燕麦β-葡聚糖的凝胶质构性能检测方法

燕麦又称莜麦，属禾本科植物，是我国西北部的主要农作物之一。上世纪八十年代初期，国外学者研究发现燕麦和大麦中富含的水溶性β-(1→ 3)(1→ 4)D-葡聚糖(以下简称β- 葡聚糖)对人体具有显著的降血脂、降血糖作用和提高机体免疫能力等诸多有益的生理功效，从而使β-葡聚糖的研究成为热点[1-3]。人们对β- 葡聚糖研究的关注一方面来源于β -葡聚糖自身的生理功能正是对威胁人类健康的高血脂症和高血糖症具有预防和治疗作用[4-6]；另一方面，富含β- 葡聚糖的燕麦和大麦是全世界广泛种植的主要农作物，资源丰富，因此β- 葡聚糖的深入研究对人类的健康和大麦及燕麦的开发利用具有很大的社会意义和经济价值。研究发现，燕麦β- 葡聚糖在较低浓度下仍具有较高的粘度，因此其在食品增稠和食品凝胶等方面的应用前景良好。国外学者自上世纪末起开始研究燕麦β- 葡聚糖的溶液流变学性能和凝胶性能[7-10]，但是到目前为止，对于燕麦β- 葡聚糖的流变和凝胶质构等性能方面的研究仍不够完善，如其凝胶形成条件、凝胶质构的相关影响因素等尚未完全明晰。为此，本研究以我国山西产燕麦为原料，制备并分离纯化燕麦β- 葡聚糖，以 Texture Analyser X-T21 型凝胶质构仪为主要研究手段，比较系统地研究燕麦β- 葡聚糖的凝胶形成条件及葡聚糖浓度、分子量、p H 、等因素对其凝胶性能的影响，为燕麦葡聚糖在食品及医药化工等领域的实际应用提供理论基础。

一、使用仪器

苏州保曼TA.GEL质构仪

二、质构仪测定条件及参数定义

参考TA.GEL质构仪质构仪使用说明书，选择凝胶类型样品的测定条件：探头模具为 A 1 B E；探头半径为 3 5 m m；测定模式为 m e asure force incompression；测定选项为return to the start；实验速度为 1.5mm/s；初始速度为 5.0mm/s；穿透距离 30cm；上提5mm/s；温度为 2 0℃。质构仪测定的典型曲线如图 1 所示。测定参数定义如下：凝胶稳定度(脆性)a1.曲线中出现第一个明显的断裂值；凝胶弹性 A1.凝胶破裂点下的峰面积 Area1:2；硬度 a2.第一次压缩循环中出现峰值所代表的力；凝胶强度 A2.压缩总正峰面积 Area 1:3；粘性A3.第一次压缩的负峰面积 Area 3:4，代表探头从食品中离开时难易程度；粘滞力 a3.第一次压缩负峰的峰值。

三、结 论

凝胶是高分子在高浓度条件下分子规则排布所形成的一种特殊存在状态，因其性质独特而应用广泛。燕麦β- 葡聚糖溶液剪切应力—剪切速率扫描曲线显示葡聚糖浓度和相对分子质量大小对凝胶形成有较大影响，只有在燕麦β- 葡聚糖相对分子质量大于 4.49 × 105、浓度高于 5 % 的条件下时方可形成凝胶结构。质构性质研究表明，增加燕麦β- 葡聚糖浓度、提高燕麦β- 葡聚糖相对分子质量可显著改善其凝胶性能，同时，硼砂、低浓度的盐和尿素对凝胶质构也有增强作用，而碱性条件和 D M S O 溶剂则不利于葡聚糖分子空间网格结构的形成。