燕麦β-葡聚糖检测方法的优化与构建

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燕麦β-葡聚糖是由β-1,3键和β-1,4键混合连接D-吡喃葡萄糖而成的均一线性多糖,在食品等领域广为应用,是燕麦发挥良好水溶性和降糖降脂功能的主要成分。目前β-葡聚糖的检测方法存在着价格昂贵、操作繁琐、耗时长等问题,因此开发准确、快速、经济的检测方法对于燕麦产业来说十分重要。本研究以不同品种燕麦为对象,分别根据溶剂保持能力、近红外光谱技术、以及荧光增白剂Calcofluor,研究与开发了三种燕麦β-葡聚糖含量检测方法,并以酶法(试剂盒方法)为标准进行对比,为燕麦加工、新产品开发、品种选育等提供指导。具体研究结果如下:(1)与小麦粉的溶剂保持能力(SRC)不同,燕麦粉四种常规溶剂SRC和氯化钙SRC与燕麦中蛋白质、淀粉和脂肪含量均不相关,与燕麦β-葡聚糖含量均呈显著相关(p<0.05),其中β-葡聚糖含量与氯化钙SRC呈极显著相关(r=0.615,p<0.01);燕麦β-葡聚糖的分子量与氯化钙SRC显著相关(r=0.366,p<0.05),与水SRC呈极显著相关(r=0.735,p<0.01)。通过多元逐步回归分析建立了燕麦中β-葡聚糖含量、分子量的预测方程。(2)基于近红外光谱技术和神经网络模型建立了燕麦β-葡聚糖含量预测模型。对近红外原始光谱进行平滑、标准多元散射校正和一阶导数处理,采用马氏距离剔除异常样本,采用主成分分析对近红外光谱信息进行简化,共提取到12个因子,可以累积解释99%的光谱信息。采用神经网络建立燕麦β-葡聚糖含量预测模型,模型结构为[12,7,1]。随机将样本分为训练集(70%)、验证集(15%)、和测试集(15%),模型整体决定系数为0.858。(3)研究了溶液离子强度,样品淀粉和蛋白质含量,以及β-葡聚糖分子量对荧光检测的影响,系统评价荧光法检测燕麦β-葡聚糖含量的精密度与准确度。随着溶液离子强度增加,其荧光检测强度也增大;燕麦淀粉和蛋白质对荧光强度并无明显影响;β-葡聚糖分子量会对荧光强度有轻微影响,其分子量较低时,荧光检测强度有轻微下降。随着β-葡聚糖分子量增加,每个β-葡聚糖结合Calcofluor分子的数量也增加。(4)以酶法(试剂盒方法)为标准,采用溶剂保持能力方法、近红外法、荧光法检测了 8个不同品种燕麦的β-葡聚糖含量,三种方法检测结果与酶法检测结果均呈显著正相关,其中荧光法与酶法的相关性最高(r=0.996,p<0.01),近红外光谱法与酶法的相关系数为0.843(p<0.01),溶剂保持能力法与酶法的相关性最低(r=0.796,p<0.01)。根据三种方法各自的检测步骤和效率,溶剂保持能力方法适用于燕麦粉β-葡聚糖含量的初步筛选,近红外光谱法适用于燕麦样本量较大时的批量检测,荧光法可应用于对β-葡聚糖含量准确度要求较高的测试。
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