β-葡聚糖研究進展

1、?-葡聚糖的研究進展程彥偉魁江燕麥B-葡聚糖是一種存在于大燕麥皮中的天然非淀粉類水溶性植物糖，其基本結(jié)構(gòu)是由D葡萄糖以B14,B1-3糖昔鍵連接而成的線性多糖，這兩種糖甘鍵的比例大致為7:3。燕麥B-葡聚糖是一種水溶性膳食纖維，因其具有的黏性阻礙淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的消化和吸收，并可增殖消化道有益菌，所以可對人體具有一些極為有利的生理功能：具有顯著的降血脂、降血糖及提高免疫能力，維持腸道微生態(tài)環(huán)境等。另外，它還能加快確定人群的免疫細胞。對細菌感染的反應(yīng)并控制住細菌感染的位置，使感染面盡快恢復；作為化妝品的有效成分，可以提高皮膚抗過敏能力，激活免疫功能，延緩皮膚衰老。燕麥水溶性膳食纖維和燕麥葡聚糖

2、，可有效降低餐后血糖濃度和胰島素水平，降低膽固醇和預防心血管疾病.燕麥纖維食品易被人體吸收，并且因含熱量很低，既有利于減肥，又適合心臟病，高血壓和糖尿病患者食療的需要。降低膽固醇早在多年，科學家就發(fā)現(xiàn)bata一葡聚糖能夠減少腸胃吸收脂肪酸的速率，降低人體膽固醇的合成.隨著bata一葡聚糖研究的日趨成熟，學者們先后在動物及人體實驗水平上進行了大量的實驗，證實了bata一葡聚糖在降低膽固醇和低密度脂蛋白方面具有特異的生理功能.科學家發(fā)現(xiàn)bata一葡聚糖對膽固醇的影響主要在于能顯著降低血漿中總膽固醇（TC）和低密度脂蛋白膽固醇（LDI-TC）,而對高密度脂蛋白（HDL）和甘油三醋（TG）沒有明顯影響

3、仁。燕麥葡聚糖對高血脂人群有明顯的降低膽固醇的作用。有關(guān)燕麥葡聚糖降低膽固醇的機理目前有四種假說：可結(jié)合膽汁酸，增加了膽汁酸的排泄，從而降低膽汁酸水平和血漿膽固醇濃度?？杀荒c道中微生物發(fā)酵而產(chǎn)生短鏈脂肪酸，可抑制肝臟中膽固醇的合成。可促進LDL-C分解?？稍谙乐行纬筛哒扯拳h(huán)境，阻礙消化道對脂肪，膽固醇和膽汁酸的吸收。降血糖每天食用葡聚糖燕麥食品后，患者血糖水平可降低約50%使用燕麥食品有顯著降低血糖作用燕麥汗葡聚糖可通過降低血脂含量，改善血液流動性能，加快糖類成分在吸收利用過程中的轉(zhuǎn)運速度和效率，同時對糖尿病所并發(fā)的肝腎組織病變有良好的修復作用，并且可有效降低肝糖原的分解，從而導致血糖降低

4、。增強免疫力燕麥葡聚糖具有免疫調(diào)節(jié)作用，燕麥p葡聚糖可使小鼠淋巴細胞增值，增強小鼠抵抗細菌侵襲的能力；可刺激小鼠腹膜巨噬細胞釋放月中瘤壞死因子（TNFALPHAhe刖白介素一1（In-terlukinIL-1）及巨噬細胞p338DI的釋放，經(jīng)灌胃或腸外注射燕麥葡聚糖，小鼠血清免疫球蛋白數(shù)量明顯增加，說明燕麥葡聚糖具有提高小鼠免疫力的作用。抗癌功能燕麥葡聚糖在腸道發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，能夠降低葡萄糖甘酶，葡萄糖醛酸酶和脈酶等微生物代酶的活性；粘性的p葡聚糖，還能增加腸道次級膽酸的排出，這些酶及次級膽酸是結(jié)腸癌的誘發(fā)因子，因而燕麥葡聚糖具有抗癌作用.改善腸道燕麥葡聚糖在小腸中不能水解，而在大腸中降

