賀菊萍，盧 玲

(徐州工程學(xué)院食品工程學(xué)院，江蘇徐州221008)

金針菇多糖螯合微量元素鋅的研究

賀菊萍，盧 玲

(徐州工程學(xué)院食品工程學(xué)院，江蘇徐州221008)

對金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的螯合工藝進行了研究，探討了Zn(Ⅱ)初始質(zhì)量濃度、金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的質(zhì)量比、鰲合時間和溶液的pH各因素對螯合性能的影響;通過正交實驗，以金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的螯合率為考察指標(biāo)，優(yōu)選出最佳螯合工藝為:Zn(Ⅱ)初始質(zhì)量濃度為6g/L，金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的質(zhì)量比為6∶1，鰲合時間為10h，pH為4。紅外光譜研究顯示，金針菇多糖與Zn(Ⅱ)發(fā)生了配位作用。

金針菇多糖，螯合，Zn(Ⅱ)，F(xiàn)T-IR

1.1 材料與儀器

新鮮金針菇 購于徐州銅山區(qū)農(nóng)貿(mào)市場;其他實驗試劑 均為國產(chǎn)分析純。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海申生科技有限公司;723C可見分光光度計 上海欣茂儀器有限公司;LG·J·15型冷凍干燥機 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠;TAS-990型原子吸收分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;IR-560傅立葉紅外光譜儀 美國 Nicolet magna公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 金針菇多糖提取與含量測定 參考徐亞杰［6］水提醇沉法：稱取5.00g金針菇干粉，用150mL乙酸乙酯在溫度80℃回流2h，去脂，抽濾后，固體殘渣加入350mL蒸餾水，混勻后，在溫度70℃恒溫水浴鍋中浸提4h，在轉(zhuǎn)速4800r/min下，離心5min，收集上清液。采用sevag法［14］，將提取液與等體積4∶1氯仿正丁醇混合液混合，振蕩30min，過夜去蛋白，用分液漏斗分液后，收集上液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮至100mL，用1倍的體積分數(shù)為95%的乙醇沉淀多糖，離心，上清液用2倍的體積分數(shù)為95%的乙醇沉淀多糖，離心，將收集得到的各級組分多糖經(jīng)過冷凍干燥，置于干燥玻璃瓶中，4℃保存。參照文獻［6］，測定金針菇中多糖的含量。

螯合率A(%)=［(C0-C)/C0］×100%

式中：C0和C分別為吸附前和吸附后溶液中Zn(Ⅱ)的質(zhì)量濃度(g/L)。

1.2.3 金針菇多糖螯合Zn(Ⅱ)最佳工藝研究 根據(jù)金針菇多糖與Zn(Ⅱ)螯合的主要影響因素，即螯合時間、金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的質(zhì)量比、鋅離子的初始質(zhì)量濃度、pH等做單因素實驗。實驗中的Zn(Ⅱ)溶液的pH用稀酸或稀氨水調(diào)節(jié)。根據(jù)單因素實驗結(jié)果，選取金針菇多糖與鋅離子的螯合時間、金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的質(zhì)量比、鋅離子的初始質(zhì)量濃度、pH為金針菇多糖與鋅離子螯合的主要參考因素，以螯合率為考察指標(biāo)，采用L9(34)正交實驗優(yōu)選螯合工藝。

1.2.4 螯合效果檢驗 采用原子吸收光譜分析法［7］測定螯合物中鋅含量;采用傅立葉紅外光譜分析螯合效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 金針菇中多糖的含量測定

檢測得出金針菇提取物中多糖的含量為66.7%。

2.2 金針菇多糖螯合鋅的最佳工藝的選擇

2.2.1 金針菇多糖對不同鋅鹽的螯合能力 由表1可知，不同陰離子對金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的螯合有很大的影響，二價陰離子的鋅鹽高于一價陰離子的鋅鹽，ZnCl2與多糖的螯合率比較低，可能是氯離子的離子半徑較大，不利于葡聚糖活性配位基團的配位反應(yīng)造成的。金針菇多糖對ZnSO4·7H2O中的Zn(Ⅱ)的螯合能力最強，達到了88.53%;因此，本實驗選用ZnSO4·7H2O與金針菇多糖進行螯合。

