大豆纤维中的多糖—多肽复合物

7，／ ， (2， ／一 第 1 6卷 第2期 无 锡 轻 工 大 学 学 报 JOURNAL OF WUXI UNIVERSITY OF LIGHT INDUSTRY ． VoI．1 6 1997N0．2 。 。 ． 口 ＼。 ＼ 。 大豆纤维中的多糖一多肽复合物 郑建仙 丁霄霖 (华南理工大学轻工食品学院·广州．510000) (无锝轻工大学食品学院，无锝．214036) 摘要 利用]mol／L NaOH溶液从大豆细胞壁物质(膳食纤维)中提出RF5，经柱 层析进一步分级成 PRF5—1和 PRF5—2两种纯组分，它们均是多糖一多酚一多肚 复合物。由8(1—4)糖苷键连的木聚糖构成多糖部分的主链结构，主链分别通过C。 和cz分支点连有Ara和GIcA作为测链，PRF5—2组分中在C。位还连有[Ara(1— 4)Glc(1 ]侧链。多酚类物质鉴定出其中主要的5种，分别是水杨酸、阿魏酸、香豆 酸、香草酸和2，5-二羟基苯甲酸等。多糖与多肚之间是通过多酚(主要是阿魏酸和 香豆酸)活泼羟基目的共价作用联系在一起。RF5对面团的粉质与拉伸特性有明 显的改良作用。 关键词 大豆，膳食纤雏；多糖 多酚一多肚复合物；结构；改良作用 中酚 6 ～ ～ ～ 一 0 引 言 由豆渣经特殊湿热处理而得的高活性多功能大豆纤维添加剂，是一种性质独特的膳食 纤维制品 。它的独特之处不仅具有多种明显的生理功能，而且当添加量较小时还能较明显 地改良面团特性，是一种潜在的面粉品质改良剂。这在很大程度上是由于其含有一种复合物 组分——多糖一多肽复合物(RF5)，后者通过多酚类化合物活泼羟基团的共价作用与面粉 蛋白结合形成更大分子的面筋网络结构，于是能改良面团特性。本文中首次报道了这种复合 物的化学结构及其对面团特性的影响。 l 材料与方法 1．1 多I卜 多肽复合物组分(RFS)的分离 用改 良的 CNDF法提取 出纯净的细胞壁物质(膳食纤维)，之后依次用 H O，1 (NH )zCzO·和 0．6 NaCIOz一0．24 HAC提取所得残渣，经水洗涤干净后+用 lmol／L NaOH水溶液在 N ，20℃条件下搅拌提取 2h，提取液对水透析 72h，冷冻干燥得组分RF5． 1．2 凝胶柱层析 取 50rag的 RF5，缓慢溶解于 0 4mol／L NaOH 中，过滤取滤液注人 Sepharose CL一2B 性藕日期：1996—01—21 第一作者；郑建仙，男，1966年 1O月出生，博士后．剐教授 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 无镥 轻工 大学 学 报 第 16卷第2期 凝胶色谱柱(2X100cm，凝胶床96cm)．洗脱液为0．4mol／L NaOH，流速0．25ml／min，每管 收集5ml，取样用硫酸苯酚法显色后在480nm处进行比色。 1．3 单糖分析 取适量复合多糖样品，经lmol／L H SO．在100℃温度下水解5h，转化成糖醇乙酰衍生 物(Alditol acetates)，在日本岛津公司GC一14A气相色谱仪上进行分离鉴定0 。 1．4 甲基化分析 先将样品分散于 DMSO 溶剂中，在 N 保护下滴加甲基亚磺酰负离子进行甲基化，再经 水解和乙酰化后用气相色谱进行分离鉴定[4]。 1．5 氨基酸自动分析 复合多糖样品先经6mol／LHC!水解24h(110"C)，然后在日立835—20氨基酸自动分析 仪上分离分析。 1．6 结台态多酚类铀质的提取 取80mg RF5分散于20ral 4mol／L NaOH中，通N2在室温下水解 4h；用6mol／LHCI 调节pH一2后离心去除絮凝物，用 5倍体积的已烷分数次抽提以去除可能含有的脂肪酸或 其它类脂污染物；之后用乙酸一乙醚(1：1)分6次提取水解释放出的多酚类物质，经无水 Na：SO ．脱水后在30X2下真空浓缩至小体积，转移至10ral的磨口三角瓶中，通N：吹干。 1．7 多酚类均质的GC-MS联机分析 多酚类物质先转化成三甲基硅醚衍生物，然后在配有GC一9610气相色谱仪的Finnigan MAT4600质谱仪上分析 ]。 