长山药中粘液质及其流变特性的研究

一 《食品与发酵工业》 Food and Fermentation 1995 №．3 TS 7 长山药中粘液质及其流变特性的研究 王 常 青 (山西大学生物系，太原 ，030006) 摘 要 本文在对长山药中牯液质的化学组成进行初步的基础上，重点研究了该牯液质的流 变特性 结果明，山药牯液质属于非牛顿流体，其中含蛋白质 1．36％，多糖 1 50 ．水分96．57 ． 脂肪 0．06 。 关-词 堕， ，被 持—艟 山药(硒 ／~coreae)为薯芋科植物， 多年生草本，在世界有 9个属 650余种。我 国只有薯芋一个属，80余种，多数省区均有 种植。山药中的药用成分有：山药素、四氢异 喹啉、盐酸多巴胺、 液质等 。 山药中的粘液质是一种多糖与蛋白质的 复合体。该复合体在高温下易解体而使粘度 下降。据文献报道[ ，粘多糖在山药中的含量 为 0．063 ～1．09 ，分 为酸性 多糖和 中性 多糖两类 ，主要组分为甘露聚糖 (marman)， 半乳糖、木糖、阿拉伯糖 葡萄糖等 ]。近年来 的研究结果表明，山药粘多糖具有一定的药 理活性，它可朝激或调节免疫系统，作为增强 人体免疫能力的保健食品。山药多糖能增加 血液中自细胞和加强白细胞 的吞噬作用[8]· 可作为抗肿瘤及化疗的辅助药。研究发现，山 药粘液质及多糖提取物能显著降低小鼠血糖 浓度 ，因此，可用来治疗糖尿病 ]。60年代以 后，国内外学者对山药、人参、薏苡仁、昆布、 茶叶、食用菌等多种植物中的多糖进行了广 泛的研究，研究表明，多糖类成分不仅是 一 种特异性免疫增强剂，而且具有降血糖、降 胆固醇等生理活性[ 一般认为，植物中多糖 的活性与分子量、化学结构、溶解度和粘度等 因素有关。例如冬葵子中的粘液质(43 的多 糖与 57 的蛋白质的复合体)经蛋白酶处理 52 ． 后，粘度下降，但活性明显提高 03。关于山药 粘液质的粘度变化与多糖活性的关系目前尚 未见有研究报道。本文的目的就在于通过研 究山药粘液质的流变性质及稳定性，为今后 进行深人的药理研究和食品加工作参考。 材 料 与 方 法 一 、原料 长 山药 ，从市场购得新鲜太谷山药 (D． opposita Thunb)。肉质丰满，无病、害、虫、伤。 二、试剂与药品 柠檬酸、Nad-IPO,、NaOi-I等试剂t均为分 析纯。 三、仪器 NDJ一79型旋转式粘度计 ；GSsl0型超级 恒温水浴锅；821型pH离子计；GLl0—24型 高速离心机；721分光光度计；其它均为常规 仪器。 四、山药愿浆与粘液质的制取 将山药洗净，不锈钢刀去皮、切块，在组 织捣碎机中打成浆状，过 80目筛即得山药原 浆。为了抑制多酚氧化酶的活性，防止酶褐 变，打浆时向料液中加入 1 的食盐或0．4 。 原浆经 5(}00r／rain离心分离，除去沉 淀，得上清液 A。向沉淀中加入一定量的水， ，／ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业》 Food and Fem'nenmtion Industries 搅拌冲洗后再次离心，弃去沉淀，得到上清液 B。合并 A、B上清液，真空浓缩(40~42 C)除 去水分，即得半透明状粘液质。 五、粘度测定 使用旋转粘度计与超级恒温水浴 ，在 t 士0．1 C下测定粘液质在不同试验条件下的 粘度。对于温度条件要求在 100 C以上时，将 粘液质放人密闭的高压杀菌锅中，控温加热。 粘度的不可逆下降测定是采用将不同加 热温度或时间的样品急冷至 20 C，测其粘度 值并与未加热前(20C)的样品粘度相对照， 前者比后者的下降值即为不可逆下降值。 六、蛋白质测定 采用半微量凯氏定氮法 。 七、脂肪测定 采用索氏提取法，参照GB5009．6--85。 八、水分的测定 采用 105 C烘干恒重法，参照 GB5009— 85。 九、灰分的测定 参照 GB5009．4—85。 十、可溶性多糖的摄取与测定 1．多糖的提取 取一定量的粘液质，加人 4倍量的无水 乙醇，在 5000r／niln下离心 沉淀物用无水乙 醇洗两次，丙酮洗两次。用水溶解沉淀物·逆 向流水透析，离心透析液除去不溶物，上清液 真空浓缩至原体积的 1／5左右，于真空干燥 器中干燥、恒重，得到淡黄色粗多糖 ，得率 为 粘液质重量的 2．