全 文 ：中国农学通报 第23卷 第 6期 2007年 6月
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燕麦属禾本科(Cramineae)，一年生草本植物，又
叫莜麦、油麦、玉麦、皮燕麦等，是陕南传统农作物之
一，为上等杂粮。旧时，陕南各府州县志中均有记载。
集中产于陕南秦巴山区中高山地带。种植面积占全省
燕麦总面积47.7%。燕麦适应性甚强，耐寒、耐旱、喜
日照。因其单产低，在其它一些地区已不多种。但由于
秦巴山区中高山地带的自然环境极宜燕麦的生长，因
而山区农民一直种植燕麦。这里所产的燕麦，质量特
优，其营养成分的含量，远比其它省产的燕麦为高。因
此，现今这一地区已成为中国著名燕麦产地[1]。
燕麦为药食兼用、农牧两用作物，既为营养丰富
的粮食作物，又为良好的饲料作物。其种子含蛋白质
为 15.6%以上，是大米的 2倍；含脂肪 8.5%；超过大
米、小米、小麦、高梁的1~6倍。释放的热量与同等重
量的猪肉、肥羊肉相等。还含有丰富的烟酸和维生素
E，其含量为大米、面粉的2倍。此外还含有丰富的维
生素D、B1、B2和钙、磷、铁及特殊物质亚油酸。其秸
秆则含有异常丰富的蛋白质、脂肪及可消化纤维，优
于玉米与谷秸，为马、牛、羊的上好饲料，也可作造纸
原料[2]。
陕南秦巴山区不仅燕麦资源丰富，且品质好，营
养丰富。其营养成分高于普通燕麦。蛋白质含量比其
它产区的燕麦高7.19%~28.19%，脂肪含量高7.68%~
43.22%。该地紫阳等县产的燕麦还含有丰富的硒元
素，含量为2.3746ppm。燕麦面粉是一种天然健康食
品。它以当地高寒山区所产的无污染的燕麦为原料，
不加任何化学添加剂，经精细磨制加工而成。它是一
种高蛋白、低糖量、维生素含量高、发热量大、营养丰
富，为世界公认营养价值很高的粮食面粉。燕麦不仅
营养丰富，而且医用价值也很高。动脉硬化、冠心病、
陕南燕麦提取葡聚糖的工艺过程及其优化
蔡花玲 1,王恒良 2,唐东梅 2,蔡保松 2
(1西北农林科技大学，陕西杨凌712100；2上海交通大学，上海闵行201101)
摘 要:以陕南燕麦为原料经过粉碎、乙醇回流、淀粉酶水解、碱液提取、微膜透析、冷冻干燥等工艺,
研究提取β-葡萄糖最佳提取工艺和提取条件。研究结果表明:燕麦提取 β-葡萄糖的最佳工艺条件
为燕麦粉粒度为 60目,燕麦粉糊化的料水比为 1:10,加酶量为 40U/ml,酶解 2h,提取温度为 75℃,
pH8.0,微膜透析2h。在此工艺条件下可得到浓度72.4%~95.2%的 β-葡萄糖纯品。
关键词:燕麦;葡聚糖;提取
中图分类号:S512.3 文献标识码:A
TheStudyonExtractionofGlucanfromOatinSouthofShanxiProvince
CaiHualing1,WangHengliang2,TangDongmei2,CaiBaosong2
(1NorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry,YanglingShaanxi712100;
2ShanghaiJiaotongUniversity,MinHangShanghai201101)
Abstract:Theβ-glucanwasextractedfromoatinSouthofShanxiprovincebytheprocessofcomminu-
tion,hydrolysisofstarch,immersioninalkalisolubleetal.Theresultsshowedthattheoptimumconditions
were60holeoatpowder,ratioofoatpowderandwater1:10,additionofα-amylase40U/ml,timeforhy-
drolysis2h,temperatureforextraction75℃,andpH8.0,dialysisformicroholefilm2h.Thepercentageex-
tractionofβ-glucanfromoatwas72.4%~95.2%.
Keywords:Barley,Glucan,Extraction
基金项目:英国联合利华“西藏青稞品种筛选与功能食品开发研究”（SM150150）。
第一作者简介:蔡花玲，女，1956年生，硕士，长期从事功能性食品研究，发表论文多篇。通信地址：710003陕西省西安市习武园 27号陕西省农业厅，
E-mail:czstl@sjtu.edu.cn或E-mail:ling135718@sina.com。
收稿日期:2007-04-05，修回日期：2007-04-11。
食品科学 183· ·
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.23No.62007June
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高血压等老年性疾病及糖尿病、脂肪肝等症患者，常
