荞麦不同组织部位膳食纤维的组成、理化及功能特性研究

摘要

荞麦是我国药食同源的杂粮作物，在延缓人体餐后血糖升高，稳定血糖水平以及抗氧化等方面效果显著。已有研究证明荞麦中的多种活性物质，如膳食纤维、酚类化合物、D-手性肌醇、D-荞麦碱等，与其功能性密切相关。目前荞麦的种植规模在不断扩大，但是其单位面积的产量较低，籽粒仍然是荞麦主要的消费部位。荞麦属于无限花序，具有边开花边结果的特性。因此采收期的荞麦植株整体的利用价值较高。膳食纤维是荞麦中一类重要的生物大分子，其在荞麦中的含量丰富，并且研究表明可溶性膳食纤维（Souble dietary fiber,SDF）在调节餐后血糖水平、抗氧化等方面同样功效显著。然而，目前对于荞麦植株整体的活性物质的分布并不清楚，对于SDF的物化特性的研究还不够全面。因此，最大化的利用荞麦植株，以提高荞麦种植的整体效益十分重要。 本研究采用HPLC、GC、TEM、XRD等多种方法，对荞麦植株中的功能因子的分布规律进行初步的摸索，并采用复合酶法对荞麦SDF的组成、理化性质及其在降血糖、抗氧化等方面的功效进行了评价。主要的研究内容和结果如下： （1）荞麦麸皮是SDF和D-荞麦碱富集的部位，荞麦叶中酚类物质和D-手性肌醇的含量最高。将荞麦植株及籽粒分为根、茎、叶、壳、麸、粗粉、细粉七个部位，对其具有降血糖功能的活性物质的含量进行测定。结果显示，荞麦植株总膳食纤维（Total dietary fiber,TDF）含量在15.36~88.69%，TDF和不溶性膳食纤维（Insoluble dietary fiber,IDF）的含量依次为根＞茎＞叶＞壳＞麸＞粗粉＞细粉。荞麦麸皮SDF、D-荞麦碱含量为9.88%、2.81mg/kg。荞麦叶中酚类物质总量和D-手性肌醇的含量最高8.81mg/g、26.93mg/g。以此选取茎、壳、麸、粉四个部位提取SDF。 （2）麸皮SDF提取率和总黄酮含量最高。提取的四种SDF属于粗DF。采用HPLC、GPC等对四种SDF的基本成分进行分析。结果显示：麸皮SDF的提取率和总黄酮含量最高为12.09%、2.21mg/g，单糖组成中木糖占65.21%；四种SDF的纯度为80%，平均分子量为3kDa，属于低聚糖。 （3）麸皮SDF结构疏松，多孔洞，呈现三维网络状结构。运用TEM、AFM和FT-IR等四种SDF的物理结构进行初步分析。结果表明：四种SDF都为无序的非结晶状态，结晶度低；都具有多糖的特征峰和芳香烃的弯曲或拉伸振动峰；麸皮SDF存在大量的多边形孔洞，粉SDF为圆球形，荞麦麸皮SDF和荞麦粉SDF结构疏松，壳SDF呈片状，茎秆SDF呈块状，结构紧密。 （4）麸皮SDF具有较强的淀粉酶抑制能力、葡萄糖吸附能力和抗氧化能力。采用体外模型分析四种SDF的的功能性质。结果表明：壳SDF和麸皮SDF具有较高的抗氧化能力；麸皮SDF和荞麦粉SDF具有较高的淀粉酶抑制能力、葡萄糖吸附能力。SDF的吸附能力和对淀粉酶的抑制能力可能与SDF在水溶状态下的物理结构有关。 以上结果表明，荞麦植株及籽粒不同部位的生物活性物质组成及含量存在较大差异，TDF、IDF在荞麦植株不同组织部位的分布具有一定规律，麸皮中SDF的含量最高；麸皮SDF具有网状的三维立体结构，在抗氧化、抑制淀粉酶活性、吸附葡萄糖方面具有明显的效果。该结果有助于明确荞麦中的功能性物质的分布情况及荞麦茎、壳、麸、粉SDF的基本功能性质，为选择性的开发荞麦资源提供依据。

