以啤酒酵母為原料提取β—葡聚糖,建立了一種氣相色譜測(cè)定β—葡聚糖和甘露聚糖(副產(chǎn)物)含量的方法。樣品用三氟乙酸(TFA) 進(jìn)行水解后,對(duì)水解單糖進(jìn)行乙酰化,制備成糖腈乙酰酯衍生物,然后采用中極性柱進(jìn)行氣相色譜分析,最后以外標(biāo)法定量測(cè)定。結(jié)果表明,β—葡聚糖和甘露聚糖的單糖成分經(jīng)乙酰化后能得到較好的色譜分離效果,本實(shí)驗(yàn)制備的產(chǎn)品中β—葡聚糖和甘露聚糖的含量分別為32.39%和16.82%,回收率為87.14%—101.2%,此法可準(zhǔn)確測(cè)定β—葡聚糖的含量。
本文借鑒了一些植物多糖中單糖組分的分析方法,采用氣相色譜法直接測(cè)定葡萄糖含量,具有分析速度快、選擇性強(qiáng)、靈敏度高和測(cè)定結(jié)果精確可靠等優(yōu)點(diǎn),從而為啤酒酵母中β—葡聚糖含量的測(cè)定提供新參考。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
啤酒酵母廣州市珠江啤酒廠;β—葡聚糖日本ADEKA株式會(huì)社;風(fēng)味蛋白酶、Alcalase2.4L 諾維信公司;丙酮、三氟乙酸、鹽酸羥胺、吡啶、乙酸酐等天津市化學(xué)試劑一廠,分析純;標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖、甘露糖 上海源聚生物科技有限公司,分析純。
1.2 .1儀器與設(shè)備
本實(shí)驗(yàn)采用乙酰化作為衍生化方法,其反應(yīng)原理是:標(biāo)準(zhǔn)單糖和鹽酸羥胺在溶劑吡啶中加熱反應(yīng)生成糖肟,以乙酸酐作為乙酰化試劑,在加熱條件下繼續(xù)反應(yīng),最后生成具有揮發(fā)性的糖腈乙酸酯衍生物。
GC—2014 氣相色譜儀配備氫火焰離子化檢測(cè)器FID ,日本島津公司;KQ—250DE 型數(shù)控超聲清洗器,昆山市超聲儀儀器有限公司;雷磁PHS—3C 精密pH 計(jì),上海精科儀器有限公司;N—EVAP111型氮吹儀,美國(guó)Organomation公司;5804R型高速冷凍離心機(jī),德國(guó)Eppendorf 公司;RE—52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠;SHZ—D(III) 型循環(huán)水式真空泵,鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;HHS型電熱恒溫水浴鍋,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。
1.2 .2β—葡聚糖的制備
工藝流程:新鮮啤酒酵母→200目過篩除去啤酒花等雜質(zhì)→水洗除去剩余啤酒→離心分離→將沉淀溶于水配成反應(yīng)體系進(jìn)行自溶→加鹽破壁→堿性蛋白酶酶解→離心分離→水洗沉淀→脫色脫脂→冷凍干燥→粉碎→成品
操作要點(diǎn):自溶,在pH7.0環(huán)境中,按反應(yīng)體積1%的量加入風(fēng)味蛋白酶,50℃下反應(yīng)24h;破壁,在pH10.5環(huán)境中,按反應(yīng)體積3%的量加入NaCl,攪拌混勻,80℃下保持1h;酶解,在pH10.5環(huán)境中,按反應(yīng)體積1%的量加入Alcalase2 .4L ,攪拌混勻,80℃下反應(yīng)3h。
1.3.1β—葡聚糖和甘露聚糖的單糖含量分析
方法制備的β—葡聚糖成品中可能還有些其他物質(zhì),如甘露聚糖和蛋白質(zhì),其中甘露聚糖是由甘露糖構(gòu)成的同一聚糖,本實(shí)驗(yàn)同時(shí)測(cè)定甘露聚糖的含量,為β—葡聚糖含量的測(cè)定提供參考。
準(zhǔn)確稱取10mg 固體單糖標(biāo)準(zhǔn)品(先在105 ℃下烘干至恒重)、10mg 鹽酸羥胺于1.5mL小離心管中,加入0.5mL吡啶,放入90℃水浴中加熱反應(yīng)30min,間歇振蕩。取出后冷卻至室溫,加入0.5mL乙酸酐,90℃下繼續(xù)水浴加熱反應(yīng)30min,離心后取適量上清液直接進(jìn)行氣相色譜分析。
1.3. 2 葡萄糖和甘露糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
&文章來源華夏酒報(bào)nbsp; 準(zhǔn)確稱取標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖和甘露糖各10mg,乙酰化后,葡萄糖和甘露糖衍生物濃度同為10mg/mL,分別將此濃度葡萄糖和甘露糖衍生物按比例混合,配制成1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL和5mg/mL的混合糖液,同時(shí)做空白對(duì)照,立即進(jìn)行氣相色譜分析,記錄色譜峰面積,以其為縱坐標(biāo),并以混合糖液中每種糖的濃度為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
