实验申请 实验项目：从植物种子中分离制备多糖（主要为β葡聚糖） 实验原料：大麦种子

实验仪器：（1）万能粉碎机 （2）离心机（3）恒温干燥箱 （4）电子天

平（5）分光光度计 （6）恒温水浴锅（7）集热式恒温加热磁

力搅拌器

实验试剂：淀粉酶，蛋白酶，无水乙醇，Na2CO3，HCl（调pH 用），蒽

酮试剂，葡萄糖标准液（ 100 μg/mL ）。

耗材及辅助器材：（1）温度计（2）量筒 25ml×1，（3）试管 25ml×8（4）

pH 试纸（5）烧杯200ml×5

参考文献：[1]李孝辉,何海玲,钱玉英.大麦中提取β-葡聚糖的研究.粮食与

饲料工业. 1998.4:42

[2]赵丹,齐颖.青稞β-葡聚糖提取工艺研究.粮食与油脂. 2004.10:26 -27

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实验记录

操作步骤： 操作说明及结果纪录： 大麦磨成粉(40 目)

85℃烘30min

加入水

90℃糊化30 min,然后降温至70℃

调pH=4.5，加2ml 淀粉酶处理2h

1000ml

去淀粉液加蛋白酶0.5m

胰蛋白酶在37℃下pH=7.5 处理2h

90℃,水浴10 min

8000min离心10min

清液用截留分子量为10000 的膜, 压力1.2~1.4 MPa,温度30℃,浓缩

,用无水热乙醇洗涤, 再离心收集,丙酮洗涤,真空干燥,得粗产品β-葡聚糖。

蒽酮法检测

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2

（

100 μg/mL ）：准确称取 100 mg 分析纯无水葡萄糖，溶于蒸馏水并定容至 100 mL ，使用时再稀释 10倍（ 100 μg/mL ）。 蒽酮试剂：称取 1.0 g 蒽酮，溶于 80% 浓硫酸（将 98% 浓硫酸稀释，把浓硫酸缓缓加入到蒸馏水中） 1000 mL 中，冷却至室温，贮于具塞棕色瓶内。称取样品粉末（ 5 ～ 100 mg ），放入大试管中，加入 15 mL 蒸馏水，在沸水浴中煮沸 20 min ，取出冷却，过滤入 100 mL 容量瓶中，用蒸馏水冲洗残渣数次，定容至刻度。

2. 取 6 支大试管，从 0 ～ 5 分别编号，按表

24-1 加入各试剂。

表 24-1

10 min 糖量（ μg

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样品测定 取待测样品提取液 1.0mL 加蒽酮试剂 5 mL ，同以上操作显色测定光密度。重复 3 次。 ? 工艺流程图：

实验报告

1.实验原理：

大麦在植物分类学上属禾本科大麦属,因其内外稃附着与否可分为

稃大麦和裸麦,主要可用作禽畜饲料和发酵原料,小部分为人类食用。近年来,大麦在食品和医药等领域的应用越来越受到人们的重视,

主要是由于

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大麦富含对人体有保健作用的多糖和多酚等物质。在大麦胚乳细胞壁(75% ) 和糊粉层细胞壁(26% )中含有3% ~5%的β-葡聚糖,有些品系可高达12%β- 葡聚糖是一种重要的非淀粉多糖,其结构由均一的D-吡喃葡萄糖(Glcp)单位通过β-(1→3)和β-(1→4)键连接而成,其中大约包括58% ~72%的由β-(1→3)键连接的纤维三糖和20% ~34%的纤维四糖单位。β-(1→3)键往往单个存在,β-(1→4)键则可2 个、3 个连续存在,最大可以达到14 个葡萄糖单位[3]。这些结构特点,使得β-葡聚糖表现出可溶性、高黏性、凝胶形成等多种功能特性,因此β-