食用燕麦食品均有预防和辅助疗效。现代医学研究认
为，燕麦具有降低血脂和胆固醇的作用。美国研究燕
麦麦麸的专家指出，胆固醇过高的人，每天食用
125~150g燕麦麸皮，持续6~7周后，胆固醇可降低
20%，密度脂肪的有害胆固醇至少可减少25%。同时，
常食用燕麦食品还有防癌抗癌、预防贫血、治毛发脱
落的作用。其含糖量比小麦低14%，比大麦低15.5%，
是高蛋白、低糖量食品，为糖尿病患者的理想食品[3]。
美国科学家研究发现β-葡聚糖具有降血脂、降
胆固醇和预防心血管疾病、调节血糖、提高免疫力、抗
肿瘤等作用。目前，生物医学界普遍认为β-葡聚糖
具有清肠、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等四大
生理作用[4~7]。目前，国际市场β-葡聚糖价格为10万
~16万美元 /t[8,9]，按此计算，陕西燕麦开发的潜在价
值达10~20亿元；燕麦中含大量的β-葡聚糖，利用
燕麦提取β-葡萄糖并开发产品其后期市场开发潜
力巨大，因此本试验研究以燕麦为原料提取β-葡聚
糖的工业化提取流程，以增加燕麦的附加值，提高农
民收入为新农村建设提供技术支撑。
1材料与方法
1.1材料和设备
试验材料直接从生产地购买。试验试剂均通过上
海国药集团有限公司购买，β-葡聚糖标准品由
Sigma公司生产；S32旋转蒸发器为上海申生科技有
限公司生产的设备。
1.2试验方法
1.2.1β-葡萄糖的提取程序 燕麦经粉碎分别过40
目，60目和80目筛网，然后在烧杯中加入燕麦粉和
80%的乙醇(1：4V/V)，搅拌均匀，倒入回流瓶中，在
80℃回流2h，达到灭酶，脱脂作用，旋转蒸发干燥。取
30g回流后的燕麦粉，在600ml烧杯中加入450ml蒸
馏水，用电动搅拌机搅拌的同时，用 20%(W/V)的
Na2CO3 调 节 pH， 搅 拌 1.5h， 然 后 离 心
4500r/min，15min，倒出滤液，把残渣按上述方法进行
第二次提取，合并两次滤液。用2mol/L的HCl调节
pH到4.5，离心4500r/min，30min，然后调节pH到7。
用中温α-淀粉酶去淀粉，滤液经过旋转蒸发浓缩
(60℃，1个大气压)；按料水比(V/V)分别为1：5、1：10、
1：15、和1：20的比例，在65℃温度水浴中糊化1h，研
究淀粉糊化的适宜料水比；在95℃温度下，α-淀粉
酶按照 20U/ml，40U/ml，60U/ml和 80U/ml的添加量
加入糊化后燕麦粉水溶液中，确定最佳用量和作用时
间；用碳酸钠调节水中 pH8.0，将去除淀粉后的燕麦
粉按照料水比(V/V)为1：10比例，在75℃温度下提取
2h，离心去渣，取上清液进行浓缩，浓缩为原来体积的
1/5。将浓缩液放在低温冰箱中冷冻24h，然后放入冷
冻干燥机中冷冻干燥，经干燥后即为 β-葡聚
糖[10~12]。
1.2.2β-葡萄糖含量的测定 准确称取葡聚糖标样
20mg于 500ml容量瓶中，定容；分别吸取 0.4ml、
0.6ml、0.8ml、1.0ml、1.2ml、1.4ml、1.6ml及 1.8ml定容
到2.0ml，然后加入6%的苯酚1.0ml，及浓硫酸5.0ml，
静置 10min，摇匀，室内放置 20min后于 490nm测定
光密度。得标准曲线 y=0.3284X-0.003，R=0.9991。
β-葡聚糖含量测定参考文献[6]的方法进行。试验重
复4次，数据统计采用SPSS软件进行数据回归和方
差分析。
1.3实验研究的时间和地点
试验于2006年7月—2006年12月，在上海交通
大学农业与生物学院植物营养与生理试验室进行。
2结果与分析
2.1燕麦粉粒度对β-葡聚糖提取的影响
燕麦粉的粒度对提取β-葡萄糖提取有两个方
面的影响，粒度过大，燕麦粉和溶剂的接触面积小，提
取率低；粒度过小，虽然接触面积较大，但增加加工难
度。表1是不同粒度下燕麦提取β-葡萄糖的提取率
和燕麦提取物纯品的β-葡萄糖浓度。表1的结果显
示，随着燕麦粉粒度由40目减小到80目，β-葡聚
糖的提取率由0.85%提高到2.3%，但所得β-葡聚
糖的纯度由93.2%降低到85.4%，这可能是因为随着
粒度的减小，燕麦粉中的水溶性物质特别是在碱性水
溶液中易溶解的糖类物质，会更多的溶解在β-葡聚
糖提取液中随着后续工序混到β-葡聚糖产品中。因
此，在实际提取中，以粒度 60目为好，在保证提取率
的同时，又兼顾了提取纯品的质量。
2.2料水比对 β-葡萄糖提取效果的影响
根据液固萃取的基本理论，增大提取液量将有利
于溶质溶出，但是，液固比过大，在实际的生产过程中
将大大增加加工成本，还将增加后续浓缩成本。表2
的结果显示，在85℃，pH9.0进行提取，在料水比为
1：5~20的条件下，β-葡萄糖纯度变化在 70.43%~
75.95%之间。同时，随着料水比例的增加，燕麦粉的
!/! 40 60 80
!#/% 0.85±0.01 1.09±0.02 2.3±0.03
!/% 93.2±0.13 92.0±1.05 85.4±0.30

