对农业废弃物检测，植物纤维中的戊聚糖含量如何测定？

戊聚糖广泛存在于麸皮、秸秆等农业废弃物中，而我国每年产生的近百亿吨农业废弃物，大都因为没有有效提取利用这些废弃物中活性成分，而造成大规模的资源浪费。此外，对于这些农业废弃物，一般采用的是浅层粗放形式进行处理，由此造成的环境污染问题也十分严峻。如何开发这些农业废弃物中戊聚糖，进行产业化应用，就成为很多研究机构研发讨论的重点课题。

戊聚糖是植物纤维原料检测中的非淀粉多糖之一，在谷物加工过程，也是影响产品品质的重要功能性成分。在生理功能上，戊聚糖具有润肠通便、降血糖、降血脂、增强免疫、减肥和降低结肠癌风险等作用，尤其是在对肠道菌群中相关水解酶的代谢起到抑制作用，所以戊聚糖可以发展成为慢发酵型潜在益生元，在保健功效上具有一定研究价值，此外戊聚糖还作为增稠剂和保湿剂，应用在冰淇淋、饮料、调味品、乳制品等食品行业。

一、需求背景

现有标准大多都是针对动物饲料、酒、纸浆及谷物中戊聚糖含量的测定，而对于植物源产品中戊聚糖含量测定的国家标准尚未制定。百检在了解了市场当前含戊聚糖成分的植物源产品情况，系统分析了国内外戊聚糖含量测定实验方法，并对相关的标准和方法进行了收集整理，制定了以下方案。

二、资料收集

经过我们对资料收集及调查研究发现，从戊聚糖自生产以来，在国外方面美国分析化学家协会AOAC 就推出动物饲料中戊聚糖含量的测定方法(AOAC 920.41)，随后又推出了酒中戊聚糖含量的测定方法(AOAC 920.71)， 美国 TAPPI、加拿大 CPPA造纸协会也推出了纸浆中戊聚糖含量检测标准。我们国内的标准主要为 NY/T2335-2013 谷物中戊聚糖的测定 分光光度法。检测方法的选择是研究戊聚糖含量的先决条件， 其精准程度也直接影响戊聚糖检测结果的可靠性，因此我们也查找相关方面的学术研究和论文，*终得出以下两种方法

三、检测方法的选择

1、色谱法：色谱法有液相色谱法、气相色谱法和阴离子交换色谱法， 其基本原理是先将聚糖水解成单糖， 气相色谱法还要将水解的单糖进行衍生化，制备成挥发性的单糖衍生物， 然后通过分离和检测装置测定各种单糖的浓度。 色谱法测量精度高， 特别是阴离子交换色谱法已广泛用于测量植物原料和纸浆中的各种单糖含量， 但由于色谱仪价格昂贵，所以检测成本较高，这也是为什么该研究院找到我们检测的原因之一。

2、比色法： 比色法有二羟基甲苯-三氯化铁分光光度法、苯胺醋酸溶液分光光度法和间苯三酚分光光度法等方法， 比色法的基本原理是将聚戊糖水解成单糖， 然后进一步脱水生成糠醛， 糠醛再与显色剂作用形成有色物质， 通过分光光度计测定特定波长下的吸光强度， 再通过标准曲线计算出聚戊糖的含量。

经过比对，我们决定对植物源产品进行酶解后，以盐酸羟胺，吡啶和醋酸酐为衍生试剂进行样品衍生，以气质联用仪为检测设备进行测定。在对酶解和水解方案的选择和衍生方法确定，我们也对酸解和酶解方案进行了对比实验，结果显示，酶解方案的稳定性优于酸解，同时在样本保存方面，酶解方案更优，因此选择酶解方案作为样本前处理法。实验并也对衍生方法和衍生条件进行优化。经过对各个重点环节进行多次实验，*终确定*优方案。

四、主要试验步骤

1.试验设计

试验设计分成平行试验和空白实验。平行试验的所有样品平行做两份试验。空白实验不加试样，用于衍生化试验。每批样品（少于20个）或每20个样品做一个空白试验

2.酶解

准确量取液态样品0.5mL，或称取固态样品50mg于25mL的蒸馏水（pH=6.0）中，搅拌至完全溶解。称取6.0mg木聚糖酶，溶解于5mL蒸馏水中，待酶溶解后加入到戊聚糖样品溶液，40℃水浴加热振荡反应50min。样品冷冻干燥，待衍生。

3.衍生化

待衍生物加入10.0 mg盐酸羟胺，0.5 mL吡啶，振荡溶解，移入烘箱，90℃反应30 min，取出冷却至室温。加入0.5 mL醋酸酐，于90℃烘箱反应30 min。衍生化后溶液加入甲醇定容，溶液摇匀后过有机滤膜，滤液待上机测定。

4.测定及绘制曲线

采用逐级减少的方法称取阿拉伯糖和木糖单糖，并进行衍生化实验。衍生化后溶液用于气相色谱—质谱联用仪进行定量分析。根据所用气相色谱—质谱联用仪的性能及待测试样的实际情况选择*佳的测试条件测定衍生化后溶液，取样品衍生溶液1μ L注入气相色谱质谱联用仪中，记录总离子流质谱图和选择离子质谱图，对定量选择离子进行峰面积积分，外标法定量。以峰面积A为纵坐标，相应浓度c为横坐标，绘制标准工作曲线，每次都应该使用已知的校准化合物对仪器进行*优化处理，使仪器的灵敏度、稳定性和分离效果处于*佳状态。

植物纤维性废弃物是农业生产和再生产环节中产生的重要资源，通过研发提取得到的戊聚糖也有一定的经济价值，相关生产技术已经存在，缺点就是标准尚未出台，没有形成大规模的发展，如果能够通过检测分析，建立起足够的技术支撑，促进行业提质增效，既能增加农民收入，也有利于资源合理利用，促进农村生态环境的健康发展。