改善肠道功能等保健作用[4, 5];食品工业中，是一种重要的可溶性膳食纤维。 蒽酮法测定可溶性糖原理 :糖在浓硫酸作用下，糠醛或羟甲基糠醛，醛衍生物，在一定范围内，颜色的深浅与糖的含量成正比，定量测定。该法的特点是几乎可以测定所有的碳水化合物，不但可以测定戊糖与己糖含量，而且可以测所有寡糖类和多糖类，其中包括淀粉、纤维素等（因为反应液中的浓硫酸可以把多糖水解成单糖而发生反应），所以用蒽酮法测出的碳水化合物含量，实际上是溶液中全部可溶性碳

水化合物总量。在没有必要细致划分各种碳水化合物的情况下，

用蒽酮法可以一次测出总量，省去许多麻烦，因此，有特殊的应

用价值。但在测定水溶性碳水化合物时，则应注意切勿将样品的未溶解残渣加入反应液中，不然会因为细胞壁中的纤维素、半纤维素等与蒽酮试剂发生反应而增加了测定误差。此外，不同的糖类与蒽酮试剂的显色深度不 twla- 5

同，果糖显色最深，葡萄糖次之，半乳糖、甘露糖较浅，五碳糖显色更浅，故测定糖的混合物时，常因不同糖类的比例不同造成误差，但测定单一糖类时则可避免此种误差。糖类与蒽酮反应生成的有色物质在可见光区的吸收峰为 620nm ，故在此波长下进行比色。

2.β-葡聚糖介绍

2.1概述

β-葡聚糖是用独特的工艺开发的一种新的产品，其来源于新鲜的食品啤酒酵母。它是一种多糖，主要化学结构β-1，3

疫力。 β-葡聚糖的活性结构是由葡萄糖单位组成的多聚糖，体的含量，全面刺激机体的免疫系统。大量实验表明，β-进体内IgM抗体的产生，以提高体液的免疫能力。此外，β-葡聚糖尚有清除游离基、抗辐射、溶解胆固醇，预防高脂血症及抵抗滤过性病毒、真菌、细菌等引起的感染等作用，故广泛用于医药、食品、化妆品等行业。近年研究发现，β-1,3-葡聚糖可以作为生命

活动中起核心作用的遗传物质，能够控制细胞分裂和分化，

调节细胞生长，在治疗肿瘤、肝炎、心血管、糖尿病和降

血脂、抗衰老等方面有独特的生物活性。目前世界各国，尤其是在日本、美国、俄罗斯等国，β-1,3-葡聚已经被广泛应用于食品保健、美容护肤等行业。

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2.2特点

1. 优良免疫激活剂

2. 强大的自由基清除剂

3. 激活巨噬细胞、噬中性细胞等清除由辐射造成细胞分解碎片

4. 能够使巨噬细胞辨别和破坏变异细胞

5. 协助受损组织如淋巴组织细胞加速恢复产生细胞素（IL-1）

6. 促使包括抗生素，抗真菌，抗寄生药在内的其他药物更好地发挥效用。

7. 减低血液中的低密度脂肪，提高高密度脂肪，减少高血脂的发生。

2.3β一(1，3)一D一葡聚糖提取方法

目前，国内外对酵母细胞壁葡聚糖提取方法较多，主要有酸法提取、

各有利弊，优缺点明显。

a. 酸法提取 称取干燥后啤酒酵母渣，加入0．5 mol／L乙酸溶液，在3h，离心处理，沉淀物水洗2涤脱水，喷雾干燥即可。李祥等(2004)到是酸不溶性葡聚糖，多糖得率比碱法高；但产品中蛋白质、

甘露聚糖等杂质含量多，需进一步纯化，工艺复杂 。

b. 碱法提取

准确称取啤酒干酵母，加入1 mol／L氢氧化钠溶液，在90℃下水解反应3h，水解液过滤，沉淀物水洗2次，然后用无水乙醇洗涤脱色，无水乙 twla- 7

醚洗涤脱水，喷雾干燥即可。廖鲜艳等(2001)对此工艺进行分析，得到较优碱处理组合：第一次条件，氢氧化钠浓度3％，添加量6v／w(液固比)，作用温度75。C，作用时间3h；第二次条件，氢氧化钠浓度3％，添加量4 v／w，作用温度100℃，作用时间2h。该法得到是碱不溶性葡聚糖，多糖得率低；但杂质含量少，污染较大，耗能较高“ 。

