全 文 ：ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.22No.102006October
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燕麦β-葡聚糖是一种主要是分布于亚糊粉层的
细胞壁中的非淀粉多糖，是一种优质的水溶性膳食纤
维，具有降血脂、降血糖等多种生理功能，同时燕麦
β-葡聚糖具有高粘性，可作为一种新型的食品配料，
在食品工业中用作增稠剂、稳定剂[1]。在植物细胞壁生
长过程中，β-葡聚糖紧密包被在微原纤维素外面，与
其同时存在的还有阿拉伯木聚糖类、果胶、半纤维素
等[2]。要想使存在于燕麦麸中的β-葡聚糖溶出，必须
将麸皮的糊粉层和亚糊化层的细胞壁充分打碎。因此，
选择合适的提取工艺主要是为了提高β-葡聚糖的得
率，并保持分子结构的完整性，减少污染物，以利于其
生物活性的发挥和利于获得高纯度的产品。在工业化
生产中，提取率直接影响产品的成本和功能，因此，提
取工艺的研究在实际应用中占重要的地位，燕麦β-
葡聚糖的提取，已有一些报道[3~6]，主要是对原料进行
灭酶、脱脂、精制等预处理后采用不同的溶剂进行提
取，在提取过程中，为了尽可能的提高提取率，一般要
对物料进行二次或三次的重复提取，每次提取1~3h
时间不等，这样，一方面水、乙醇等溶剂的用量大，能源
消耗大；另一方面，在较长时间的连续加热搅拌提取
中，往往容易导致β-葡聚糖相对分子质量和粘性的
下降，这样会影响到β-葡聚糖在实际应用中的有效
性。提取过程的复杂性，直接影响到工业化生产的可能
性。为此，笔者尝试用微波辅助提取的方法进行燕麦
β-葡聚糖的提取。微波辅助提取，简称微波提取，主
要是利用微波能，根据不同物质的介电常数不同对微
波能吸收程度的不同，而产生的热能及传递给周围环
境的热能也不相同的原理进行提取。
微波辅助提取多糖的研究国内外已有报道 [7,8]，在
这些多糖的微波提取中，主要的优点表现在：多糖提取
裸燕麦麸皮β-葡聚糖微波提取工艺研究
申瑞玲,董吉林,王章存
（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州450002）
摘 要:以山西产的裸燕麦麸皮为原料进行了微波提取β-葡聚糖的工艺研究,分别研究了液固比、微
波功率、提取时间和提取 pH值对燕麦 β-葡聚糖提取物得率的影响,并通过正交实验对提取工艺参
数进行了优化。结果表明,在液固比为12、微波功率720W、提取时间9min、溶液pH值为10的优化条
件下 β-葡聚糖的得率8.31%。
关键词:裸燕麦麸皮;β-葡聚糖;微波提取
中图分类号:TS210.9 文献标识码:A
TheStudyoftheMicrowave-AssistedExtractionofNakedOatBranβ-Glucan
ShenRuiling,DongJilin,WangZhangcun
（ColegeofFoodandBioengineering,ZhengzhouInstituteofLightIndustry,ZhengZhou450002）
Abstract:Thesuitableextractiontechniqueforwater-solubleβ-glucanfromShanXinakedoatbranwas
obtainedbymicrowaveassistedextraction(MAE).Efectsofthewater/oatbranratio,microwavepower,mi-
crowavetreattimeandextractionpHofβ-glucanwereinvestigatedandthecorespondingextractionpa-
rameterswerealsooptimizedbyorthogonaltest.Theoptimumextractingconditionswereobtainedasfol-
lows:thewater/oatbranratio12,microwavepower720W,extractiontime12minandpH10.0,theyieldof
β-glucanwas8.31%onthecondition.
