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        微波法提取牛蒡多糖的工藝研究

        2010-07-09 13:00:18呂俊梅朱建飛唐春紅
        湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010年13期
        關(guān)鍵詞:牛蒡液固比微波

        呂俊梅 ,朱建飛 ,李 宏 ,陳 崗 ,唐春紅

        (1.重慶工商大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院,綠色食品研究所,重慶 400067;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,云南 昆明 650201)

        牛蒡?qū)倬湛婆]驅(qū)?,?年生草本植物,又名東洋參。牛蒡根系的肉質(zhì)根中富含多糖、纖維素、胡蘿卜素、多酚、鈣、鐵等成分和氨基酸,具有很高的營養(yǎng)價(jià)值和較廣泛的藥理活性[1]。藥理學(xué)研究證明牛蒡有抗腫瘤、抗糖尿病、抗炎、抗病毒、抗菌等作用[2]。微波法提取植物多糖相比傳統(tǒng)的熱水浸提法,具有提取快速、溶劑用量少、提取率高、成本低、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),是天然產(chǎn)物提取中一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)[3]。多糖是牛蒡中的一種功能成分。筆者考察微波功率、微波處理時(shí)間、液固比3個(gè)因素對(duì)牛蒡多糖提取率的影響,并采用正交試驗(yàn)法確定最佳工藝條件,以期為食品、醫(yī)藥工業(yè)中生產(chǎn)牛蒡多糖提供實(shí)驗(yàn)科學(xué)依據(jù)。

        1 材料和方法

        1.1 材料與設(shè)備

        試驗(yàn)材料:牛蒡購自重慶市超市;葡糖糖、無水乙醇、苯酚、硫酸均為分析純。試驗(yàn)設(shè)備:G8023YSL-V1型微波爐,SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵,TDZ5-WS多管架自動(dòng)平衡離心機(jī),721型分光光度計(jì)等。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 提取方法 牛蒡→洗凈→去皮→切塊→烘干→打碎→過篩(40目)→微波提取→抽濾→加3倍體積無水乙醇沉淀→離心→棄上清液→干燥→粗多糖制品。

        1.2.2 多糖測定 多糖含量測定采用改進(jìn)的苯酚-硫酸法[6]。多糖得率按如下公式計(jì)算:

        1.2.3 牛蒡中水溶性多糖提取的單因素試驗(yàn) (1)微波功率對(duì)多糖提取率的影響。取過篩的牛蒡粉15份,每份 1.00 g,取液固比為 20∶1,即加入20 mL水作為浸提劑,在微波功率分別為20、40、60、80、100 W條件下處理2 min,測浸提液中多糖含量。

        (2)提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響。取過篩的牛蒡粉1.00 g,取液固比為20∶1,即加入20 mL水作為浸提劑,在微波功率為60 W的條件下分別處理 0.5、1、2、3、4 min,測浸提液中多糖含量。

        (3)液固比對(duì)多糖提取率的影響。取過篩的牛蒡粉 1.00 g,分別取液固比為 10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1的水作為浸提劑,在微波功率為60 W的條件下處理2 min,測浸提液中多糖含量。

        1.2.4 牛蒡中水溶性多糖提取的正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,確定正交試驗(yàn)的因素和水平(表1)。通過極差分析和方差分析得到牛蒡多糖的優(yōu)化工藝條件。

        表1 微波提取牛蒡多糖正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9(33)

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        使用SAS 8.01軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

        2.1.1 微波功率對(duì)牛蒡多糖提取率的影響 從不同微波功率對(duì)多糖提取率的影響(圖1)可看出,在微波處理時(shí)間和液固比一致的情況下,隨著微波功率的不斷增大,多糖提取率也隨之升高;當(dāng)微波功率達(dá)60 W時(shí),多糖提取率達(dá)到最高;當(dāng)繼續(xù)增加微波功率時(shí),多糖提取率顯著下降,可能是由于微波功率過高會(huì)導(dǎo)致牛蒡多糖降解[7]。