5、解并作為細菌發(fā)酵的底物，發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，特別是丁酸，有益于腸道功能.燕麥p葡聚糖能使小鼠腸道和糞便中雙歧桿菌和乳酸桿菌增值,而使大腸桿菌的數(shù)量減少，因此燕麥葡聚糖還具有改善腸道功能，促進腸道有益菌的增值.美容功效人們很早就已經(jīng)懂得利用燕麥來治療皮膚干燥和痊癢。使用方法是直接將燕麥制成糊狀敷在皮膚上。但因為制作方法各異燕麥的品質(zhì)高低不同效果難以保持穩(wěn)定。隨著科技的發(fā)展科學家們逐漸發(fā)現(xiàn)了燕麥美容護膚的主要成分和作用機理。燕麥B-葡聚糖其擁有優(yōu)異的抗衰老功效，能夠撫平細小皺紋，提高皮膚彈性，改善皮膚紋理度；具有獨特的直鏈分子結(jié)構(gòu)，賦予了良好的透皮吸收性能；促進成纖維細胞合成膠原蛋白，促進傷口愈合

6、，修復受損肌膚，給予皮膚如絲綢般滋潤光滑的觸感。燕麥含有豐富的葡聚糖，利用先迤的生物提取分離技術(shù)從燕麥中得到B-葡聚糖，具有良好的透皮吸收性能，保濕、抗皺、抗衰老效果，而且能賦予皮膚如絲綢般滋潤光滑的觸感。從燕麥中分離得到的燕麥卜葡聚糖，融合了目前最主要的抗衰老和純天然兩個發(fā)展趨勢。在這方面，由于燕麥卜葡聚糖是免疫系統(tǒng)的非常有效的刺激物，因此對于阻止皮膚老化的過程，它是非常好的候選人。燕麥-葡聚糖是一種來源于裂褶菌的B-葡聚糖，它既是水溶性的，又是中性的，因此更加適合于化妝品的應(yīng)用。作用機理：燕麥卜葡聚糖可以刺激巨噬細胞，激活免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生促進傷口愈合的細胞因子，保護細胞；長時間的高效保濕效果

7、顯著的抗衰老功能，減少皮膚皺，提高皮膚彈性，改善皮膚紋理度增強對皮膚保護，提高皮膚抵抗刺激的能力促進成纖維細胞合成膠原蛋白，促進傷口愈合，修復受損肌膚?？惯^敏(Allergy)作用，消除皮膚炎癥和組織水腫；加速皮膚的曬后修復，提高受損細胞的免疫能力；促進膠原蛋白的合成和皮膚細胞的分裂增殖；強效保濕能力，提高肌膚細胞的滋潤度，令皮膚光澤細膩富有彈性。第一節(jié)谷物功能性成分58一、活性多糖58二、膳食纖維59三、抗性淀粉60四、谷胱甘肽60五、植酸和肌醇60六、酚類物61七、二十八烷醇61八、谷維素61一、?-葡聚糖的性質(zhì)1、?-葡聚糖的結(jié)構(gòu)?-葡聚糖（Glucan）是一種天然提取的多糖，分子量大約

8、在6500以上，大多數(shù)為水不溶性或膠質(zhì)的顆粒，易溶于水，溶解度大于70%，10%水溶液的pH值為2.5-7.0，無特殊氣味。在自然環(huán)境中可以找到相當多種類的?-葡聚糖，通常存在于特殊種類的細菌、酵母菌、真菌（靈芝）的細胞壁中，也可存在于高等植物種子的包被中。?-葡聚糖不同于一般常見糖類（如淀粉、肝糖、糊精等），最主要的差別在于鍵連接方式不同，一般糖類以a-1,4-糖昔鍵結(jié)合而成為線形分子，而？-葡聚糖以3-1,3-糖昔鍵為主體，且含有一些31,6-糖昔鍵的支鏈。？-葡聚糖因其特殊的鍵連接方式和分子氫鍵的存在，造成螺旋形的分子結(jié)構(gòu)，這種獨特的構(gòu)形很容易被免疫系統(tǒng)接受。3葡聚糖屬于植物細胞壁中的結(jié)

