加工业成为第三大粮食食品加工业，并形成了成套、先进、可靠的工艺和设备。此外，他们在推出燕麦纤维和燕麦系列食品的基础上，还扩大了燕麦的其他用途，燕麦营养保健食品已成系列化，比如由美国农业部北部研究中心开发的 Oatrim 产品，它的主要成
9、分是 - 葡聚糖，可作为脂肪替代品用于保健食品加工中。在国内，燕麦栽培的历史虽然悠久，但长期以来一直是作为产区群众粮草兼用作物，裸燕麦经简单的作坊式加工制成燕麦粉或食用、或直接作为动物饲料。除了引进的燕麦片生产工艺外，国内基本上谈不上对燕麦的深加工和综合利用，同时在消费者中食品保健意识形成较晚，对燕麦的保健功能迄今为止未能形成普遍认识，因而也影响了燕麦保健食品的开发，当前以燕麦为原料的食品、保健工业仍处于起步阶段。80 年代以后，国内才开始出现几家规模较大的燕麦片生产企业，如内蒙的武川、山西的山阴、新疆的乌鲁木齐、甘肃的会宁和上海金山等，总计燕麦片年产量不过千吨。近年来，国内部分企业在一些燕麦
10、深加工产品上也有所创新，如北京四博连绿色食品公司科林生物制品厂从燕麦中提取了部分有效的活性成分后，与冬虫夏草、灵芝、香茹等提取液复配生产了虫草精口服液；河北省张北县燕珠食品厂开发了燕友方便面等。但这些企业从整体上来讲，规模不大且销量小，而且市场还没有从整体上接受“燕麦产品”这个概念，有待于实施战略性市场开发。随着消费者保健意识的加强，在食品形式越来越多样化的情况下，那些对人体能发挥营养保健作用和能有效防御现代社会“文明病”的保健食品将成为主流，燕麦健康食品的前景将一片光明。生物转化法生物转化(biotransformation) 也称生物催化(biocatalysis)，是指应用生物反应器(
11、酶及多酶系统包括微生物、动植物细胞等)对前体化合物进行结构修饰和改造，合成新型的有机化合物。其实质是利用生物体系本身所产生的酶对外源化合物进行酶催化反应，催化反应类型几乎包括所有的体外有机化学反应，如：羟基化、氧化、脱氢、氢化、还原、水解、水合、酯化、酯转移、脱水、脱羧、酰化、胺化、异构化和芳构化等。生物转化法包括酶法转化和微生物转化，大多是在室温或中性环境中进行，具有无毒、无污染、低能耗、高效率、高选择性等优点。生物转化可以合成化学上难以合成的物质,特别是复杂的天然活性物质。同时，采用化学合成生物转化相结合的合成方法，可以充分发挥二者的长处，实现优势互补。酶法提取 -葡聚糖在国内外报道较多，
12、 ANU AJITHKUMAR 等用加入耐高温的 -淀粉酶的热水提取 - 葡聚糖 6 小时，分析 41 个美国和 93 个瑞典燕麦样品，用于研究由于遗产能力、地点和年份影响提取的 -葡聚糖的含量和分子量的差异。连喜军等以西藏青稞和燕麦为原料，经过碱法粗提 -葡聚糖，然后调节 pH，加入果胶酶溶液，在一定温度下反应一段时间，反应液浓缩后经酒精沉淀，沉淀物即为较纯的 - 葡聚糖。发酵法提取应用现状发酵法又可称为微生物转化。微生物转化可用完整的微生物细胞或从微生物细胞中提取的酶作为生物催化剂，其区域和立体选择性强、反应条件温和、操作简便、成本较低、公害少，且能完成一些有机化学合成难以进行的反应,受到