表1燕麦粉粒度对 β-葡聚糖提取的影响
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糊化程度越来越低。当料水比达到1：15以上时，燕麦
粉在65℃温度水浴中进行糊化1h后，燕麦粉水溶液
未出现糊化现象，溶液粘度未发生明显变化。淀粉糊
化是淀粉水解必须经历的过程，是水和淀粉之间发生
的交联反应，料水比例过小，淀粉糊化后会成为固态，
无法进行酶水解，料水比例太大，淀粉在短时间内难
以糊化完全，同时，长时间糊化有可能将少量β-葡
聚糖溶解到液体中，造成 β-葡聚糖流失，因此，根
据试验结果，在实际提取工艺中，糊化燕麦粉料水比
例应选在1：10的范围内。
2.3提取时间对β-葡萄糖提取效果的影响
将料水比固定在1：10、65℃、pH8.0情况下，研究
提取时间对β-葡萄糖得率、纯度等影响，结果如表
3。从表3中可知，随时间的增加，得率、纯度不断提
高，但 2h之后，得率随时间的增加而趋于平缓，粘度
变化不大。处理之间差异不显著。可能的原因是反应
期间部分可溶性淀粉及β-葡萄糖不断溶出，随着时
间的进一步延长，整个提取液体系粘度变大，未溶出
的β-葡萄糖由于传质过程中受到粘度影响，溶出速
度减慢提取率变得平缓。结果表明，提取时间最佳为
2h，这时得率、粘度都较高，提取效果好。
2.4pH对燕麦提取β-葡萄糖的影响
在料水比为1：10条件下提取2h，研究pH对提取
率影响，结果如表4。在稀碱条件下提取β-葡萄糖，
这是由葡聚糖本身的碱溶性决定的。随着pH升高、提
取颜色也逐渐加深，由淡黄到深褐色，这可能是提取
过程发生了美拉德反应所致，结果表明，当pH为8.0
时得率、粘度都较高，提取效果好。
2.5温度对燕麦提取β-葡萄糖的影响
在料水比1：10，pH8.0的情况下、提取时间固定在
2h时，研究提取温度变化对提取率影响。结果如表5
所示。由表5可知，β-葡萄糖提取率随温度升高而
逐渐增加。溶液粘度减小，分子运动加快，一定时间内
β-葡萄糖溶出趋于完全，在75℃时，β-葡萄糖纯
度较高，粘度也较高，因此，在提取工艺中，提取温度
应选择温度在75℃。
2.6α-淀粉酶添加量的确定
按照试验设计的添加量将高温α-淀粉酶加入糊
化后燕麦粉溶液中，在75℃温度下进行酶解，用碘液
实验，记录酶解开始到燕麦粉溶液蓝颜色消失的时
间，结果如表6所示。由表6可以看出，随着α-淀粉
酶加量的增加，燕麦粉中的淀粉水解速度明显加快，
当α-淀粉酶的添加量由20U/ml增加到40U/ml时，
淀粉水解时间由60min减少到15min，随后淀粉酶加
量增多，淀粉水解时间继续缩短，考虑到经济成本和
工业化生产过程中连续操作时其他工序所需时间，选
择酶加量为40U/ml。
3结论与讨论
3.1根据试验结果，初步认为燕麦中β-葡聚糖最佳
提取工艺条件为：提取燕麦粉的加工粒度为60目，燕
麦粉糊化的料水比1：10，加酶量40U/ml，酶解时间
2h，提取液 pH值 8.0，75℃下进行碱提 1h，微膜透析
!# !#$ â !#$%/% !/mPa/sec
1:5 ! 70.43±1.23 0.035
1:10 !#$ 72.12±1.32 0.039
1:15 !#$ 72.47±2.13 0.032
1:20 ! 74.95±1.13 0.035