c. 酸碱联合法

称取啤酒干酵母粉，加入1 mol／L氢氧化钠溶液，添加量为20 v／w(液固比)，75℃下水解反应3 h，冷却至室温，经4000 r／min离心5 min，沉淀物水洗2次，再用4％ 乙酸溶液200 ml室温下处理沉淀物2 h，离心；沉淀物水洗2次，无水乙醇脱色，无水乙醚脱水，喷

雾干燥即可。黄刚良等(2003)运用该法与酸法提取进行比较，发现酸碱法是提取B一(1，3)一D

好；但该过程葡聚糖分子降解较明显。

d. 酶一碱法 废酵母泥处理并自溶，4000 r／min57~C处理24 h，再离心分离，沉淀物加入2％氢氧化钠在60~Ch后，离心、水洗、去脂、干燥。赵光远等(1997)认为该法葡聚糖纯度较高，尤其是蛋白质含量低；但能耗较高

，污染大。

e. 超声波法

称取100 g啤酒酵母泥，加入50 m1蒸馏水进行超声波处理，条件为功率400W，温度20℃，超声时间5 S，全程时间20 min，无间隔时间，处 twla- 8

理后冷却至室温，4000 r／min条件离心15 min，沉淀物用蒸馏水洗涤，无水乙醇脱色，无水乙醚脱水，在37~C条件下干燥12h后得到产品。张开诚(2004)运用该法研究认为，超声波法提取葡聚糖工艺简便，成本低廉，收率较高，提取后废液不含酸碱，对环境污染较酸碱法要小；但其产品纯度不高，还需进一步研究优化提取条件，提高产品纯度“ 。在工业化生产中，可根据不同生产目的采用不同工艺流程，如酸法由于产量大、纯度低，特别适于饲料添加剂生产，其葡聚糖产品可用于鱼、鸡等饲料中；碱法或酸碱法产品可用作营养保健品、化妆品等添加剂；而酶一碱法由于其纯度较高，可用于进一步葡聚糖深加工，如医药级、化学试剂等。

于超声设备等不是很成熟，目前仅停留在实验室阶段。 3.β一(1，3)一D一葡聚糖应用 啤酒酵母细胞壁中含有大量β一(1，3)一D干重45对其进行大量深入研究，已将提取出的β-(1，3)-D-药、食品、水产品养殖、化妆品等领域。已证实对肿瘤、肝炎、糖尿病、心血管、高血脂等病症都有治疗效果。由于其具灵芝、灰树花、香菇多糖功效结构，因此被有些科学家称为“超级灵芝”，是一种极具发展

前景微生物多糖。

3.1 酵母β一(1，3)一D一葡聚糖在医药学应用

a. 预防和治疗癌症

利用分子力学(MM2)计算二糖结构单元全局最低能量现象，并进行分子几何全优化，表明能量最低构象为单螺旋结构，且多羟基基团位于螺旋 twla- 9

表面，因此该种构象是刺激免疫和抗肿瘤活性基础 。且多糖骨架链上占优势的交替(1，3)键连接，且具有(1，6)键分支B一葡聚糖更有明显抗肿瘤活性。经x一衍射和核磁共振分析证明，具有三个螺旋构象β一(1，3)—D一葡聚糖上多羟基基团是抗肿瘤活性靶点，能增强肌体免疫活性，起到预防和治疗癌症作用。

b. 抗真菌、细菌、病毒

酵母β一(1，3)一D一葡聚糖是一种良好生物效应调节剂(BRMs)，它能通过刺激免疫系统而提高机体免疫能力，BRMs在相互依赖机体系统中，对维持体内平衡非常关键(如神经系统、内分泌系统、免疫系统)，能帮助机体适应环境和心理压力。