9、構(gòu)性非淀粉多糖，是以混合的（1,3）,（1,4）-3-糖昔鍵連接形成的D型葡萄糖聚合物。3-葡聚糖分水溶性和非水溶性兩種，但是水溶性占大多數(shù)。3-葡聚糖的溶解性受結(jié)構(gòu)中3-（1,3）-糖昔鍵的含量和聚合度的影響。水溶性3-葡聚糖中（1,3）糖昔鍵與（1,4）糖昔鍵含量之比為1:（2.52.6）,而非水溶性3-葡聚糖中相應(yīng)糖昔鍵含量之比為1:4.2。水溶性3-葡聚糖中約90湘3-（1,3）-糖昔鍵隨機連接起來的纖維三糖和纖維四糖構(gòu)成，剩余的10嘛3-（1,3）-糖昔鍵連接的10個或10個以上3-（1,4）-糖昔鍵組成。在40oC或65oC條件下提取的水溶性3-葡聚糖分子量和粘度都較高，但二者在精

10、細結(jié)構(gòu)上卻存在著差異。65oC下的提取物分子中由纖維三糖或纖維四糖連接構(gòu)成的部分較少。分子量也比40oC條件下的提取物低些（Woodward等，1988）。2、？-葡聚糖的功能早在上世紀80年代末，美國科學家發(fā)現(xiàn)大麥特別是裸大麥（青裸）中的3葡聚糖具有降血脂、降膽固醇和預防心血管疾病的作用，后來，伊葡聚糖的調(diào)節(jié)血糖、提高免疫力、抗腫瘤的作用陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，引起了全世界的廣泛關(guān)注。目前，生物醫(yī)學界普遍認為伊葡聚糖具有清腸、降低膽固醇、調(diào)節(jié)血糖、提高免疫力等四大生理作用。Degret在1963年對燕麥的研究表明，燕麥中特別是在燕麥麩皮中可溶性纖維含量較高，其有效成分除和其他食用纖維一樣具有通便作用以外

11、，還能夠降低人體膽固醇的合成。由于3-葡聚糖和水混合后具有粘性，食用后降低了腸胃道吸收脂肪的速率。據(jù)報道，3-葡聚糖能夠降低造成心血管疾病的低密度脂蛋白，保持和提高防止動脈粥樣硬化的高密度脂蛋白的含量。一種名為washonupana的蠟質(zhì)大麥能引起膽固醇含量和低密度脂蛋白的減少。3-葡聚糖還能控制血糖的水平。一些糖尿病患者食用高燕麥纖維食物后可減輕依賴于胰島素的治療。盡管在一些研究中也提到燕麥中亞油酸及燕麥、大麥中三甘油脂和大麥中的生育三烯酚也具有降脂作用，但在這些因子中，當今的研究重點仍是燕麥，大麥，小麥和其他谷物中的3-葡聚糖。葡聚糖還具有低熱值，抗齲齒功能。齲齒的形成實際上是口腔食物經(jīng)唾

12、液酶降解后，其分解物沉積在牙齒上，這些物質(zhì)大部分為膠質(zhì)物，由于這些物質(zhì)營養(yǎng)比較豐富，很容易被口腔中的微生物利用，特別是一些產(chǎn)酸微生物，這些微生物的分泌物會對牙齒產(chǎn)生不同程度的腐蝕，久而久之牙齒會變的脆弱，而小麥麩皮制備的低聚糖屬于難消化糖，口腔中的微生物不能利用這種糖源，因此具有抗齲齒功能；另外由于人體缺乏水解該聚糖的酶系，其能量值很低，又由于其代不受胰島素調(diào)節(jié)控制，因此該聚糖產(chǎn)品是糖尿病，肥胖病，高血脂等病人的理想糖源。3-葡聚糖是食用纖維的組成部分。食用纖維對人體的作用已為廣泛地了解。一個最主要的功能是預防腸癌。醫(yī)學上的解釋是食用纖維減少腸道黏膜和致癌物質(zhì)的接觸，從而使腸物質(zhì)快速通過臟。由