        圖1 不同微波功率對(duì)多糖提取率的影響

        2.1.2 微波處理時(shí)間對(duì)牛蒡多糖提取率的影響從不同微波處理時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響結(jié)果(圖2)可看出,微波處理時(shí)間對(duì)牛蒡多糖提取率的影響也較為顯著。在微波功率和液固比一致的情況下,微波處理時(shí)間低于2 min時(shí),隨著微波提取時(shí)間的增加,多糖提取率也隨之升高;當(dāng)微波提取時(shí)間為2 min時(shí)多糖提取率達(dá)到極大值;超過2 min,多糖提取率也顯著下降,原因可能是微波作用時(shí)間過長導(dǎo)致多糖降解[8]。

        圖2 不同微波處理時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

        2.1.3 液固比對(duì)牛蒡多糖提取率的影響 從不同液固比對(duì)多糖提取率的影響結(jié)果(圖3)可看出,在一致的微波功率和相同的微波提取時(shí)間下,在液固比低于30∶1時(shí),隨著液固比的增加,多糖提取率也隨之升高;當(dāng)液固比達(dá)到30∶1的時(shí)候,提取率達(dá)到極大值;之后隨著液固比的升高,提取率逐漸下降。這可能是由于水分太多,相同的功率和時(shí)間條件下,經(jīng)處理的牛蒡由于溫度不夠,多糖未充分溶解于提取液中。

        圖3 不同液固比對(duì)多糖提取率的影響

        2.2 牛蒡中水溶性多糖提取的正交試驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果,以微波功率、處理時(shí)間、浸提液固比為考察因素,進(jìn)行了三因素三水平L9(33)正交實(shí)驗(yàn)(如表1所示)。按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件提取牛蒡多糖,微波提取牛蒡多糖的正交試驗(yàn)結(jié)果、各因素的方差分析結(jié)果分別如表3所示。

        由極差分析結(jié)果(表2)可知,各因子對(duì)浸提效果影響的大小順序?yàn)椋何⒉üβ剩ˋ)>提取時(shí)間(B)>液固比(C),各因素水平的最佳組合為A3B2C3,即微波提取牛蒡多糖的優(yōu)化工藝條件為:微波功率80 W,微波提取時(shí)間2 min,液固比40∶1。由表3各因素的方差分析結(jié)果可知,微波功率和微波處理時(shí)間對(duì)牛蒡多糖提取率有極顯著影響,而液固比沒有顯著影響。對(duì)正交試驗(yàn)得到的優(yōu)化工藝進(jìn)行驗(yàn)證,得到牛蒡多糖實(shí)際提取率為24.4%。

        表2 微波提取牛蒡多糖的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        表3 正交試驗(yàn)各因素的方差分析

        3 結(jié)論與討論

        本研究通過對(duì)影響牛蒡中多糖得率的多種因素進(jìn)行優(yōu)選,對(duì)于后續(xù)大量制備牛蒡粗多糖具有重要的參考價(jià)值。研究表明,微波提取牛蒡中水溶性多糖的最佳提取工藝條件為:在微波功率80 W下,40∶1的液料比浸提2 min,多糖得率為24.4%,高于董玉瑋等[4]采用酶法提取牛蒡多糖的得率(12.40%),低于羅巔輝采用超聲法提取牛蒡多糖的得率(59.5%)。但牛蒡的品種不同,其多糖的含量也會(huì)有差異。以微波法提取多糖,提取時(shí)間明顯縮短,生產(chǎn)效率大大提高,對(duì)于牛蒡多糖提取工藝的改進(jìn)具有重要意義。

        [1]高祀亮,混 旭,袁 瑾.菊科植物牛蒡營養(yǎng)成分分析[J].氨基酸和生物資源,2009,31(3):23-24.

        [2]姚 欣,常 禹,劉 淼,等.道地藥材牛蒡子特性與生態(tài)因子的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,(11):18-21.

        [3]劉恒宇,袁金田,孫國峰,等.微波法提取龍膽多糖的工藝研究[J].中藥材,2007,30(12),1605-160.

        [4]董玉瑋,苗敬芝,曹澤虹,等.不同工藝條件對(duì)酶法提取牛蒡多糖的影響[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2007,22(12):20-23.

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