全 文 ：第 36 卷 第 2 期
2015 年 3 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
Journal of Inner Mongolia Agricultural University (Natural Science Edition)
Vol． 36 No． 2
Mar． 2015
气相色谱法测定莜麦中非淀粉多糖
组成单糖的方法研究
*
许辉1， 李淑慧1， 赵宇龙1， 白国涛2， 杨秋林1
(1．内蒙古农业大学理学院，呼和浩特 010018;2．内蒙古出入境检验检疫局，呼和浩特 010020)
摘要: 本文研究了测定莜麦中的非淀粉多糖含量的方法为衍生化 －气相色谱法。通过对衍生方法、衍生试剂及衍生条件
等的实验摸索，确定了使用烷基化衍生化法，采用三甲基氯硅烷作为衍生试剂，在 80℃衍生，衍生时间为 80min时，无论单糖
标准物还是莜麦中的非淀粉多糖提取物均可制备得最佳衍生物，并可得到较理想的色谱分离峰。本方法的线性相关系数在
0． 995 84 － 0． 999 09 之间，可适用于莜麦中可溶性和不可溶性非淀粉多糖相关组成单糖的分离和测定，为进一步分析非淀粉
多糖其它组成单糖的分析提供了一定的理论依据。
关键词: 硅烷化;衍生方法 ;非淀粉多糖
中图分类号: O657． 7 + 1 文献标志码: A 文章编号:1009 － 3575(2015)02 － 0158 － 06
ＲESEAＲCH OF SILANIZATION DEＲIVATIZATION －GAS
CHＲOMATOGＲAPHY FOＲ THE DETEＲMINATION OF
NON － STAＲCH POLYSACCHAＲIDE IN NAKED OATS
XU Hui1， LI Shuhui1， ZHAO Yulong1， BAI Guotao2， YANG Qiulin1
(1． College of Science，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China;
2． Inner Mongolia Entry － Exit Inspection and Quarantine Bureau ，Huhhot 010020，China)
Abstract: This paper studies the method of determinating content of Non － starch polysaccharides(NSP)in different varieties of
naked oats in Derivatization － Gas Chromatographic ． Silylation derivatization method was confirmed and chlorotrimethylsilane?
would be used as derivative reagent through the exploration on the derivative methods ，reagents and conditions ． Optimal derivatives
as well as ideal chromatographic Mararate peak of both monosaccharide standard substance and NSP extract of naked oats would be
obtained when deriving in 80 ℃ for 80min． The linear correlation coefficient of the method is between 0． 99584 － 0． 99909． The meth-
od would be applied to the Mararation and determination of relevant monosaccharide composed of soluble and non soluble non － starch
polysaccharide in naked oats and provides theoretical basis for the further analysis of other monosaccharide composition of NSP．
Keywords: Silylation;derivative method;non － strach polysaccharides
非淀粉多糖 (Non － starch Polysaccharides，
NSP) 是植物的组织中除了淀粉之外所有的碳水化
合物的总称，包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶
类物质等。其中有纤维素、半纤维素和木质素是 3
种最为常见的膳食纤维。膳食纤维对促进良好的消
化和排泄固体废物有着举足轻重的作用。故而适量
* 收稿日期:2014 － 01 － 08
基金项目:内蒙古高校自然科学基金 NJ10064，内蒙古人事厅人才基金项目
作者简介:许辉(1963 －) ，女，教授，主要从事生物活性物质提取应用的研究。
第 2 期 许辉等:气相色谱法测定莜麦中非淀粉多糖组成单糖的方法研究
地补充纤维素，可促进肠道蠕动，从而加快排便速
度，可防止便秘还可降低肠癌的风险［1 － 5］。另外，纤
维素还可调节血糖，有助于预防糖尿病。还可以减