13、于結(jié)腸微生物的作用，3-葡聚糖分解生成揮發(fā)性脂肪酸，降低了pH值，從而降低了膽酸的脫羥基作用。這一結(jié)果降低了第一級膽酸轉(zhuǎn)換到第二級膽酸，如腫瘤促進劑的脫氧膽酸，起到了抑制一些腫瘤微生物的作用。早在20世紀40年代，就有Louis博士發(fā)現(xiàn)酵母細胞中存在一種活性物質(zhì)具有免疫刺激作用，但不知是哪種物質(zhì)。一直到20世紀60年代，Nichclas博士才發(fā)現(xiàn)這種活性物質(zhì)正是？-葡聚糖。20世紀70年代，？-葡聚糖開始用于治療人的疾病。？-葡聚糖可以加強巨噬細胞的活性及吞噬能力，起到抗癌的功效。？-葡聚糖可以增強高等哺乳動物血漿補體系統(tǒng)的溶菌功能，還可以促進細胞毒性D細胞的分化，以及促進由E細胞分化而來的漿

14、細胞產(chǎn)生專一性抗體的功能，從而促使免疫機能的增加，進而提高免疫能力。?-葡聚糖能有效提高動物機體免疫能力，形成保護，這在許多動物包括人體在都得到了實驗證明，?-葡聚糖具有免疫保護的功能。二、?-葡聚糖的提取方法及含量測定方法1、3-葡聚糖的提取方法(1)、常規(guī)分離法：多糖多具有熱水溶性，一般可用熱水提取，并減少脂溶性物質(zhì)溶出，對細胞多糖直接提取率不高，多采用兩種處理方法：酶解或弱堿溶解以破壞細胞壁，增加多糖的溶出。(2)、膜分離純化多糖：膜分離是近年來發(fā)展起來的超過濾技術(shù)，它不需加熱和化學物質(zhì)處理，不僅節(jié)約能源、無環(huán)境污染，且保留生物活性成分的高效價，因而得到廣泛的應(yīng)用。目前所用超濾膜是高分子

15、材料制成，較多為纖維素膜和聚碉膜?？山亓舨煌肿恿康?-葡聚糖。2、3-葡聚糖含量的測定方法3-葡聚糖含量的測定方法，大致可歸納為如下幾類：(1)、粘度法：其原理是大麥抽提液的粘度主要由3-葡聚糖產(chǎn)生(Burnett,1966;White等，1983)。這種方法可靠性較差，因為不同來源的3-葡聚糖的分子量不同；而在葡聚糖含量相同時，分子量較大者產(chǎn)生的粘度較大，這樣3-葡聚糖粘性的大小并不完全取決于其含量，也取決于分子量大小(Sanlinier等，1994)。另外，抽提條件對其粘度有明顯的影響。(2)、沉淀法：其原理是利用特定的鹽或有機溶劑沉淀抽提液中的3-葡聚糖(Wood,1986)。該方法的

16、局限性在于抽提不能完全排除其它物質(zhì)的干擾。在高溫下抽提時，抽提液中含有其它成分如淀粉等，因而干擾測定的結(jié)果。(3)、酶法：Anderson等(1978)采用特定的3-葡聚糖切酶得到寡糖，經(jīng)酸解后采用葡萄糖氧化酶/過氧化酶試劑測定葡萄糖的含量。此法后經(jīng)Henry等(1988)修改為測定還原糖的含量，這樣雖然精確性和可靠性有所降低，但因測定更為迅速而實用性明顯提高。另外，Martin等(1981)和祥建等(1995)用纖維素酶測定谷物中3-葡聚糖的含量。這主要根據(jù)纖維酶不能分解微晶纖維素，而谷物中的纖維素多為微晶狀，因而不至于干擾3-葡聚糖的測定結(jié)果。由于酶法不需要抽提，選用的酶為特定的，因而精確