1.3.3 啤酒酵母多糖的水解和衍生化準(zhǔn)確稱取10mg多糖粉末于10mL離心試管中,加入2mL75%三氟乙酸,封管,90℃下水浴3h,間歇振蕩,待酸水解完取出,將試管接入氮吹儀在80℃下蒸干,再加入1mL甲醇再次蒸干,重復(fù)3 次,以去除殘留三氟乙酸。
1. 3.4 色譜條件
氣相色譜柱:DB—17 石英毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm,液膜厚0.25μm,Agilent) ;升溫程序:初溫為160℃,以5℃/min 升溫至180℃,再以2℃/min 升溫至210℃,保留5min ;進(jìn)樣口溫度:230℃,檢測(cè)器溫度:250℃;
載氣(氮?dú)猓┝魉伲?0mL/min,氫氣流速:45mL/min,空氣流速:400mL/min;分流比20:1,進(jìn)樣量1μL。
乙酰化后,標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖和甘露糖衍生物的氣相色譜分析結(jié)果如圖1 所示,分析表明采用糖腈乙酸酯衍生化的方法,一種單糖只對(duì)應(yīng)一種衍生化產(chǎn)物,在較低的200 ℃下即可分離出來。
兩種標(biāo)準(zhǔn)單糖衍生物保留時(shí)間分別為14.347min和15.016min,分析表明在1. 3.4 所采用的氣相色譜條件下,混合單糖中的兩種單糖出峰時(shí)間短,峰形對(duì)稱,隔得較開,并未出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。
2 實(shí)驗(yàn)分析
2 .1 兩種標(biāo)準(zhǔn)單糖衍生物的標(biāo)準(zhǔn)曲線
葡萄糖衍生物標(biāo)準(zhǔn)曲線(見圖1 ),甘露糖衍生物標(biāo)準(zhǔn)曲線(見圖2)。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖和甘露糖衍生物標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的操作步驟。從曲線趨勢(shì)來看,兩種單糖衍生物出峰面積隨著糖濃度的增大而呈線性增長(zhǎng)。
2 .2 樣品水解單糖乙酰化產(chǎn)物的氣相色譜分析
ADEKA 株式會(huì)社是日本最大的β—葡聚糖生產(chǎn)公司,這里將其進(jìn)口產(chǎn)品與本實(shí)驗(yàn)室制備的成品中葡聚糖和甘露聚糖含量進(jìn)行比較,將兩種樣品水解并乙酰化后,按與混合標(biāo)樣相同的色譜分析條件進(jìn)行氣相色譜分析,結(jié)果分別如圖4 和圖5 所示,其水解單糖保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)混合單糖的保留時(shí)間對(duì)比分析表明,水解后的兩種單糖分別為葡萄糖和甘露糖,其中葡萄糖含量較高。β—葡聚糖水解衍生化氣相色譜圖(見圖3)。
2 .3 啤酒酵母中β—葡聚糖和甘露聚糖的含量計(jì)算
根據(jù)樣品中水解后每種單糖氣相分析的峰面積,代入葡萄糖和甘露糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線,可算出葡萄糖和甘露糖的濃度,進(jìn)一步計(jì)算出樣品中葡萄糖和甘露糖含量,從而最終得到β—葡聚糖和甘露聚糖的含量,所有計(jì)算結(jié)果(見表1)。
從表1可以看出, 實(shí)驗(yàn)室制備的β—葡聚糖和甘露聚糖與日本進(jìn)口β—葡聚糖的含量都比較接近。樣品中組分測(cè)定的重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見表2 )。
根據(jù)2.3測(cè)定的結(jié)果, 每10mg 樣品中β—葡聚糖和甘露聚糖含量分別為3.239mg和1.682mg,分別添加5mg葡萄糖和甘露糖進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如表3所示,加標(biāo)回收率為87.14%—101.2%,說明該方法準(zhǔn)確性高, 能夠滿足檢測(cè)要求。樣品中組分的回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見表3 )。
3 結(jié)論
本實(shí)驗(yàn)建立的啤酒酵母β—葡聚糖含量的氣相色譜測(cè)定法,前處理簡(jiǎn)單、操作方便、重現(xiàn)性好、選擇性強(qiáng)、精密度高,符合實(shí)驗(yàn)室對(duì)β—葡聚糖含量測(cè)定方法的要求。
在這個(gè)分析過程中,要注意:
第一,糖類衍生化方法要求制備簡(jiǎn)便、試劑易得,而且每種單糖要得到單一的色譜峰,這對(duì)單糖的定量分析是十分重要的;第二,色譜柱對(duì)于分離效果也很重要,在氣相條件探索過程中,比較了AC—5(非極性)和DB—17(中極性)兩種毛細(xì)管色譜柱,發(fā)現(xiàn)AC-5 出峰慢,分離不徹底,而DB—17 在較低溫度下很快就能出峰,而且不同單糖峰形對(duì)稱,分隔較開,效果很好,于是選擇DB—17作為分析色譜柱。