周愛芬，鄒華蓉

(1.浙江麗水廣播電視大學(xué)，浙江 麗水 323000;2.湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430068)

海帶(LaminariajaponicaAresch)是一種大型的褐藻，研究表明，海帶多糖具有抗癌、防癌、增強(qiáng)免疫等功能，且有預(yù)防高血壓及動(dòng)脈硬化、有助于減肥等特殊功效[1,2]。海帶多糖主要有3種，分別是褐藻膠、褐藻糖膠及褐藻淀粉。其中，褐藻膠在海帶中含量最豐富，約為19.7%，在食品工業(yè)中可以作為增稠劑、穩(wěn)定劑、澄清劑、膠凝劑、粘結(jié)劑等；褐藻糖膠是一種存在于細(xì)胞間的水溶性多糖物質(zhì)，含量一般在0.3%～1.5%；褐藻淀粉是一種細(xì)胞內(nèi)多糖，含量一般為1%左右[3]。

海帶多糖的提取工藝較多，包括熱水浸提法、堿浸提法、酸浸提法、超聲輔助浸提法、微波浸提法、酶浸提法等[4]。傳統(tǒng)純化工藝直接對(duì)提取液進(jìn)行醇沉或鈣沉，利用氯化鈣與褐藻膠作用形成褐藻酸鈣沉淀，將褐藻膠分離出來，純度不高，試劑用量大。作者在此采用膜技術(shù)純化海帶酸性提取液中褐藻膠，對(duì)純化工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

海帶，市售。洗凈風(fēng)干后，在60 ℃下干燥10 h，粉碎，即得海帶粉。

諾維信480L型中溫淀粉酶，南京林諾工貿(mào)有限公司；其它試劑均為分析純。

旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，上海衡平儀器儀表廠；膜技術(shù)設(shè)備，湖北工業(yè)大學(xué)膜技術(shù)研究所；FA-N/JA-N型電子天平，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；真空干燥箱，上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵，江蘇金壇曉陽電子儀器廠；砂芯坩堝，上海越磁電子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 海帶酸性提取液的制備

稱取適量海帶粉，調(diào)pH值為2，在浸提溫度為70 ℃、液固比為8∶1的條件下浸提2 h，用離心機(jī)離心，得到浸提液。重復(fù)浸提3次，將浸提液混合，調(diào)pH值為6.0，即得海帶酸性提取液。

1.2.2 海帶酸性提取液的膜除雜處理

取海帶酸性提取液，分別選用微濾膜(MF)和超濾膜(UF)對(duì)其進(jìn)行除雜處理，得到濾液和濃縮液。測量并計(jì)算各膜的平均膜通量、濃縮倍數(shù)、褐藻膠質(zhì)量指標(biāo)，比較分析以上數(shù)據(jù)以確定膜除雜工藝。膜的規(guī)格和工藝參數(shù)如表1所示。

表1 膜的規(guī)格及工藝參數(shù)

1.2.3 海帶酸性提取液先酶解再膜除雜處理

由于海帶酸性提取液中含有一定量的褐藻淀粉，其分子量較大，容易堵塞膜孔，在膜表面形成膠體，不利于膜運(yùn)行，因此先用淀粉酶將褐藻淀粉酶解，然后再進(jìn)行膜除雜純化。

1.2.3.1 酶解條件的確定

根據(jù)諾維信480L型中溫淀粉酶的酶解條件，選擇相應(yīng)的因素和水平，以海帶酸性提取液中葡萄糖的含量為指標(biāo)，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得到最佳酶解條件。正交實(shí)驗(yàn)的因素與水平見表2。

表2 正交實(shí)驗(yàn)的因素與水平

1.2.3.2 膜除雜處理

對(duì)淀粉酶酶解后的海帶酸性提取液再進(jìn)行膜除雜處理，方法同1.2.2。膜的規(guī)格及工藝參數(shù)見表1。

1.3 分析檢測

將待測樣品干燥成固體，分別根據(jù)GB 1976-2008[5]附錄A、附錄D、附錄E測定粘度、灰分、水不溶物。

膜瞬時(shí)通量J(L·m-2·h-1)、膜平均通量J0(L·m-2·h-1)、膜濃縮倍數(shù)N分別依下式計(jì)算：

式中：V為透過液體積，L；T為取樣時(shí)間，h；A為膜面積，m2；T0為膜工作時(shí)間，h；W0為過膜終止時(shí)透過液體積，L；W為起始液的體積，L。