从某种程度上讲，由于其不是人体中存在物质，因而能显著刺激并提高免疫体活性。β一(1，3)-D一葡聚糖微粒通过与巨噬细胞结合进而触发免疫机制，从而诱导骨髓白细胞产生大量巨噬细胞、中性粒细胞、单核细胞攻击并吞噬有害入侵物；动员免疫细胞运动到异物处，

力，并把命令传递给下一个免疫系统 。

c. 促进伤口愈合

可作为皮肤临时替代物促进伤口愈合，由于巨噬细胞活性在外科和伤口愈合上起到重要作用，因此添加β一(1，3)-D-

发挥作用。

d. 降低血糖、胆固醇作用

β－葡聚糖有吸收胆汁酸和促使胆汁酸排出体外的作用，促进胆 twla- 10

固醇向胆汁酸转化，维持胆固醇固有的正常代谢，控制血糖浓度，降低胆固醇的生理功能，有效抑制血清中胆固醇的升高。β－葡聚糖可提高脂肪的代谢水平，还可以改善末梢组织对胰岛素的感受，降低对胰岛素的要求，促进葡萄糖恢复正常，对糖尿病有明显的抑制和预防作用。

β－葡聚糖已被证明是具有降低胆固醇能力的一类食用纤维。研究表明，在人及动物体内都缺乏能水解β－葡聚糖的酶类，β－葡聚糖进入消化道后不会被消化吸收,只发生部分降解,使消化道中的粘度升高,降低了对脂类的乳化作用而使脂类及胆固醇吸收下降，从而影响消化道对脂类、胆固醇及其它物质的吸收。Michcael研究认为，β－葡聚糖的降低胆固醇的作用机制是它在肠道内与胆酸结合，使循环至肝脏的胆酸量减少，这样可促使胆固醇分解成胆酸，来满足内源代谢和循环的需要。从现有的研究结果分析,

吸收障碍,以及β－葡聚糖增加了胆汁酸盐的排出，－葡聚糖降胆固醇作用的主要原因。

e. 抗辐射作用

β－葡聚糖给药能增强血细胞的生成活性，包括粒细

好地从致命剂量的辐射中得到恢复，因此，β－葡聚糖能促进

造血机能，具有良好的抗辐射作用。美国空军放射生物学研究中心给小白鼠以致死剂量的辐射处理，发现事先口服β－葡聚糖的动物有80 %的个体完全不受辐射影响。

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3.2在食品方面应用

β-(1，3)一D一葡聚糖能改善食品质地，可用作食品增稠剂、脂肪替代物，还可作为食品中膳食纤维来源，是一种非常优良食品添加剂，已用于食品调味料、奶酪、香肠、火腿肠等制品中，具有很大发展前景。

3.3在水产养殖中作用

β-(1，3)一D一葡聚糖能增强水产动物非特异性免疫系统，水产动物机体内巨噬细胞表面上存在着一个β一(1，3)-D-葡聚糖特异受体，当13-(1，

3)-D-葡聚糖与巨噬细胞结合后，激活巨噬细胞活性，通过吞噬作用吸收、破坏和清除体内病原微生物，提高水产动物免疫功能 引。β一(1，3)-D-葡聚糖在水产养殖中可减少水产动物，尤其是鱼、虾病害，在水产动物饲料中添加葡聚糖会大大增加水产动物对疾病抵抗力。

3.4 在化妆品方面应用

β一(1，3)-D-葡聚糖可作为生命活动中起核心作用遗传物质，能控制细胞分裂和分化，将其添加到化妆品中，

再生，调节细胞生长，从而达到抗衰老作用。

3.5 在保健食品中的应用

β－葡聚糖能够润肠通便、调节胃肠功能。β－葡聚糖具有

一定粘度，在人体消化器官中难以被消化，作为膳食纤维，酵

母葡聚糖促进肠内有益菌的活化，吸收肠内有害物质，从而改 善因肠胃虚弱引起的消化不良和便秘；刺激肠道蠕动，从而促进肠内有害物的排泄，尤其适合中老年人。

4.?-葡聚糖的研究国内外现状

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β-吡喃葡萄糖是构成β-葡聚糖的基本结构单位。这与纤维素相似，所不同的是β-葡聚糖的结构中含有β(1→3)和β(1→4)两种糖苷键。β-葡聚糖中β(1→3)和β(1→4)键的排布无一定的规则，而对某一种来源的β-葡聚糖来说，其β(1→3)与β(1→4)的比例是较为恒定的。Parrish等用纤维素酶