13、有机化学家、药物化学家和微生物学家们的极大重视，成为生物转化技术中发展最迅速的分支之一。前言近年，化妆品、药品和食品生产领域都把目光频频投向燕麦 -葡聚糖，因为其独特的功效和广泛的来源，使其倍受青睐。燕麦 -葡聚糖通过研磨在麸皮中富集，本文以我国的燕麦麸皮为研究对象，研究用生物转化法提取燕麦 -葡聚糖工艺、分离纯化、理化性质以及其化妆品功效。生物转化法分为酶法转化和微生物转化。通过正交实验优化传统水提法和酶法转化法，比较提取工艺和燕麦 - 葡聚糖得率，结果表明酶法转化提取得率高于传统水提法。酶提的最优条件为液料比为 15：1 、酶解时间为 3h、加酶量为 3%。酶提正交最佳组合 - 葡聚糖得率
14、为 19.57mg/g。 直接将微生物接入燕麦麸皮与水混合液中发酵，其 -葡聚糖得率很低。改进工艺，将燕麦麸进行前处理后，用5 号和 6 号酵母菌发酵后，-葡聚糖得率增加。酵母菌发酵前应将燕麦麸皮培养基用蛋白酶最适条件进行处理，其得率分别为 22.63mg/g 和 22.72mg/g。燕麦 -葡聚糖粗提物中含有淀粉、蛋白质、杂糖等杂质。采用高温 -淀粉酶去除淀粉，等电点沉淀蛋白，醇沉法将- 葡聚糖进行纯化。用 GC 分析纯化后 - 葡聚糖单糖组分主要为葡萄糖。GPC 分析平均分子量，水提法为 9.697105，酶提转化为 1.634105，发酵法为 1.322105，其半径为 28.6nm。
15、Franz 扩散池分析透过率，结果显示 -葡聚糖透过量较低，且发酵法于酶法水提法。生物转化法提取燕麦 - 葡聚糖，其得率较传统水提法有所提高，分子量小于传统水提法，因此其透过皮肤量较水提法略高。生物转化法提取的燕麦 - 葡聚糖和水提燕麦 - 葡聚糖保湿和抗衰老功效相似。1. 燕麦 -葡聚糖简介燕麦 -葡聚糖的分子结构是以混合的(13),(14)- -糖苷键连接形成的 D 型葡萄糖聚合物。-葡聚糖分为水溶性和非水溶性两种，但以水溶性占为主。- 葡聚糖以其对人体具有显著的降血脂、降血糖作用和提高机体免疫能力等诸多有益的生理功效，而成为研究成为热点。2. 生物转化法酶法提取和发酵法提取两类。A 酶法
16、提取酶促过程正在逐渐取代传统化学方法。酶促反应能在水相、室温和中性 pH 值进行，无需高压和极端条件，因此节省了过程的能源。酶法转化在某些情况下，能够催化用传统有机化学方法难以进行的反应，或者可以取替其中的一些化学步骤。温和的条件下 -葡聚糖提取率大概为 30%-70%。酶种类和酶解条件的选择是制备 - 葡聚糖的关键。B 发酵法发酵法又称为微生物转化可用完整的微生物细胞或从微生物细胞中提取的酶作为生物催化剂，其区域和立体选择性强、反应条件温和、操作简便、成本较低、公害少，且能完成一些有机化学合成难以进行的反应,受到有机化学家、药物化学家和微生物学家们的极大重视，成为生物转化技术中发展最迅速的分
17、支之一。且国内外在用发酵法提取燕麦 -葡聚糖未见报道。有文献报道通过啤酒酵母、酒精酵母、黄酒酵母和酿酒酵母发酵来提取燕麦麸皮中的 葡聚糖均能使提取率提高。酶法处理使燕麦麸皮培养液中的大分子物质变为小分子物质, 更好的被酵母菌所利用, 进一步的增加了葡聚糖的提取率。其中发酵最优条件为: 料液比 120 ( g/ mL);发酵培养液在灭菌前加入蛋白酶、淀粉酶和糖化酶共同处理后, 加入菌种为黄酒酵母; 发酵时间控制为 48 h; 摇床参数为 170 r/min,28。本课题值得更深一步研究的方向有:(1) 广泛的搜集可发酵菌种, 通过比较不同菌种的发酵结果, 不断改进菌种 , 使葡聚糖的得率得以更进一步的提高。(2) 利用基因工程改良菌种, 使菌种的次级代谢产物向 葡聚糖的方向靠拢。( 3) 通过设计正交实验不断优化发酵条件, 一方面使发酵用菌种大量的增值; 另一方面使 葡聚糖的得率和纯度提高。