表1 金針菇多糖對不同鋅鹽的螯合率

2.2.2 單因素對螯合的影響

2.水深 池塘養(yǎng)鱉普遍的水深為1～2m。山塘水庫的水深一般在5m以上，因此，山塘水庫水深的要求不應(yīng)太苛刻，只是要求淺水區(qū)面積要占有一定的比例，需要有一定面積的淺灘，淺灘面積越大越好。

2.2.2.1 不同螯合時間對螯合率的影響 由圖1中知，在1～10h時，螯合率隨時間的延長而增加，10h時達到最大值，10h后開始下降，考慮到工藝的簡潔性，故選取最佳鰲合時間為10h。

2.2.2.2 不同鋅離子初始質(zhì)量濃度對螯合率的影響 由圖2可知，螯合率隨鋅離子初始質(zhì)量濃度增加而增加，在4g/L時增加緩慢，考慮到成本的節(jié)約，故選取4g/L的鋅離子初始質(zhì)量濃度進行進一步實驗。

2.2.2.3 不同質(zhì)量比對螯合率的影響 由圖3可知，螯合率在5∶1時達到最大值，此時螯合率為87.78%，故金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的最佳質(zhì)量比為5∶1。

圖1 不同螯合時間對螯合率的影響

圖2 不同鋅離子初始質(zhì)量濃度對螯合率的影響

圖3 不同質(zhì)量比對螯合率的影響

2.2.2.4 不同pH對螯合率的影響 由圖4可知，在pH為1、2時螯合率很低，隨著pH的增大，螯合率陡然增大，在pH為6時達到最大值，此時螯合率為86.15%，pH再增加時，螯合率減少并產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀。

圖4 不同pH對螯合率的影響

2.2.3 螯合工藝的正交實驗 為了確定螯合的最佳條件，將影響反應(yīng)的4個因素列入正交實驗，結(jié)果見表2和表3。

表2 正交實驗因素水平表

表3 螯合正交實驗結(jié)果

從表3中可知，以極差R的大小確定最佳工藝，影響金針菇多糖與Zn(Ⅱ)螯合因素的主次順序為B＞A＞C＞D。分析最佳為A2B3C3D1，故最佳螯合工藝為Zn(Ⅱ)鰲合時間為10h，初始質(zhì)量濃度為6g/L，金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的質(zhì)量比為6∶1，pH為4，此條件下螯合率為91.29%。

2.3 螯合物的紅外光譜分析

鋅類物質(zhì)若與金針菇多糖發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，多糖分子中的羥基(-OH)的伸縮振動吸收峰(3300～3450cm-1)和其變角振動(1000～1100cm-1)會發(fā)生紅移現(xiàn)象，由于KBr壓片中水分的影響，實驗選用羥基變角振動吸收峰的變化作為依據(jù)來考察樣品多糖的螯合情況。

從圖5可以看出，多糖與鋅類物質(zhì)發(fā)生作用后，醇沉產(chǎn)物的羥基變角振動峰(1000～1100cm-1)與原樣相比均出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象(相差約20cm-1左右)，因此可初步判斷加入鋅類物質(zhì)后，多糖發(fā)生了螯合反應(yīng)。

3 結(jié)論

利用金針菇多糖對Zn(Ⅱ)進行螯合，研究發(fā)現(xiàn)，金針菇多糖對ZnSO4·7H2O中的Zn(Ⅱ)的螯合能力最強，其最佳工藝為：Zn(Ⅱ)初始質(zhì)量濃度為6g/L，金針菇多糖與Zn(Ⅱ)的質(zhì)量比為6∶1，鰲合時間為10h，pH為4。紅外光譜研究顯示，金針菇多糖中的-OH與Zn(Ⅱ)發(fā)生了配位反應(yīng)。

圖5 金針菇多糖紅外光譜分析注：A：未螯合鋅;B：螯合鋅。

［1］白木，子蔭.鋅在人體中的吸收和代謝［J］.有色金屬，2002 (2):77.