(Cellulase EC3214)或地衣多糖酶(Lichenase EC3217)对具有混合键β-葡聚糖进行选择性水解，证实β-葡聚糖是由两种主要成分组成：一是含1个β-1,3键和3个β-1,4键的五糖单位；另一种是含1个β-1,3键和2个β-1,4键的四糖单位。因而推断出β-葡聚糖可能是由纤维三糖和纤维四糖以β-1,3键连接而成的高聚物。但Wood等(1991)用甲基化分析发现，β-葡聚糖中有少量较长的β(1→4)键存在。Edney等(1991)则发现不同品种大麦的葡聚糖结构有所不同，但均无连续的β(1→3)键存在。大麦β-葡聚糖的理化特征与其结构密切相关。由于β(1→3)和β(1→4)混合键的存在，影响分子内的联系，使其内部结构较为松散，就使大麦β-葡聚糖部分溶于水，产生

有关。一般说来，所有的β-葡聚糖多以酸和碱为溶剂。

β-其中β-葡聚糖是大麦胚乳细胞壁基质多糖的主要成分。而水

溶性的食用纤维主要由葡聚糖组成。β-葡聚糖是半纤维素和 麦胶物质的主要成分，麦胶物质所含的β-葡聚糖其分子量较半纤维素者小，易溶于水，并呈粘稠性溶液，β-葡聚糖的分子量愈低，其水溶性粘度也相对愈低。大量研究表明，食用β-葡聚糖有一定的保健和防病作用。 twla- 13

大麦胚乳中细胞壁主要由β-D-葡聚糖、戊聚糖和蛋白质组成，戊聚糖尽管没有以共价键的形式和β-D-葡聚糖结合，但一些蛋白质却与β-D-葡聚糖化合在一起，β-D-葡聚糖的分子量一般在4×107以上。大麦胚乳细胞壁中β-葡聚糖是以（1,4）、（1,3）糖苷键存在的寡聚糖，β-（1,3）糖苷键的β-葡聚糖的存在导致了纤维素分子不规则的排序，使得这些物质在生理、化学特性，包括其水溶性都有一定的差异。大麦β-葡聚糖结构中1/3或1/4由β-（1,4）糖苷键连接而成的多糖，还结合了单个β-（1,3）糖苷键多糖。β-葡聚糖的水溶性很高，并且在相应的酸溶液中粘性较大。大麦胚乳细胞壁中约70%是由β-葡聚糖组成，

纤维素、蛋白质、甘露聚糖等。多数栽培大麦中β-性以及其他物质（如蛋白质）当大麦籽粒制作的麦芽用于酿造啤酒时，β-过滤速度，降低固形物的浸出量，当大麦籽粒用作饲料时，β-低饲用价值。但是，由于可溶性β-葡聚糖可参于人体内血清中的葡萄糖水平调节，降低胆固醇和低密度脂蛋白的含量，对人类

而言，是一种天然的极具发展潜力的保健食品的功能因子。大

麦中β-葡聚糖含量高(4%～10%)，是不利于啤酒酿造的重要原

因，也是大麦作为饲料的抗营养因子之一。

动物和人的实验表明，大麦和燕麦中可溶性纤维相混合糖苷键β-葡聚糖对低胆固醇血有影响，对正常人和低胆固醇血病人试验表明，食用筛选过的燕麦片和大麦片，能降低低密度脂蛋白（LDL）胆固醇。