9 ～3．2 。 2．多糖含量的测定 苯酚硫酸法。 结 果 与 讨 论 一 、粘液质的组成 测定结果表明，粘 液质溶液中含水量为 96．57 ，蛋白质 1．36 ，多糖 1．50 ，以及 少量脂肪和矿物质。以去脂肪干基计算，则在 粘液质复合体中，总多糖 占52．45 ．蛋白质 占 47．55 二、粘液质的流体性质 由图 1可知，当粘液质与水的稀释 比大 于(等于)1，1时，溶液为非 牛犊流体，当稀 释比小于 1 it,0．75时表现为非牛顿流体。由 曲线的弯曲方式可以判定，此时的流体为胀 性流体。 ∽ 霉 转速 (弧度／甘 ) 图 1 粘液质的粘度与剪切速度的关系 三、粘度与浓度的关系 j! j0 — 8· 邑6 蜒 J． ， 一 I． (粘液质／加农倍鼓) 囤2 牯雌质神精度与稀释比的荚系 ‘ ’ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业》 Food and Fezmentafion Industries 粘液质的粘度随浓度的降低而下降。在 以稀释倍数为横座标，粘度为纵座标的图 2 中可以看出，试样温度在 5OC以上时，稀释 倍数对粘度的影响并不显著。而在 SO c以 下 ，稀释 比小于 1：0．5(即粘 液质含量 为 2．1 5 左右)时，粘度随浓度的降低而大幅度 下降。这是由于高浓度时，分子间间隙小，相 互问作用力大，胶体网络胶联性增强所致。 四、不同pH值对粘液质粘度的影响 pH值对于粘液质粘度的影响是十分显 著 的。由图 3可 以清楚的显示出来 其粘度 在 pH8．93时呈现最大值 ，偏离 pH8．93时 ， 粘度迅速下降。当pH值大于 ll时·粘度下 降速度减慢。另一方面，当pit值降到4． 以 下时，溶液中渐渐出现白色混浊物，该混浊物 的量随着pH值的继续下降而不断增多。经 离心沉淀，定氮分析，证明是蛋白质 由此可 知．粘液 质中蛋白质的等 电点在 pH4．6附 近。 圈3 牯液质牯度与pH值的关系曲线 至于为什 么粘 度在 pH8．93呈 现最大 值，原因尚不清楚。笔者认为，可能是因为在 此pH值时，多糖一蛋 白复合 体结合状态最 好，从溶胶状过渡到凝溶胶状，因而使胶联结 构最紧密，抵抗外力变形的能力最强。这一点 54 可以从图 5和图6的曲线变化规律得到闻接 的证明。 图4 牯液质舶牯度一温度变化曲壤 (稀释 比 lt 0．5) 五、粘液质的热稳定性殛精度的变化 粘液质的粘度随温度的升高雨下降，符 合一般流体的变化规律。当温度回落后，流体 粘度也恢复到初始值。这种可逆性粘度变化 说明，该样液热稳定性尚好 ，未发生热分解反 应。同样，山药粘藏质在 60C以下t有良好的 热稳定性，60℃时加热 120面n，粘藏质的粘 度未产生不可逆性下降 当加热温度高于 65U时，冷却后的样品粘度比加热前有所降 低．出现了可逆性粘度下降，说明多糖一蛋白 复合体开始分解。 1· ^ · 1· 1· 颦 0． 0． 温度 (℃) 图5 不同加热温度下牯度的不可逆下降曲线 (加热时阃 30min) 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵T * Fcxxt and Fermentation Industries 1995 No．3 _帖腰(Pa-s) 线 图6 在不同加热时间的粘度不可逆下降曲线 (温度 90C) 图 5和 图6是山药粘液质在一定温度下 加热一定时间后产生的粘度不可逆性降低规 律曲线 。 由图 5可知，对于 pH值分别为6．3，8．9 和10．0的粘液质来说，其各 自的热分解温度 分别出现在 65 C，75C和 70"C。说明热稳定 性是 pH8．9~pill0．0>oH6．3。由图 6也得 知，pH6、3的样液在 90C加热 40rain后，不 再产生粘度不可逆性下降。此后保持一个恒 定粘 度值 ，说 明粘液质 已分解完 毕 但对 oH8．9的样液来说 ，需要加热 70rain，才能使 粘度不再下降一一粘液质分解终点。由此可 以说 明，粘液质在 pH8．9时 的热 稳定性最 好 ，而越偏离此 pH值，热稳定性越差。经测 定 ，pH8．9和 pH6．