17、性和可靠性較高。(4)、熒光法：主要是利用熒光物質(zhì)(Calcoflour)可與3-葡聚糖特異性結(jié)合，而與其它多糖如纖維素、戊聚糖的親和力很弱這一特性進行測定。Wood等(1984)利用此法測定了燕麥的3-葡聚糖含量。Sendry等(1989)則利用改進的Calcoflour-FIA法測定了啤酒和麥芽汁的3-葡聚糖含量。由于此法操作簡單，可進行大批量的樣品測定，因此有較好的實際應(yīng)用價值(5)剛果紅法：根據(jù)剛果紅與3-葡聚糖結(jié)合具有高度專一性，將剛果紅加入樣品溶液中，在一定溫度下準確反應(yīng)一定時間后，測定其吸光度，根據(jù)3-葡聚糖標準曲線可知樣品中3-葡聚糖的含量。三、?-葡聚糖的研究國外現(xiàn)狀3比喃葡

18、萄糖是構(gòu)成3-葡聚糖的基本結(jié)構(gòu)單位。這與纖維素相似，所不同的是3-葡聚糖的結(jié)構(gòu)中含有3(1-3)和3(1-4)兩種糖昔鍵。3-葡聚糖中3(1-3)和3(1-4)鍵的排布無一定的規(guī)則，而對某一種來源的3-葡聚糖來說，其3(1-3)與3(1-4)的比例是較為恒定的。Parrish等用纖維素酶(CellulaseEC3214)或地衣多糖酶(LichenaseEC3217)對具有混合鍵3-葡聚糖進行選擇性水解，證實3-葡聚糖是由兩種主要成分組成：一是含1個3-1,3鍵和3個3-1,4鍵的五糖單位；另一種是含1個3-1,3鍵和2個3-1,4鍵的四糖單位。因而推斷出3-葡聚糖可能是由纖維三糖和纖維四糖以3

19、-1,3鍵連接而成的高聚物。但Wood等(1991)用甲基化分析發(fā)現(xiàn)，3-葡聚糖中有少量較長的3(1-4)鍵存在。Edney等(1991)則發(fā)現(xiàn)不同品種大麥的葡聚糖結(jié)構(gòu)有所不同，但均無連續(xù)的3(1-3)鍵存在。大麥3-葡聚糖的理化特征與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。由于3(1-3)和3(1-4)混合鍵的存在，影響分子的聯(lián)系，使其部結(jié)構(gòu)較為松散，就使大麥3-葡聚糖部分溶于水，產(chǎn)生較高的粘性。但大麥中有些葡聚糖不溶于水，可能與其含長鏈3(1-4)鍵有關(guān)。一般說來，所有的3-葡聚糖均溶于酸和堿，所以要完全地抽提3-葡聚糖多以酸和堿為溶劑。3-葡聚糖、戊聚糖和纖維素是大麥細胞壁的結(jié)構(gòu)多糖，其中3-葡聚糖是大麥胚乳細

20、胞壁基質(zhì)多糖的主要成分。而水溶性的食用纖維主要由葡聚糖組成。3-葡聚糖是半纖維素和麥膠物質(zhì)的主要成分，麥膠物質(zhì)所含的3-葡聚糖其分子量較半纖維素者小，易溶于水，并呈粘稠性溶液，3-葡聚糖的分子量愈低,其水溶性粘度也相對愈低。大量研究表明，食用3-葡聚糖有一定的保健和防病作用。大麥胚乳中細胞壁主要由3-D-葡聚糖、戊聚糖和蛋白質(zhì)組成，戊聚糖盡管沒有以共價鍵的形式和3-D-葡聚糖結(jié)合，但一些蛋白質(zhì)卻與3-D-葡聚糖化合在一起，3-D-葡聚糖的分子量一般在4X107以上。大麥胚乳細胞壁中3-葡聚糖是以(1,4)、(1,3)糖昔鍵存在的寡聚糖，3-(1,3)糖昔鍵的3-葡聚糖的存在導致了纖維素分子不規(guī)