Keywords:Nakedoatbran,β-glucan,Microwaveassistedextraction
基金项目:郑州轻工业学院博士基金项目“燕麦麸有效成分的提取及麸皮的综合利用”(2005BSJJ17)。
第一作者简介:申瑞玲，女，1967年出生，博士，郑州轻工业学院食品与生物工程系副教授，从事食品科学教学和科研。通信地址:450002河南省郑州市东风
路5号郑州轻工业学院食品与生物工程系。Tel:0371-63557598，E-mail：shenruiling2002@yahoo.com.cn。
收稿日期:2006-07-02，修回日期：2006-07-07。
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率最高，提取速度加快，反应时间短、杂质含量少。另
外，微波提取还可以降低植物组织中内源酶的活性，并
可以提高多糖的品质，如分子量、粘度、色泽、溶解性等
[9]。燕麦β-葡聚糖具有较好的热稳定性，作为一种水
溶性膳食纤维，还具有一定的持水性，在微波加热时，
它可以吸收水分，易于细胞壁的溶涨破裂，能够使得在
糊粉层中和蛋白质、戊聚糖、半纤维素等物质结合的
β-葡聚糖的释放出来，同时微波的高热还可以起到
灭内源性β-葡聚糖酶的部分作用。为此，笔者采用单
因素实验和正交实验进行了微波提取燕麦麸β-葡聚
糖的工艺研究，目的就是寻找简便有效的提取β-葡
聚糖的方法，为中国燕麦麸皮深加工和β-葡聚糖开
发利用提供理论依据。
1材料和方法
1.1主要材料
裸燕麦麸,购自山西高寒作物研究所，粉碎过60
目筛；耐热α-淀粉酶和液体糖化酶，购自无锡杰能科
生物工程公司；β-葡萄糖测试试剂盒，购自爱尔兰
Megazyme公司；其它试剂包括工业酒精（95%）、
NaOH等均为分析纯。
1.2主要设备
LXJ-Ⅱ离心沉淀机，上海医用分析仪器厂；旋转
蒸发仪，上海第三分析仪器厂；GalanzWD900G型微波
炉，中国顺德格兰仕微波炉电器有限公司；WFZ
UV-2100型紫外可见分光光度计，尤尼柯(上海)仪器
有限公司。
1.3实验方法
1.3.1裸燕麦麸β-葡聚糖的微波提取工艺流程 灭酶
裸燕麦麸，加水搅拌→调pH值，微波提取→静置→在
温度下降至酶作用温度时加入适量耐热α-淀粉酶和
糖化酶去淀粉→离心，去沉淀→上清液用等电点沉淀
法去除蛋白质→离心，去沉淀→上清液浓缩，调pH值
至中性→搅拌加入60%的乙醇，4℃过夜→离心，收集
沉淀→加水复溶，冷冻干燥→β-葡聚糖粗提物。
1.3.2单因素对微波提取裸燕麦麸 β-葡聚糖的研究
分别研究了液固比、微波功率、提取时间和提取pH值
对裸燕麦麸β-葡聚糖提取的影响。
1.3.3裸燕麦麸 β-葡聚糖的微波提取工艺参数的优
化 采用L9（34）正交实验，研究提取时间、微波功率、料
液比、溶液pH值对裸燕麦麸β-葡聚糖提取的影响
并进行提取工艺优化。
1.3.4β-葡聚糖含量测定和得率计算 可溶性β-葡
聚糖含量的测定采用AOAC995.16方法[10]。
β-葡聚糖得率（%）=提取得到β-葡聚糖含量/
提取原料总重量?100%
2结果与分析
2.1单因素对微波提取裸燕麦麸β-葡聚糖的影响
2.1.1料水比对β-葡聚糖提取的影响 分别以液固比
为 9、12、15、18和 21，在 pH值为 10、微波功率为
540W的条件下间歇式加热 6min进行燕麦 β-葡聚
糖的提取，实验结果见图1。
由于生物大分子都有一定的溶解度，提取时所用
提取溶剂的量对β-葡聚糖的得率有很大影响。从图
1可见，在一定范围内，随着液固比增加，β-葡聚糖提