1．8 面团特性分析 粉质曲线按AACC54—21方法进行，拉伸曲线按AACC54—10方法进行分析 。 2 结果与讨论 2．1 RF$的凝胶柱层析 RF5经 Sepharose CL一2B凝胶柱层析 的结果见图 1，有两个蜂，说明 RF5再分级 出两种组分，各命名为PRF5—1和PRF5—2． 经凝胶电泳分析确认这两种分级物均为纯 组分，分别占流出组分总量的60 和40％． 层析柱对RF5的定量回收率为88 ． 2．2 PRF$一1和PRF5—2的多糖结构分析 1和表 2的结果表明，从RF5进一步 分级提纯的2种组分以碳水化合物为主，蛋 白质含量较少。 粗分t ( l／tuk) 圈 1 RF5组分的凝胶屡析圈 一 ·一 RF5 PRF5 1和 PRF5—2的单糖组成均以 Ara和Xyl为主，同时含有少量的GIcA 其中后者的GIcA含量要高些(占总糖的11．3 )， 分子量较前者小(从图l的凝胶层析结果可知)。在PRF5—2分子中，其Ara：x一的比值(i ：1．53)要较PRF5—1的Ara：Xyl比值(1：3．67)大，说明PRF5—2分子的分支程度相对要 维普资讯 http://www.cqvip.com 郑建仙等：大豆纤维中的多糖一多肽复合物 3 注； 蛋白质与碳求化合榜的单位是占该组分的质量分数，单膏单位是占水懈单糖的摩尔分数 + 表示最量存在r 表示不存在t下伺． 裹 2 PRF5—1和PRIr5—2的鼻基曹组成(‰) PRF5．1和PRF5—2的糖苷键连接方式是很相似的。表3的甲基化结果表明，在这两种 多糖分子中，Ara只以非还原尾端出现，说明是以旁链形式连接在主链上。位于非还原尾端 的 Xyl数量很少，而位于链中央的Xyl残基如[~4)Xyl(1一]，[一3，4)Xyl(1一]和L一2t4) Xyl(1一]数量很多。显然，这说明通过(1—4)糖苷键连接的木糖链是这两种多糖分子的主 链，该主链中有部分木糖残基在 C。和 Cs位上带有分支点。葡糖醛酸 GIcA只检出 2，3，4一 Me GlcA．说明也只能以单糖侧链形式连接于木糖主链上。 裹3 PRF$-1和PRF$-2的甲基化分析(●尔分救) 注 ： 3·4一MetRha l，z，5-tri O acetyl一3，4 d【 0 methy卜rhamnitol，e 为弄清GIcA是连接在主链木糖的Cz还是Cs分支点上，特进行酸部分水解试验。分别 取 PRF5。1和 PRF5．2各 20rag分散于 2mI 12．5mmol／L的草酸水溶液中，升温至 Io0℃水 解 7h．结束后通 N 2浓缩，然后注入 SephadexG-50凝胶层析柱(2．0×100cm)进行洗脱，层 析结果见图 2． 分析表明，小分子组分主要含有Ara(PRF5—1 89 ，PRF5—2 94％)，同时含有少量的 Xyl(约6 )，其中PRF5—2组分的还检出少量Glc(5 )．大分子组分几乎不含Ara(<5％)， 这说明酸部分水解几乎已将旁链的Ara除尽，当然主链也有部分断裂 将部分水解的大分 子组分DPRF5—1和DPRF5—2再次甲基化，分析结果见表4．由于去除了旁链Ara，所以此时 [一2，4)XyI(1~]的存在表明GIcA是连接在主链的cz位置上。同时，非还原尾端的[Xyl(1 维普资讯 http://www.cqvip.com 4 无 镉 轻 工 大 学 学 报 第 16卷第 2期 一 ]数量增多，说明木糖主链也有降解而导致聚合度的下降。 O’ O §O’ 《 O' o 组分教 (5ml／tubc 凰2 PRF$·1和PRF~2酸部分水解后的Sephadex G一50层析凰 — — · — — PRF5—1 ——·—— PRF5—2 裹4 DPRF$一1和DPRF5．2的甲基化分析结果(摩尔分数) 至此可知，PRF5·1和PRF5—2的主链都是以 D·毗喃木糖通过(1—4)糖苷键连接起 来，主链中有部分木糖残基通过C 位置连有 个Ara作侧链，另有部分木糖通过c。位置连 有单个GlcA作侧链。