［2］周止敬.鋅是生命之花［J］.家庭中醫(yī)藥，1999(8):49.

［3］謝晨，高向東.富鍺金針菇多糖空間結(jié)構(gòu)和與生物活性關(guān)系的研究［J］.中國藥科大學(xué)學(xué)報，2004，35(6):576-580.

［4］黃曉佳，王愛勤.殼聚糖對Zn2+的吸附性能研究［J］.離子交換與吸附，2000，16(1):60-65.

［5］李公斌，王振宇.黑木耳多糖與Zn(Ⅱ)螯合物的制備工藝及紅外光譜分析［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，34(3):65-66，89.

［6］徐亞杰，寧波.金針菇多糖的提取及含量測定［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2007(9):70-71.

［7］朱明華.儀器分析［M］.北京:高等教育出版社，2000: 248-250.

Study on the chelation of flammulina velutipes polysaccharides with Zn(Ⅱ)

HE Ju-ping，LU Ling
(Food Department of Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221008，China)

The effects of ratio of flammulina velutipes polysaccharides(FVP)to Zn(Ⅱ)，initial concentration of Zn (Ⅱ)，ratio to FVP and Zn(Ⅱ)，chelation time and pH value on the preparation of FVP-Zn(Ⅱ)were studied by orthogonal test aiming to discuss the optimized chelation technology of FVP-Zn(Ⅱ).With chelation ratio as the main index，the optimized preparation conditions for FVP-Zn were obtained as initial concentration of Zn(Ⅱ)6g/L，the proportion of FVP to zinc 6∶1，the chelation time 10h and pH of Zn(Ⅱ)solution 4.The FVP-Zn complex formation was also proved by IR spectrum.

flammulina velutipes polysaccharide;chelation;Zn(Ⅱ);FT-IR spectrum

TS255.1

B

1002-0306(2011)12-0301-03

微量元素鋅是一種生命元素，在人體內(nèi)的含量僅次于鐵，位居第二位［1］。鋅是人體生長發(fā)育、生殖遺傳、免疫內(nèi)分泌、神經(jīng)、體液等重要生理過程中必不可少的物質(zhì)，缺鋅會對人體的各系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，所以鋅被人們譽為“生命之花”［2］。第三代微量元素螯合物，在20世紀(jì)70年代首先由美國ALBICN生物實驗室研制成功。我國從20世紀(jì)80年代開始了對氨基酸微量元素螯合物的研究和應(yīng)用，并取得較大的進展。它的特點是穩(wěn)定、高效、毒性小，在腸道內(nèi)易于消化吸收，有利于提高動物生產(chǎn)性能，防治微量元素缺乏癥，提高機體免疫力，并且有益于飼料中營養(yǎng)組分的利用，還兼有氨基酸強化劑的作用。金屬離子鋅與D-氨基葡萄糖、殼聚糖、黑木耳多糖的螯合已有研究［3-5］，但是其與金針菇多糖的螯合研究還未見報道。本實驗利用金針菇為原料，經(jīng)熱水抽提法制得金針菇多糖，主要研究金針菇多糖與不同鋅鹽的熬合能力，以及螯合時間、質(zhì)量比、Zn(II)初始質(zhì)量濃度對金針菇多糖與Zn(II)螯合的影響，采用正交實驗確定最佳螯合參數(shù)，并通過傅立葉紅外光譜對螯合產(chǎn)物進行分析。

1 材料與方法

2011-01-18

賀菊萍(1979-)，女，講師，研究方向:食品生物技術(shù)。