取量随之增加，液固比为12时β-葡聚糖得率最高。
β-葡聚糖是一种黏性多糖,多糖在溶出的同时随着温
度的升高，体系的黏性增加；燕麦麸中含有一定量的淀
粉,随着温度升高,淀粉的糊化会使提取物料变得粘稠，
因此，提取液体积太少时，提取不完全；随着液固比的
增大,物料与提取溶剂接触面的增大，可以增加微波的
提取效率,使燕麦β-葡聚糖的得率提高。但液固比的
进一步增大时提取液体溢出明显，因此，造成了β-葡
聚糖得率的减少，而且，过大的液固比会使后续浓缩工
序能耗增加，效率降低。
2.1.2微波功率对β-葡聚糖提取的影响 分别以微波
功率为180w、360w、540w、720w和900w，在液固比为
12、pH值为 10的条件下间歇式加热 6min进行燕麦
β-葡聚糖的提取，实验结果见图2。
微波功率对燕麦β-葡聚糖的得率有较大影响，
当时间一定时，功率越高，提取的效率就越高，提取就
越完全。但是如果超过一定限度，则会使体系压力升高
到冲开容器安全阀的程度，溶液溅出，导致误差。在实
验中最大功率时，尽管采取了间歇式加热，仍有提取液
溢出现象，因此在最大功率时β-葡聚糖的得率略有
下降。而且，在微波功率较大时，致使混合液中的水分
蒸发较多，可能也影响了提取量。
2.1.3微波加热时间对β-葡聚糖提取的影响 在液固
图1液固比对 β-葡聚糖得率的影响
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比为12、pH值为10、微波功率为540W的条件下分别
间歇式加热3min、6min、9min、12min、15min进行燕麦
β-葡聚糖的提取，实验结果见图3。
微波作用时间与溶剂体积、加热功率和提取物料
含水量有关。在提取过程中，一般加热开始1~2min即
达到较高的温度，但在一定的提取条件下，β-葡聚糖
溶出、并溶解于提取介质中是一个需要一定时间的过
程，燕麦麸含水量较低，时间过短溶出不充分，得率不
高。从图可见，随着萃取时间增加，β-葡聚糖得率明
显增加，但随着提取时间的延长，可能导致多糖分子的
降解，因此提取时间12min之后，β-葡聚糖得率略有
下降。
2.1.4溶液pH值对 β-葡聚糖提取的影响 在液固比
为12、微波功率为540W，pH值为8、9、10、11、12时分
别间歇式加热6min，实验结果见图4。从图可见，在
pH值10~12的情况下,β-葡聚糖得率较高，碱性条
件有利于β-葡聚糖的溶出。用NaOH几乎可以提取
全部β-葡聚糖，但是碱提取的β-葡聚糖在色泽上
为褐色。因此，通常选用低浓度的碱溶液提取β-葡聚
糖，用0.25M的NaOH在实验室提取几乎可以达到
98%（95%~97%），但同时会使相对分子质量下降[4]。过
高的pH值虽然提取率高，但可以导致β-葡聚糖部
分解聚，导致粘度的较低，β-（1-3）糖苷键对过高的
pH值敏感[10]。研究发现，在pH值为12时，所得到的
β-葡聚糖提取物色泽明显加深，因此，一般以pH值
9~11为宜。
2.2裸燕麦麸β-葡聚糖的微波提取工艺优化
在单因素实验的基础上，运用L9(34)正交实验来确
定微波法辅助提取燕麦β-葡聚糖的合理提取条件，
实验因素和水平的设定见表1，实验结果见表2。
由结果可得到影响燕麦β-葡聚糖粗提物得率的
因素主次顺序为：微波功率>提取时间>溶液 pH
值>液固比。从正交实验综合分析实验结果得出燕麦
β-葡聚糖适宜的提取工艺条件为B3C1D2A1，即微波
功率720W、提取时间9min、溶液pH值为10、液固比
12，在优化条件下β-葡聚糖的得率8.31%。
根据以上实验得到的优化提取工艺条件，对所提