3的粘液溶液，其未加热前 的粘度 啦 和 慨 3分别为 1．32和 1．23Pa · s(20C)，经 90C加热 30min后，再急冷至 20C测其粘度，结果 pH8．9和 pH6．3的样品 粘度分别降为 1．16Pa·S和 0．85Pa·S。两 种样 品在此加热条件下 的粘度最低值 1’ 和 3分别为 0．82Pa·S和 0．80Pa·S 由此可得到两种 样品在 90 C加热 30rain的 粘 度不可逆下降率，或粘液质分解率 AP|lB。 和 A 3： Ap|lB g= ( 9— 1． 16)／( g一 1’ ． 9) 一 0．32 ． 3一 ( ．3— 0． 85)／( 3— 1’ ． 3) 一 0．81 由此可见，在相 同加热条件下，pH6．3的 样 品粘液质分解 率为 pH8．9样 品的 2．53 倍。从保护粘液质稳定性考虑 ，应当将山药浆 液调至徽碱性并尽量接近 pH8．9。反之 ，如果 希望加速山药粘液质的分解，则应在提高加 热温度(见凰 5)的同时，谓粘液质到 pH6．0 -- 6．3，或者更低一些。 综上所述，山药粘液质是一种非牛顿流 体。在本实验提取的粘液质复合体中，蛋白质 占 47．55 (干基)，多糖 占5 z_45 (干基)。 该粘液质溶液在 pH8．93呈现粘度最大值+ 而且在此 pH值下的粘液质热稳定性最好， 偏离此值时加热，粘度可逆性下降明显，粘液 质分解 其分解率或粘度可逆性下降率随加 热温度的升高而增大(但在 60"C以下不发生 分解反应，投有粘度可逆下降现象)；并随着 高温下加热时间的延长而增大。90 C下加热 40min可使分解反应完全 温度升高时，牯液 质的粘度下降；浓度降低时，粘度也随之减 小。但在 50 c以上的较高温度下，浓度变化 对其粘度影响不大。在该粘液质复合体中，蛋 白质的等电点为 pH4．6。以上是对山药粘液 质的初步研究，对于其化学结合形式、组成及 热稳定性还有待进一步研究。 参 考 文 献 [1]中国预防医学科 学院编 ：《食品成分表，、人 民卫生出版社tl 991；l0 [2]全 国中草 药汇编编 写组 ：《全 国中草药忙 编》，人民卫生出版社。1975：10g [3]张伯熙等：《植物研究资料汇编》t1981 [4]贾士奇等：中国中药杂志，1991、16(6)：360 [5]《神农本草经》t第一版，中国古籍出版社． L L L 札 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业》 Food and F~ mfion Industries 1995 No．3 1982：49 [6]Tomoda n a1．：cben Pharm叫 l-．1 981 29：3256 [7]吴寿全等 ：中草药，1992，23(10) 552 [8]嘶 n0H n a1．{Planm ，1988，153(3) 168 [9]Prema et aI．：Indian J．Bicchem Biophys． 1978，15(5)：423 [101Gohda R． a1．}Chem．Pharm Bul1．·1988， 36：2790 [11]黄伟坤等：《食品检验与分析》，轻工业 出版 社 ．1989：51 A Study on the Rheological Properties of Mucilage 0f Rhizom 口Dioscoreae Wang Changqing (Depamnent of Bido~ ，Slmn UnivercAty，Taiyuan，030006) A~ TRAL--'r Inthis paper，thed∞ lo cal propertiesofMucilage 0f s wasinvestiga~d．The e】【 peTirnen在d resuhs showed that the mucilage helots tO non—Newton fluid．m protein，polysacchari~， water and fat in the muciL＆罾e is 1．36 ，1．5o ，96．57 and 0．06％ respectively． Kew w0I i 凡 日棚 工 饩 ．～ ci 维普资讯 http://www.cqvip.com