甘露聚糖是位于酵母细胞壁外层的一种多糖,其结构非常复杂, 相对分子量为 20 000~200 000。酵母甘露糖蛋白为小球状, 分子的主链为 α -1,6- 甘露聚糖, 主链上有丰富的支链,由甘露糖、甘露二糖、甘露三糖和甘露四糖组成,它们由α-1,2- 糖苷键和α -1,3- 糖苷键链接。
酵母甘露聚糖是酵母源生物饲料产品中的重要功能性成分之一, 准确测定其含量对评价饲用酵母源产品的质量非常关键。现在主要的测定方法有苯酚 - 硫酸法、蒽酮 - 硫酸法和高效液相色谱法(HPLC)等。
1.苯酚 - 硫酸法
在测定碳水化合物类的多种比色法中,苯酚 - 硫酸法是测定多聚糖、低聚糖、蛋白多糖、糖蛋白和糖脂中中性糖的最简单和最可靠的方法。苯酚 - 硫酸法方法简单,灵敏度高,无需大型仪器, 实验时基本不受蛋白质存在的影响,并且产生的颜色稳定 160 min 以上,但是其准确性和重现性受实验条件和参数(如显色反应)的影响较大,且测定的是总还原糖的含量,专一性较差。在使用苯酚 - 硫酸法测定饲用酵母甘露聚糖含量时,增加能够排除样品中其他多糖或单糖干扰的前处理步骤, 并优化苯酚浓度、酸处理浓度、反应时间、温度等参数, 这对改善苯酚 - 硫酸法的重复性和稳定性非常关键。
2.蒽酮 - 硫酸法
蒽酮 - 硫酸法也是测定碳水化合物多种比色法中最常用的技术之一,针对的检测目标是样品中所有的碳水化合物,包括淀粉、纤维素、寡糖等,即蒽酮 - 硫酸法测定的是总的还原糖,不能区分不同糖类,在测定饲用酵母甘露聚糖含量时,根据甘露聚糖水解后单糖与苯酚或蒽酮的反应特点,优化反应试剂浓度、试剂用量、反应温度和时间等;此外,考虑饲用酵母源生物饲料的产品特性,增加能够排除葡聚糖、几丁质等不可溶性多糖干扰的前处理步骤,同时应注意勿将未溶解的残渣加入到反应液中。若能充分考虑上述因素,建立适用于测定饲用酵母源生物饲料产品中甘露聚糖含量的苯酚 - 硫酸法和蒽酮 - 硫酸法是可行的。
3.HPLC
HPLC 测定饲用酵母甘露聚糖主要分为以下几个步骤:①多糖水解。将酵母甘露聚糖在酸性条件下水解为单糖——甘露糖。② 单糖衍生化。甘露聚糖水解后的甘露糖在碱性条件下能与糖类常用的衍生试剂 1- 苯基 -3- 甲基 -5- 吡唑啉酮(PMP)或对氨基苯甲酸(p -AMBA)发生定量反应 [25], 所生成的衍生物稳定、紫外吸收强 [26], 同时甘露糖标准溶液在相同条件下进行衍生化反应。③色谱分析和检测。衍生化后的样品和衍生化后的标准品溶液经 HPLC 进行分析检测,该过程中主要影响因素有色谱柱类型、流动相组成、流速等。④结果计算。根据得到的色谱数据计算样品中甘露糖的质量,再换算成甘露聚糖的含量。
HPLC 法对饲用酵母甘露聚糖的测定结果比较稳定可靠, 且根据出峰时间不同, 可同时测定饲用酵母源生物饲料产品中不同多糖(如甘露聚糖和 β - 葡聚糖)的含量。张相飞等建立了柱前衍生化 HPLC 测定饲用酵母培养物中甘露聚糖的方法, 将酵母培养物经均质处理使酵母细胞充分破壁后,再在72% 硫酸作用下,酵母多糖充分水解得到单糖,单糖用PMP 衍生化后, 再以 0.1 mol/L pH 5.5 乙酸铵缓冲液 : 乙腈(体积比为 70:30)为流动相洗脱,反相 C18 柱分离,流速 1.0 mL/min,用紫外检测器(波长 250 nm)检测, 结果表明,甘露聚糖含量在 1.0~100 mg/L 范围内与对应峰面积呈线性关系,添加回收率达到 96.3%~102.6%, 相对标准偏差为 2.5%, 最低检出限为 0.11 mg/L。
4.其他检测方法
除了苯酚 - 硫酸法、蒽酮 - 硫酸法和 HPLC 法,也有其他方法用来测定酵母甘露聚糖的含量。使用流式细胞仪来测定酵母中的甘露聚糖含量,通过将 6 种不同的啤酒酵母在温控生物反应器中进行机械搅拌,通过流式细胞仪基于粒径、相对粒度和荧光强度对甘露聚糖残基进行定量检测,结果发现,随着酵母浆液的搅拌,甘露聚糖不断从酵母细胞壁中释放出来,其上清液的甘露聚糖浓度和荧光强度不断增加。这表明流式细胞仪法可作为测定饲用酵母甘露聚糖含量的一种快速和可行的方法。鉴于甘露聚糖具有免疫原性,通过免疫法来特异性定量检测酵母甘露聚糖的含量。Ballous制备了 3 株酵母菌的兔抗血清,这 3 种兔抗血清均能与 3 株酵母分离出来的甘露聚糖发生抗体交叉反应,且这些交叉反应的免疫化学物质基础是由甘露聚糖独特的侧链模式决定的,利用抗原抗体反应专一性强的特点,可实现饲用酵母甘露聚糖特异性定量测定。因此,如果针对性地开发甘露聚糖免疫检测试剂盒,就能实现甘露聚糖的特异性快速检测,目前国内外尚缺乏相应的检测产品。
5、小结
目前饲用酵母甘露聚糖常用的检测方法主要是传统的苯酚 - 硫酸法和蒽酮 - 硫酸法,这 2 种方法快速、简单,但专一性和准确性较差;专一性强、准确性高、灵敏度高的 HPLC 法得到越来越多的关注和应用,但是其使用广泛性还受到一定的限制。因此,优化建立出准确性高、稳定性强、回收率高的检测饲用酵母甘露聚糖含量的方法值得不断深入探索与研究。