少消化过程中人体对脂肪的吸收，从而降低血液中
胆固醇、甘油三脂，所以可以很好的防治高血压、心
脑血管等疾病［6 － 7］。因此近些年来，NSP 已然成为
一个研究的热点［8］。NSP 是由若干单糖通过糖苷
键连接而成的多聚体。按照水溶性的不同，又可分
为可溶性非淀粉多糖(SNSP) 和不可溶性非淀粉多
糖(INSP)． NSP分子中含有大量的羟基，极性较强，
不易气化，因此不能用气相色谱等直接进行表征，
但 NSP水解为单糖后，与硅烷化试剂三甲基氯硅烷
反应可生成单糖的三甲基硅醚衍生物，如下式所
示:
－ OH +(CH3)3 →SiCl —O—Si(CH3)3
这种硅醚衍生物沸点低、易挥发，可用气相色
谱法进行分析。可用于分离并测定单糖的含量。
该法为莜麦营养价值的评价提供一定的理论依据。
1 实验材料与方法
1． 1 实验仪器
7890A 气相色谱仪( 美国Agilent 公司) ;SB －
1000 旋转蒸发仪( 日本Eyela公司) ;
3 － 18K 离心机( 德国Sigma 公司) ;NTS －
4000B恒温水浴振荡仪( 日本东京理化公司) ;
Milli － Q50 超纯水仪，电阻率≥18MΩ· cm，
25℃( 美国Millipore公司)
1． 2 实验试剂
木糖标准品、甘露糖标准品、半乳糖标准品、肌
醇标准品( 国药化学试剂有限公司)
葡萄糖标准品( 天津市风船化学试剂科技有限
公司)、α －淀粉酶( 美国Sigma公司)、α －葡萄糖苷
酶( 上海科兴生物科技有限公司)、三甲基氯硅烷、
N，N －二甲基甲酰胺、六甲基二硅胺烷、无水乙醇、
80%乙醇、pH =5 的 HAc缓冲液、12mol /L硫酸溶液
等。
1． 3 气相色谱仪器条件
色谱柱:DB －23 毛细管色谱柱(60m × 0． 25mm
×0． 25μm，美国 Agilent公司)
柱温: 初始温度100℃，以 10℃ /min 升至
150℃，以 2℃ /min升至 156℃保持 2 分，以 2℃ /min
升至 168℃，再以 20℃ /min升至 220℃
流速:2． 0ml /min; 进样口温度:240℃; 检测温
度:240℃; 进样方式:不分流; 进样体积:1μL
1． 4 样品前处理
1． 4． 1 去脂肪［9］ 将粉碎的莜麦样品过筛(44 目)
后，准确在 50mL 的塑料离心管中称取样品 0． 1g。
然后在其中加入 5mL 正己烷超声振荡 15min，离心
5min(10 000r /min) 后，吸出上清液弃去。
1． 4． 2 去游离糖 在 1． 4． 1 所得沉淀中加
5mL80%的乙醇后超声振荡 10min，再在 80℃水浴
放置 10min，然后离心 5min，吸出上清液弃去。
1． 4． 3 去淀粉 在 1． 4． 2 所得沉淀中加 5mL pH =
5 的 HAc 缓冲液并混匀，在 95℃水浴放置 30min
后，加 3． 5mg α －淀粉酶酶解 30min，将其取离水浴，
冷却至 55℃时加 1． 5mg α －葡萄糖苷酶，在此温度
下恒温振荡 16h酶解，此时淀粉被彻底水解为葡萄
糖，最后离心 5min。
1． 4． 4 多糖的纯化 在 1． 4． 3 所得上清液中
(SNSP) 加16mL无水乙醇后混匀离心 5min( 弃去上
清液，加 10mL80%乙醇混匀，冰 1h，离心 5min，弃去
上清液，沉淀用 N2
［10］吹干;在1． 4． 3 所得沉淀(IN-
SP) 中加10mL 水，混匀，离心 5min(10000r /min) ，
弃去上清液，再加 5mL 水，混匀，离心 5min，弃去上
清液，加 2． 5mL 丙酮［11］混匀，离心 5min 弃去上清
液，沉淀用 N2 吹干。
1． 4． 5 多糖的水解 向可溶性非淀粉多糖，加
5mL1mol /L三氟乙酸［12］溶液，在 95℃水浴放置 2h，
然后取出冷至室温; 向不可溶性非淀粉多糖，加
1mL12mol /L硫酸溶液，在 45℃水浴放置 30min，再
加 11mL水，移至 95℃水浴放置 2h，然后取出冷至
室温。即得到两者的水解液。
1． 5 样品衍生化
取水解液 2mL于鸡心瓶中，向可溶性的非淀粉
多糖水解液中加入 1mL2mol /L 氢氧化钠溶液，加入
2mL浓度为 2mol /L 的氢氧化钠溶液( 中和水解后
剩余的酸) 于不可溶性非淀粉多糖水解液中，混匀，
再加入 200μL 肌醇内标溶液，于 70℃旋转蒸发至
干，加 2 次无水乙醇(8mL /次) ，蒸发至干，加8mL
N，N －二甲基甲酰胺于鸡心瓶中，超声振荡 5min，
将溶液转入 25mL 具塞比色管中，再加 1mL 三甲基
氯硅烷，2mL六甲基二硅胺烷［13］，混匀，用封口膜封
口，80℃水浴放置 80min后，冷至室温，加 5mL 正己
烷，混匀，静置 30min，取上清液进行气相色谱分析。
2 结果与讨论
2． 1 内标的选择
由于莜麦中不存在肌醇，而且肌醇硅烷化反应
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速度快，衍生时间短，不容易产生杂峰，所以本文采
用肌醇做内标［14］，可提高定性、定量分析的准确性。
2． 2 衍生条件的选择
2． 2． 1 衍生温度的选择 以木糖进行试验，准确
称取木糖标准品 1． 0mg，分别以不同温度衍生 1h，
进行气相色谱分析。不同温度下木糖衍生物测得
的峰面积与温度的关系见下图 1。
图 1 衍生温度对衍生效率的影响