2 結(jié)果與討論

2.1 膜除雜處理效果

微濾膜和超濾膜處理海帶酸性提取液的膜通量隨時(shí)間的變化如圖1所示。

圖1 微濾膜(a)、超濾膜(b)的膜通量隨時(shí)間的變化

由圖1可知，微濾膜和超濾膜在運(yùn)行過程中膜通量不斷減小，長時(shí)間的運(yùn)行會(huì)使膜組件受到嚴(yán)重的污染。

微濾膜和超濾膜處理海帶酸性提取液的運(yùn)行結(jié)果如表3所示。

表3 膜運(yùn)行結(jié)果

由表3可知，微濾膜平均膜通量明顯大于超濾膜，其濃縮倍數(shù)略大于超濾膜。這是因?yàn)槌瑸V膜孔徑更小，攔截了更多的物質(zhì)。

微濾膜和超濾膜處理海帶酸性提取液的褐藻膠的質(zhì)量指標(biāo)如表4所示。

表4 褐藻膠的質(zhì)量指標(biāo)

由表4可知，微濾膜濾液粘度更高，說明褐藻膠損失更多，因此，為提高褐藻膠的收率，宜選用超濾膜處理海帶酸性提取液。

2.2 淀粉酶酶解條件優(yōu)化

酶解條件正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析見表5。

表5 酶解條件正交實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

由表5可知，用諾維信480L型中溫淀粉酶進(jìn)行酶解，各因素對(duì)海帶酸性提取液中葡萄糖含量的影響大小依次為：pH值>酶加量>酶解溫度>酶解時(shí)間。最佳條件為A1B2C1D1，即：pH值6.0，酶加量0.3‰，酶解溫度50 ℃，酶解時(shí)間2 h。

2.3 酶解后膜除雜處理效果

微濾膜和超濾膜處理酶解后海帶酸性提取液的膜通量隨時(shí)間的變化如圖2所示。

圖2 微濾膜(a)、超濾膜(b)的膜通量隨時(shí)間的變化

由圖2可知，微濾膜與超濾膜處理淀粉酶酶解前后提取液的膜通量變化趨勢相同，但處理酶解后提取液的膜通量均有所增大。

微濾膜和超濾膜處理酶解后海帶酸性提取液的運(yùn)行結(jié)果如表6所示。

表6 膜運(yùn)行結(jié)果

由表6可知，膜處理淀粉酶酶解前后提取液的濃縮倍數(shù)相差不大，但處理酶解后提取液的膜通量明顯增大，分別提高了34.3%和27.3%。這是因?yàn)?，酶解后褐藻淀粉大部分轉(zhuǎn)化為葡萄糖溶于濾液中，膜攔截的物質(zhì)減少，膜通量增大，但因褐藻淀粉含量少，濃縮倍數(shù)變化不明顯。

微濾膜和超濾膜處理酶解后海帶酸性提取液的褐藻膠質(zhì)量指標(biāo)如表7所示。

表7 褐藻膠的質(zhì)量指標(biāo)

由表7可知，超濾膜處理的褐藻膠的質(zhì)量指標(biāo)變化不大(接近國標(biāo)規(guī)格)，損失量很小，對(duì)于除雜純化有較好的優(yōu)勢。因此，先將提取液中的褐藻淀粉酶解，然后再采用超濾膜除雜，可以有效地減少海帶酸性提取液中褐藻淀粉的含量、提高褐藻膠的含量，同時(shí)提高膜通量，達(dá)到提高純化效果的目的。

3 結(jié)論

(1)超濾膜純化海帶酸性提取液中褐藻膠較微濾膜的收率更高。

(2)最佳的諾維信480L型中溫淀粉酶酶解條件為：pH值6.0，酶加量0.3‰，酶解溫度50 ℃，酶解時(shí)間2 h。

(3)加入諾維信480L型中溫淀粉酶酶解后，微濾膜和超濾膜的膜通量分別提高了34.3%和27.3%，但對(duì)褐藻膠的質(zhì)量指標(biāo)影響較小。

(4)確定的優(yōu)化方案為：先將提取液中的淀粉酶解，再采用超濾膜除雜，所得濃縮液的質(zhì)量接近國標(biāo)規(guī)格，褐藻膠損失很小。

[1] 陳鏡欽,胡雪瓊.海帶多糖的初步研究[J].湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2003,23(6)：69-71.

[2] 高夢祥,劉恒蔚,宗明遠(yuǎn).采用微波技術(shù)提取海帶多糖的工藝研究[J].食品研究與開發(fā)，2006,27(8)：69-72.

[3] 吳鳳娜,張玲.海帶多糖及其提取方法[J].山東食品發(fā)酵，2011,(3)：36-38.

[4] 張慧玲,任秀蓮,魏琦峰,等.酶法提取純化海帶多糖的工藝[J].食品研究與開發(fā)，2007,28(10)：101-104.

[5] GB 1976-2008，食品添加劑 褐藻酸鈉[S].