21、則的排序，使得這些物質(zhì)在生理、化學特性，包括其水溶性都有一定的差異。大麥3-葡聚糖結(jié)構(gòu)中1/3或1/4由3-(1,4)糖昔鍵連接而成的多糖，還結(jié)合了單個3-(1,3)糖昔鍵多糖。3-葡聚糖的水溶性很高，并且在相應(yīng)的酸溶液中粘性較大。大麥胚乳細胞壁中約70應(yīng)由3-葡聚糖組成，剩余的物質(zhì)主要是阿拉伯木糖、纖維素、蛋白質(zhì)、甘露聚糖等。多數(shù)栽培大麥中3-葡聚糖、厚壁細胞、粘性以及其他物質(zhì)(如蛋白質(zhì))可能結(jié)合的總量和溶解的程度變化圍較大。當大麥籽粒制作的麥芽用于釀造啤酒時，3-葡聚糖不僅影響麥芽汁的過濾速度，降低固形物的浸出量，還會因膠凝沉淀作用而降低啤酒的品質(zhì)。當大麥籽粒用作飼料時，3-葡聚糖會增加非

22、反芻畜禽的腸液粘度，從而降低飼用價值。但是，由于可溶性3-葡聚糖可參于人體血清中的葡萄糖水平調(diào)節(jié)，降低膽固醇和低密度脂蛋白的含量，對人類而言，是一種天然的極具發(fā)展?jié)摿Φ谋＝∈称返墓δ芤蜃印４篼溨?-葡聚糖含量高(4%10%),是不利于啤酒釀造的重要原因，也是大麥作為飼料的抗營養(yǎng)因子之一。動物和人的實驗表明，大麥和燕麥中可溶性纖維相混合糖昔鍵3-葡聚糖對低膽固醇血有影響，對正常人和低膽固醇血病人試驗表明，食用篩選過的燕麥片和大麥片，能降低低密度脂蛋白(LDL)膽固醇。最新研究認為，食用富含混合糖昔的3-葡聚糖面包，有益于控制老鼠血液中膽固醇水平，并且影響焙烤的時間。另外有研究認為，混合糖昔3-葡

23、聚糖對血液中葡萄糖水平、激素反應(yīng)、結(jié)腸癌的形成及礦物質(zhì)的生物效應(yīng)有一定的作用。3-葡聚糖是低熱量的食品原料，食用后不易被人消化吸收，可減少血液中葡萄糖含量的增加，能預防糖尿病和控制肥胖病、糖尿病，降低體重，防止心血管疾病的發(fā)生。由于葡聚糖有吸水膨脹的性質(zhì)，人吃后在胃中能吸水膨脹，使人產(chǎn)生飽滿感，延緩從胃進入小腸的速度。進入腸道的葡聚糖僅有25%被消化吸收，其余60%繼續(xù)向腸下部移動，促進腸道蠕動，加之在結(jié)腸處滲透作用，防止便秘，縮短了廢棄物通過腸道的時間，減少了腸致癌物對腸管的污染，達到防癌的作用。四、?-葡聚糖的市場開發(fā)前景葡聚糖在酵母、靈芝、蘑菇、谷物等多種作物生物體中均存在。國外谷物伊葡

24、聚糖的提取主要以燕麥為主，但大麥伊葡聚糖比燕麥3葡聚糖在降血脂、調(diào)節(jié)血糖方面更為理想。裸大麥(青棵)比燕麥產(chǎn)量高出1倍多，燕麥一公頃產(chǎn)量在1-2噸，而青棵一公頃產(chǎn)量則達到4-5噸。因此，青裸3葡聚糖的提取和開發(fā)利用價值比燕麥更大。據(jù)了解，10年前，3葡聚糖主要被用于食品添加劑，其市場價格在每噸10萬至16萬美元。近年來，3-葡聚糖由于在醫(yī)藥、食品、護膚等方面的廣泛應(yīng)用，不同規(guī)格和用途的產(chǎn)品價格上漲了十幾倍到萬余倍。我國科學家所做的一項研究表明，廣泛種植的青棵作物中3葡聚精平均含量達5.25%,其中藏青25”的伊葡聚糖含量高達8.62%,是目前世界上含3葡聚糖最高的麥類作物。由于3-葡聚糖具有清腸、調(diào)節(jié)血糖、降低膽固醇、提高免疫力等四大生理作用，其在醫(yī)藥、食品、護膚等方面有廣泛應(yīng)用，市場開發(fā)前景廣闊。據(jù)了解，國唯一一家進行3-葡聚糖原料大麥育種的農(nóng)牧科學院，與大學生命科學院進行了青裸提取3-葡聚糖的中試，結(jié)果證明了青裸提取M葡