Fig． 1 The influence of derivative temperature on
derivative efficiency
实验表明，50℃以下衍生 1h，衍生后未出现分
层，加入正己烷后，上层液混浊且有白色烟雾，而同
样量的标准品，衍生峰面积大效率就高，通过图 1 峰
面积的变化趋势看，90℃衍生峰面积与 80℃相比变
化不大，所以选择 80℃进行衍生。
2． 2． 2 衍生时间的选择 准确称取木糖标准品
1． 0mg，在 80℃分别以不同时间衍生，进行气相色谱
分析，不同衍生时间下木糖衍生物测得的峰面积与
衍生时间的关系见下图 2。
图 2 衍生时间对衍生效率的影响
Fig． 2 The influence of the derivative time on
derivative efficiency
实验表明，通过图 2 峰面积的变化趋势看，
80min衍生峰面积与 100min 相比变化不大，所以选
择 80min进行衍生。
2． 2． 3 标准品固体和标准品溶液的衍生 分别取木
糖标准品 2． 0mg 和木糖标准溶液 200μL，80 ℃衍生
80min，进行气相色谱分析( 木糖标准溶液经旋转蒸发
后进行衍生)。实验表明，经过衍生后的木糖固体标
准品会出现一个峰，见图 3，木糖标准溶液经过衍生
后会出现 2个大小相近的峰，见图 4。而且经过旋转
蒸发( 多次加入无水乙醇) 以及经真空烘箱60 ℃干燥
24h等方式干燥后衍生后的木糖标准溶液均出现 2
个大小相近的峰，且相同量的固体标准品衍生物单峰
的峰面积与两峰的峰面积之和相近。
图 3 木糖标准品固体衍生物色谱图
Fig． 3 Chromatogram of xylose standard solid derivatives
2． 3 各单糖标准溶液及混合标准溶液衍
生物色谱图
分别取 200μL 的各单糖标准溶液及混合标准
溶液，按照 1． 5 的方法进行衍生，然后进行气相色谱
分析。各单糖标准溶液及混合标准溶液衍生物色
谱图见图 4 －图 8。
2． 4 莜麦样品衍生后的色谱分析
将样品按照 1． 4 的方法进行前处理后按照 1． 5
的方法对其非淀粉多糖的各组成单糖采用硅烷化进
行衍生物制备，用气相色谱法测定，所得谱图如下。
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图 4 木糖标准溶液衍生物色谱图
Fig． 4 Chromatogram of xylose standard solution derivatives
图 5 甘露糖标准溶液衍生物色谱图
Fig． 5 Chromatogram of mannose standard solution derivatives
图 6 半乳糖标准溶液衍生物色谱图
Fig． 6 Chromatogram of galactose standard solution derivatives
图 7 葡萄糖标准溶液衍生物色谱图
Fig． 7 Chromatogram of glucose standard solution derivatives
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图 8 混合标准溶液衍生物色谱图
Fig． 8 Chromatogram of mixed standard solution derivatives
图 9 莜麦样品中可溶性非淀粉多糖衍生物色谱图
Fig． 9 Chromatogram of soluble non － starch polysaccharides derivatives in naked oats
图 10 莜麦样品中不可溶性非淀粉多糖衍生物色谱图
Fig． 10 Chromatogram of insoluble non － starch polysaccharides derivatives in naked oats
图 9、图 10表明，在本实验确定的衍生化条件和
色谱条件下，对莜麦样品中可溶性及不可溶性非淀粉
多糖进行色谱分析，可得到样品中组成单糖的特征
峰，且峰分离的比较理想。为进一步测定莜麦样品中
各组成单糖的含量，确定了方法和最佳条件。
3 结论
3． 1 以三甲基氯硅烷，六甲基二硅胺烷作为本实验
的衍生试剂，对几种单糖的衍生效果比较理想。由
于硅烷化试剂对活泼氢较为敏感，可与其发生反应，
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第 2 期 许辉等:气相色谱法测定莜麦中非淀粉多糖组成单糖的方法研究
因此对潮气非常敏感，在有水的环境中会自行分解
失效。因此在需要在反应中通过旋转蒸发( 多次加
入无水乙醇) 带走水解液中的水，同时硅烷化时还
要用封口膜封口避免外界水的进入。
3． 2 本实验中耐热 α －淀粉酶 、α －葡萄糖苷酶的
酶效果对实验结果影响至关重要。因为如果样品
中淀粉没有被完全被水解除去，那么这些糖会在 1．
5 步参与衍生从而使结果中葡萄糖含量偏高。因此
反应中必须严格控制 1． 4． 3 酶解反应的时间及温
度，保证淀粉被完全水解。
3． 3 在最适宜的衍生条件及在 80℃时，衍生时间
80min后时，将样品衍生物直接进样进行气相色谱
测定，主要分析木糖、半乳糖和葡萄糖，得到的色谱
图非常理想，因此建立了气相色谱法测定莜麦中非
淀粉多糖组成单糖的新方法。
参 考 文 献:
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