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最新研究认为，食用富含混合糖苷的β-葡聚糖面包，有益于控制老鼠血液中胆固醇水平，并且影响焙烤的时间。另外有研究认为，混合糖苷β-葡聚糖对血液中葡萄糖水平、激素反应、结肠癌的形成及矿物质的生物效应有一定的作用。β-葡聚糖是低热量的食品原料，食用后不易被人消化吸收，可减少血液中葡萄糖含量的增加，能预防糖尿病和控制肥胖病、糖尿病，降低体重，防止心血管疾病的发生。由于葡聚糖有吸水膨胀的性质，人吃后在胃中能吸水膨胀，使人产生饱满感，延缓从胃进入小肠的速度。进入肠道的葡聚糖仅有25%被消化吸收，其余60%继续向肠下部移动，促进肠道蠕动，加之在结肠处渗透作用，防止便秘，

5.?-葡聚糖的市场开发前景 β-外谷物β-葡聚糖的提取主要以燕麦为主，但大麦β-在降血脂、调节血糖方面更为理想。裸大麦(青稞)燕麦一公顷产量在1-2吨，而青稞一公顷产量则达到4-5吨。因此，青稞β-葡聚糖的提取和开发利用价值比燕麦更大。

据了解，10年前，β-葡聚糖主要被用于食品添加剂，其

市场价格在每吨10万至16万美元。近年来，β-葡聚糖由于在医

药、食品、护肤等方面的广泛应用，不同规格和用途的产品价格上涨了十几倍到万余倍。

我国科学家所做的一项研究表明，西藏广泛种植的青稞作物中β－葡聚精平均含量达5.25％，其中“藏青25”的β-葡聚糖含量高达8.62％，是目 twla- 15

前世界上含β-葡聚糖最高的麦类作物。由于β- 葡聚糖具有清肠、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等四大生理作用，其在医药、食品、护肤等方面有广泛应用，市场开发前景广阔。

据了解，国内唯一一家进行β－葡聚糖原料大麦育种的西藏农牧科学院，与浙江大学生命科学院进行了青稞提取β－葡聚糖的中试，结果证明了西藏青稞提取β－葡聚糖可以进行规模生产。确立了项目整体开发方案，计划投资上亿元建立专用青稞原料生产基地、

食药品综合示范加工基地，计划完成10了“青稞降脂胶囊”、“青稞茶”、“青稞饼干”等新产品。 大麦是传统的医用食疗作物。上世纪八十年代末，发兴趣，国外尤其是日本等已将其广泛用于食品添加剂。国内朱睦元等(2001)在集中进行其医药利用研究的同时，完成了β－葡聚糖提取分离小试，其工艺流程经中试完善即可建厂生产。西藏是世界上裸大麦种植最为集中的区域，种植比例占全自治区农作物60%，由于生产发展，

近几年已出现局部消费过剩。强小林(2000)研究分析证实，西

藏青稞β－葡聚糖含量居全球大麦之冠，其最新育成审定的

“藏青25”青稞品种是迄今为止见诸报道的β－葡聚糖含量最高的大麦品种。所以，通过青稞β－葡聚糖的提取利用和系列青稞保健食品的开发加工来解决逐渐出现的生产过剩已成为区内外有识之士的普遍共识、对促进西藏农牧区产业结构的调整升级和农牧民增收等都具有突出意义。 twla- 16

麦麸多糖主要为β-葡聚糖。β-葡聚糖是麦麸中主要膳食纤维，具有重要生理功能。麦麸中β-葡聚糖含量在40%-10%之间，且可溶部分占65%-90%。由于目前国内对麦麸β-葡聚糖提取研究尚不多。大量麦麸仅作为饲料之用。国外已把β-葡聚糖作为一种抗癌药物使用，国内虽然没有将β-葡聚糖列为抗癌物质，但随着大麦作饲料的日益推广，大麦中β-葡聚糖含量过高(4%～10%)成为抗营养因子，作为测定除去抗营养因子的β-葡聚糖酶活力的底物，使用也日益增多。而国内尚无提取或生产此种多糖的报道，进口价格昂贵(1440元/100ｍｇ19xx年价)。因此积极开展麦麸产品的深加工利用，进行β-葡聚糖提取和研究，有着重大的现实意义和良好的应用前景。

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