在PRF5·2酸部分水解的小分子组分中还发现 5 的GIe，表 3的甲基 化结果也发现有[一4)Gk(1一]存在，这很可能是存在少量的[Ara(I~4)GIc(1一]结构一 起作为侧链连接于主链木糖的c。分支点上。至于表1中少量存在的Rha和Gal以及表3中 出现的[一2)Rha(1一]和f-~4)Gal(1一]，显然是果胶类物质带来的。有关这极少量的果胶 类物质是否与PRF5．1或 PRF5．2存在共价相连现象，还是由于没有完全分离引起的，尚无 法判定。图3给出PRF5—1和PRF5·2两种组分多糖部分的结构模型。 围3 PRF5—1和PRF5—2的特征化学结构 2、3 RF5组分中多酚类物质的鉴定 频繁的柱层析会导致结合态多酚类物质的释放，为此本试验以未经提纯的 RF5为研究 对象。Gc．MS联机分析的总离子流见图4，所分离出的多酚类物质(包括中性酚和酸性酚) + 。 纠 ， 4 一 X 叫 p ) p 中 F 腿 于 在 一存 a A 维普资讯 http://www.cqvip.com 郑建仙等：大豆纤维中的多糖 多肽复台物 种类与数量都比较多。限于作者所掌握的谱图资料有限，只鉴定出其中主要的5种酸性 化合物．质谱数据列于表 5，它们在 RF5中的相对含量比例为2．8：2：2．1：1-2：1． R『c ．．L．，I ， 。 。 5oo d00 15'oo ‘2d00 sc^ 图 4 RF5中多酚类物质三甲基硅烷化衍生物的重构总离子流图 表5 Vr-：~E-]：RF5中5种酚酸类化台物的质谱数据 2．4 RF5组分的复合结构模型 综合上述结果与分析，可知RF5(包含PRF5—1和PRF5 2两纯组分)是由多糖、多肽和 多酚类物质所组成的复合物，多糖、多肽是通过酚酸类化合物(主要是阿魏酸和香豆酸)的活 泼羟基团的共价作用而联结在一起。以谷物胚乳和糊粉层细胞为对象的研究表明，阿魏酸通 过与阿拉伯糖取代基的0 原子形成酯键而共价联接于阿拉伯术聚糖上，酯键连于阿木聚 糖上的阿魏酸可通过半胱氨酸的巯基与酚酸双键的还原作用而与多肽连接在一起，也可通 维普资讯 http://www.cqvip.com 6 元 镥 轻 工 大 学 学 报 第 1 6卷第 2期 过与酪氨酸残基的交联作用而与多肽相连接。Hoseney等人曾提出如图 5所示的复合模 型啪。 P fot 未能确定的是．这些以谷物为对象的研 究结论是否完全适用于 RF5组分中，限于 条件未能对这方面作更深入的研究。许多试 验表明，酚酸类物质在维持植物细胞壁结构 上起着重要的作用。 2．5 RF5组分对面团特性的影响 RF5对面团粉质与拉伸曲线的影响情 况见图 6，表 6和表 7．显然，RF5对面团粉 质曲线有明显的改 良作用．如添加 1．0 时 面 团稳 定时间 由原来的 2min延长到 5． 4min，衰落值由原来的120Bu降低到65Bu， 评价值由原来的 38上升到 50．而且，添加量 与改良效果之间有很大的相关性，在试验范 围内添加量越大效果越好。 圈5 阿拉怕木聚糖、置白质和阿奠■的蔓台奠基0 裹 6 RF5对面团册质曲线的影响 囊7 RF5对面团拉伸曲线的影响 评价面团拉伸曲线特性有 4个主要参数：粉力、抗拉阻力、延伸性和拉力比数，在一定范 围内这4个参数的数值越大，表明面团的拉伸特性越好。综观圉6和表7的分析结果，舔加 RF5所引起面团拉伸特性变化的趋势是：1)抗拉阻力和拉力比数增大，这表明是强化了面 团的筋力；2)粉力略有下降且延伸性也有所下降，这又表明了恶化了面团特性。因此，RF5 的添加对面团拉伸特性的影响存在双重性．综合效果取决于两种对立的变化程度的相对大 小。在试验范围内，改良作用明显超过了恶化作用．所以总的来说RF5的添加是改良了面团 拉伸特性。 面团粉质特性和拉伸特性合称面团流变学特性，简称为面团特性。因此．RF5组分可以 改良面团特性，进而可以改善面包的焙烤品质与面条的烹煮品质，是引致大豆纤维独特性质 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 8 无 锡 轻 工 大 学 学 报 第 】6卷第 2期 分Xyl残基分别通过c：和c。分支点连接单个Ara和GlcA残基作为侧链，其中PRF5—2纯 组分还存在少量的I-Ara(1~4)Glc(1一]低聚结构作侧链连于C 分支点上。