取的燕麦β-葡聚糖粗提物进行了去蛋白和去淀粉的
初步纯化，用60%的乙醇沉淀，沉淀加水溶解，透析，
冷冻干燥得到白色的燕麦β-葡聚糖粗提物。
3讨论
燕麦β-葡聚糖的提取,最常用方法是采用热水
提取[11]，和常规方法相比,微波提取不仅大大缩短了提
取时间，而且β-葡聚糖的提取效率也高于传统热水
提取法。笔者在微波提取的过程中，选用了间歇式微波
处理的方式，以提取 12min为例，先提取 3min，间歇
1min，再提取 3min⋯⋯这样在总提取时间上为
12min。这样整个提取过程实际上包括了微波提取和
高温浸提，从而使β-葡聚糖的得率较常规的水提法
有了较大的提高。也有研究表明,先用微波辅助提取
4min，在用60℃热水提取30min，也可以提高β-葡聚
糖的提取效率[12]。所以，微波提取是一种较好的β-葡
图2微波功率对 β-葡聚糖得率的影响
图3提取时间对 β-葡聚糖得率的影响
图4提取pH值对 β-葡聚糖得率的影响
表1微波提取燕麦 β-葡聚糖的因素与水平设定
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聚糖提取方法。
但目前关于微波对物料作用机制还不完全明确，
有资料报道，微波射线透过对微波透明的溶剂，能够到
达植物内部维管束和腺细胞内，使细胞内温度升高，细
胞壁膨胀，导致细胞破裂，可以把细胞膜和细胞内容物
一起释放到溶剂中[13]；但从分子水平上说，植物细胞壁
由纤维素微纤丝的骨架作用，半纤维素的支撑作用，果
胶的粘合作用，结构蛋白的网络作用等等，因而细胞壁
具有很好的机械强度，在微波短时作用时，细胞壁不一
定破裂，但微波的作用能够导致细胞内物质的物理或
化学结构、性质发生改变，原有的细胞结构就遭到破坏
变得“疏松”，从而使有效成分快速溶出，而且微波的作
用会使一些蛋白质和酶失活，微波还能提高溶剂的活
性，使溶解性增强，就可以使提取率增加，这可能是微
波辅助提取β-葡聚糖能提高其提取率的主要原因。
由于大分子的燕麦β-葡聚糖有分子的聚集现象，在
通常加热条件下（在80℃加热0.5~1h或60℃加热3h
甚至于过夜）难以完全溶解，用微波加热对燕麦β-葡
聚糖溶解性的研究表明，微波可以使得β-葡聚糖在
水溶液中能够很好的溶解并且没有降解，在微波溶解
时，以100~121℃，处理4~10min为合适[14]。因此，微波
加热使β-葡聚糖能够最大量的从细胞壁释放，使提
取率大大增加。但是在提取中还有许多问题，①笔者选
用的提取仪器为家用微波炉，在提取时体积小，处理量
少，而且不能搅拌，仅适合在实验室应用，在大型的专
用微波制备装置进行提取是否可行，以及工艺上的许
多操作参数还有待于进一步研究。②在提取时，功率越
高，提取率越高，但是随着加热温度的上升，体系压力
升高溶液很容易溢出，可导致误差。③微波提取对燕麦
β-葡聚糖活性的影响还有待于进一步研究。长时间
的加热和加压的处理可以使得分子降解，例如，以前的
研究在121℃对样品高压灭菌15min，导致了β-葡聚
糖的严重降解，微波加热处理30min可使β-葡聚糖
相对分子质量从 (1.6±0.2)×106下降到 (1.3±0.2)×
106，处理1hr可下降到(1.0±0.2)×106[14]。因此，微波提
取对燕麦β-葡聚糖的分子结构和功能特性的影响还
需要进一步研究。
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（责任编辑：秦守亮）
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