目录

声明

缩略词

第一章 文献综述

1.1.1荞麦简介

1.1.2荞麦中的生物活性物质

1.1.3 荞麦的抗氧化性

1.1.4荞麦的降胆固醇作用

1.1.5荞麦的降血糖作用

1.1.6 荞麦的抗癌作用

1.1.7荞麦的抗炎作用

1.2.1 膳食纤维简介

1.2.2膳食纤维的定义

1.2.3 膳食纤维的分类、来源与组成

1.2.4 膳食纤维的功能作用

1.2.5 膳食纤维的合理摄入量

1.3.1 研究目的及意义

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线

第二章 荞麦植株及籽粒不同组织部位活性物质含量的测定

2.1.1 试验材料

2.1.2 主要试剂

2.1.3 仪器设备

2.2 试验方法

2.2.1膳食纤维含量的测定

2.2.2 D-荞麦碱的检测

2.2.3 D-手性肌醇的检测

2.2.4酚组成的测定

2.2.5 数据处理与分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 荞麦不同组织部位膳食纤维含量分析

2.3.2 荞麦不同组织部位D-荞麦碱含量分析

2.3.3 荞麦不同组织部位D-手性肌醇含量分析

2.3.4荞麦不同组织部位酚组成分析

2.4 小结

第三章 荞麦不同组织部位可溶性膳食纤维的提取及组成

3.1.1 试验材料

3.1.2 主要仪器

3.1.3 主要试剂

3.2试验方法

3.2.1 荞麦可溶性膳食纤维的提取

3.2.2 得率的计算

3.2.3 可溶性膳食纤维纯度测定

3.2.4基本成分的测定

3.2.5中性单糖组成分析

3.2.6平均相对分子质量测定

3.2.7总黄酮、总酚含量的测定

3.2.8 酚组成的测定

3.2.9 数据处理与分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 荞麦可溶性膳食纤维的提取

3.3.2 荞麦可溶性膳食纤维的提取率分析

3.3.3荞麦可溶性膳食纤维的成分分析

3.3.4 荞麦可溶性膳食纤维的单糖组成

3.3.5 荞麦可溶性膳食纤维的平均相对分子质量

3.3.6荞麦可溶性膳食纤维的总酚总黄酮含量

3.3.7荞麦可溶性膳食纤维的酚组成分析

3.4 小结

第四章 荞麦不同组织部位可溶性膳食纤维理化及功能特性的研究

4.1.1 试验材料

4.1.2 主要试剂

4.1.3 主要仪器

4.2 试验方法

4.2.1 红外光谱分析

4.2.2 扫描电镜观察

4.2.3 原子力显微镜

4.2.4 X-射线衍射

4.2.5白度的测定

4.2.6 可溶性膳食纤维对DPPH清除能力的测定

4.2.7 可溶性膳食纤维铁还原抗氧化能力的测定

4.2.8 可溶性膳食纤维葡萄糖吸附能力的测定

4.2.9 可溶性膳食纤维α-淀粉酶活性抑制能力

4.2.10 数据处理与分析

4.3 结果与讨论

4.3.1 荞麦可溶性膳食纤维的官能团分析

4.3.2 荞麦可溶性膳食纤维的微观结构分析

4.3.3荞麦可溶性膳食纤维的三维立体结构分析

4.3.4 荞麦可溶性膳食纤维的晶体结构分析

4.3.5 荞麦可溶性膳食纤维的白度分析

4.3.6 荞麦的可溶性膳食纤维DPPH自由基清除能力

4.3.7 荞麦可溶性膳食纤维的亚铁离子还原能力

4.3.8 荞麦可溶性膳食纤维的α-淀粉酶抑制能力

4.3.9 荞麦可溶性膳食纤维的葡萄糖吸附能力

4.4 小结

第五章 结论、创新点与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

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