多酚类化合物主 要有水扬酸、阿魏酸、香豆酸、香草酸和2，5二羟基苯甲酸等，其中阿魏酸和香豆酸(分别占 22 和 23 )在联结多糖与多肽链问起重要作用。 3) RF5组分可明显改良面团的粉质特性与拉伸特性，是引致大豆纤维能改良面团特 性这一有别于普通纤维的独特性质的关键成分之一。 参 考 文 献 1 撂建仙 括性多糖化学与工艺学的研究．[博士学位论文]．1993年 2 Blakeney A B．et aI_Carbohydr．Res．1983—113：29 3 Yoshiaki S．et al Agric．Bio1．Chem 1978—42：417 4 Yoshiaki．s0 et al Agr[c BioI_Chen 1970．43：825 5 商业部答化所译 美国答物化学家协会审批方法．第八峨．1987年 B Kundrg W ．et al Hely Chem Agta 1981，44：969 7 Hc~eney R C．et al CerealChem．1981．58 421 8 郑建仙 功能性食品 中国轻工业出版社，1995年2 胨 廷 决簟分析 科学出版杜，1987 Studies on the Complex p0lysaccharide -- Polypeptide of Soybean Fibre Zheng Jianxian fCollege of food Engineer_ng，South China University 0f Technology) Ding Xiaolin (School。 Food So 1．and Techn Wuxi U jv． Technology) Abstract RF5 was extracted from the soybean cell wall material(dietary fibre)by uoing lmol／L NaOH solution and then fractionted into two pure compositions． PRF5—1 and PRF5。2 by chromatography．Both compounds are polysaccharide—polyphenol—polypeptide comphex with the 0(1—4 linked xylan backbone．which is branched at position C s and C2 with arabinose and glucuronic acid residues respectively． PRF5-2 is further branched at position ca with I-Ara(1—4)Glc(1一]as substituent．The polyphenol compounds were characterized to contain salicylic acid．ferulic acid，coumaric acid．vanillic acid and gentisic acid etc．The covenlent interactions between p0lysaccharide and polypeptide are through the activated hydroxy groups of polyphenol compounds (mainly ferulic acid and coumaric acid)．RF5 WaS found to have significant improvement ors dough farinogaph and extenso graph properties． Key。words soybean： dietary fibre； complex polysaccharide—polyphenol—polypeptide： Structure；im provem ent ● (责任编辑：奏和平) 维普资讯 http://www.cqvip.com