燕麦热处理方式及提取条件对β-D-葡聚糖特性的影响

《Journal of Cereal Science》：Impact of groat heat treatment and varying extraction conditions on oat β-D-glucan characteristics

燕麦β-D-葡萄糖回收率、分子量分布及粘度受工业热处理和提取条件显著影响，热处理导致酶活性降低，βG分子量升高且粘度增加，钙离子可交联非热处理样品的低分子量βG。

　　

Ines Pynket | Frederik Janssen | Olivia Zehnder-Wyss | Laura Nystr?m | Christophe M. Courtin | Arno G.B. Wouters

鲁汶大学食品化学与生物化学实验室及鲁汶食品科学与营养研究中心（LFoRCe），微生物与分子系统系，Kasteelpark Arenberg 20，3000 鲁汶，比利时

摘要

可提取的燕麦β-葡聚糖（βG）在（半）液态食品中具有功能和营养价值，例如基于燕麦的乳制品替代品。然而，燕麦βG提取物的特性可能受到提取条件以及通常应用于燕麦粒的工业热处理的影响。本研究系统地探讨了工业热处理、提取pH值（3.0-9.0）和提取介质中的钙离子（Ca²⁺（0.01-2.00 mM CaCl₂）对燕麦βG回收率、重均分子量（Mw）和提取物粘度的影响。无论提取介质如何，经过工业热处理的燕麦粒提取物中的βG含量较低（回收率为21-25%），分子量较高（1,065-1,788 kDa），且粘度也更高（3.1-4.1 mPa·s），而非热处理燕麦粒提取物的βG回收率为44-62%，分子量为42-100 kDa，粘度为1.2-1.3 mPa·s。这部分是由于热处理燕麦粒在提取过程中β-葡聚糖酶活性较低所致。对于非热处理燕麦粒，β-葡聚糖酶活性在pH 3.0时最低（0.3 U/g dm），而在pH 6.5和pH 9.0时最高（分别为2.7-2.8 U/g dm）。值得注意的是，Ca²⁺可以通过与负电荷的磷酸基团相互作用，使非热处理燕麦粒中提取的低分子量β-葡聚糖发生交联。总之，工业热处理显著改变了燕麦βG的回收率、分子量和提取物粘度，这很可能会影响其在食品中的功能和营养价值。然而，这还需要进一步研究，同时也需要探讨此处观察到的效应背后的机制。

章节摘录

引言

当前从动物性食品向植物性食品的转变为增加膳食纤维摄入提供了机会，因为植物通常含有比动物性产品更高的纤维含量（Nishida等人，2004年）。燕麦粒（Avena sativa L.）是一种有前景的原材料，可用于植物性食品，因为它们含有丰富的可水相提取的蛋白质和膳食纤维（Maina等人，2021年；Pynket等人，2024年）。

材料

一批燕麦混合物由2020年在芬兰收获的去壳燕麦品种组成，部分为原始状态（NHT燕麦粒，含水量13.0%），部分经过工业热处理（IHT燕麦粒，含水量10.5%），由Maselis N.V.（比利时Roeselare）提供。虽然未透露具体的工业热处理工艺条件，但该工艺旨在使过氧化物酶活性降至零。燕麦粒储存在-20°C环境中。

己烷来自Chem-Lab Analytical公司

β-葡聚糖的回收率

在本研究中，DOW_NHT和DOW_IHT中的βG含量分别为4.5 ± 0.4%和5.3 ± 0.4%（P > 0.05）。图2显示了提取pH值（3.0-9.0）对DOW_NHT和DOW_IHT中βGR_70%的影响，以及在pH 3.0和9.0时这些样品的βGR_90%。在70% v/v乙醇条件下进行沉淀是相应Megazyme程序（AACC方法32-23.01）中的标准化步骤。对于pH 3.0和9.0的样品，还额外进行了90% v/v乙醇条件下的沉淀处理。

β-葡聚糖酶活性对燕麦提取物中β-葡聚糖回收率、分子量分布和粘度的影响

我们假设内源性β-葡聚糖酶活性（受燕麦粒热处理和提取pH值的影响）与βG回收率、分子量和提取物粘度之间存在关联。讨论将首先集中在DOW_NHT样本上，该样本的酶活性不受燕麦粒热处理的影响，以及提取pH值对其的影响。

对于DOW_NHT，在酸性pH值下βGR_70%最高，而在中性或碱性pH值下较低（图2）。

结论

燕麦粒通常会经过工业热处理以防止变质。研究发现，这种热处理显著改变了不同提取条件下获得的燕麦提取物中的βG回收率、分子量分布和粘度。与DOW_NHT提取物相比，DOW_IHT提取物中的βG含量较低，但分子量较高，且粘度较高。这些差异是由于工业热处理（i）消除了或至少显著降低了β-葡聚糖酶的活性。

关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本文档时，作者使用了ChatGPT来提高手稿的可读性和语言表达。使用该工具/服务后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。

CRediT作者贡献声明

Laura Nystr?m：写作——审阅与编辑、资源管理、方法学。Olivia Zehnder-Wyss：写作——审阅与编辑、方法学、数据分析。Frederik Janssen：写作——审阅与编辑、验证、监督、项目管理、方法学、概念构思。Arno G.B. Wouters：写作——审阅与编辑、验证、监督、资源管理、项目管理、方法学、资金获取、概念构思。Christophe M. Courtin：写作——审阅与编辑、监督。

未引用的参考文献

Gan?mann和Vorwerck，1995年。

数据可用性

关于燕麦粒热处理和不同提取条件对燕麦β-葡聚糖特性的影响的数据可复制：https://doi.org/10.48804/2FJMSI

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

Frederik Janssen感谢弗兰德斯研究基金会（FWO Vlaanderen，布鲁塞尔，比利时）提供的博士后奖学金（资助编号1224123N）。同时感谢FWO Vlaanderen为研究项目G049824N提供的资金支持。Olivia Zehnder-Wyss和Laura Nystr?m感谢Nadja Steiger和Dr. Samy Boulos在分子量分析方面的帮助。