表2料水比对燕麦提取 β-葡萄糖得率的影响
!#$(h) !(%) â !#$%(%) !(mPa/sec)
1.0 3.47±0.10 71.24a 0.036a
1.5 3.85±0.17 72.79a 0.038a
2.0 4.26±0.23 73.74b 0.035b
2.5 4.43±0.14 73.35b 0.036ab
3.0 4.60±0.13 73.76b 0.035b

表3提取时间对燕麦提取 β-葡萄糖得率的影响
表4pH对燕麦提取 β-葡萄糖的影响
pH !(%) â !#$%(%) !(mPa/sec)
7 5.399±0.12 88.44 0.030
8 4.232±0.20 93.02 0.040
9 3.603±0.23 88.24 0.038
10 3.358±0.12 79.81 0.042
11 3.402±0.13 82.14 0.039

!( ) !(%) â !#$%(%) !(mPa/sec)
45 3.23±0.13 80.32 0.035
55 3.47±0.15 73.81 0.039
65 3.68±0.16 95.17 0.043
75 4.78±0.25 87.13 0.065
85 5.73±0.23 81.32 0.045

表5温度对燕麦提取 β-葡萄糖的影响
!(min)

15 30 45 60 75
20
40
60

表6α-淀粉酶加量对燕麦粉水解的影响
注:反应底物:100ml反应液;++碘液呈深蓝色;+呈浅蓝色;-无色
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2h。在此工艺条件下，β-葡聚糖的提取率为3.2%~
4.8%，β-葡萄糖纯品浓度可以达到72.4%~95.2%。
3.2微膜透析和冷冻干燥虽然可以得到纯度较高的
β-葡聚糖产品，但是在实际工业化生产上难以实
现，如何改进提取的工艺流程和研究工艺流程各阶段
的快速检测方法应该是下一步研究的重点。
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(责任编辑：王运琼)
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