高嬋娟，關(guān)轉(zhuǎn)飛，孫玲，楊翔華，王戰(zhàn)勇

（遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

白芥子是十字花科芥屬植物白芥的種子，又稱(chēng)白籽青、黃芥子，全國(guó)各地均有栽培，以云南、貴州、四川等省居多[1]。白芥子性味辛溫，有潤(rùn)肺、胃經(jīng)，溫中散寒、通絡(luò)止痛，常用于治療痰飲咳喘、胸脅脹滿(mǎn)疼痛、四肢麻木、關(guān)節(jié)疼痛、陰疽腫毒等病[2-3]。研究發(fā)現(xiàn)白芥子含黃酮、芥子苷(水解生成芥子油)、芥子堿、芥子酶、脂肪、蛋白質(zhì)以及多糖等多種功效成分[4-5]。多糖是其重要的功效成分之一。植物多糖具有多種生物學(xué)功能，如抗腫瘤、抗氧化、抗輻射、抗病毒、抗凝血、抗衰老、免疫調(diào)節(jié)等[6-8]，而且?guī)缀鯚o(wú)毒性。

白芥子主要用途是用于芥子油的生產(chǎn)，芥子油在北美尤其是加拿大已經(jīng)廣泛的使用，芥子油能促進(jìn)脂肪類(lèi)物質(zhì)在人體內(nèi)的新陳代謝，從而防止脂肪在皮下的堆積。但是榨油之后的殘?jiān)睦脝?wèn)題一直未能有效解決，使用脫脂芥子進(jìn)行多糖提取，為芥子油生產(chǎn)產(chǎn)生的殘?jiān)倪M(jìn)一步利用提供了一條新的途徑，所得多糖制品還可進(jìn)一步應(yīng)用于抗癌抗腫瘤以及免疫增強(qiáng)的研究。本研究通過(guò)對(duì)兩種不同產(chǎn)地的芥子所含的水溶性多糖的提取進(jìn)行了研究，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了多糖提取工藝，為芥子多糖的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

內(nèi)蒙白芥子：產(chǎn)地為中國(guó)內(nèi)蒙，購(gòu)于內(nèi)蒙赤峰當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；加拿大白芥子：產(chǎn)地為加拿大，由加拿大農(nóng)業(yè)部國(guó)際合作司提供。

1.2 儀器

HH·S11-6型電熱恒溫水浴鍋：北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠；ALC-210.4型電子分析天平：德國(guó)賽多斯股份有限公司；LD5-2A型低速離心機(jī)：北京醫(yī)用離心機(jī)廠；DZF-6020型真空干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；HG72-1型恒溫干燥箱：北京朝陽(yáng)區(qū)來(lái)廣營(yíng)醫(yī)療器械廠；VIS-7220型可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京瑞利分析儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 多糖的分離和純化方法

將芥子粉碎后，使用石油醚脫脂，獲得脫脂芥子粉。稱(chēng)取50 g脫脂芥子粉于一定溫度下按一定比例用熱水浸提數(shù)次。3000 r/min離心15 min，合并提取液經(jīng)適當(dāng)濃縮后，加入3倍體積乙醇沉淀多糖，靜置過(guò)夜后離心收集沉淀，沉淀以95%乙醇、無(wú)水乙醇、乙醚依次洗滌后，60℃干燥，即得芥子多糖。

1.3.2 多糖含量的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法測(cè)定[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取次數(shù)對(duì)芥子多糖產(chǎn)率的影響

分別稱(chēng)取50 g脫脂芥子粉按料液比為1∶9加入蒸餾水，90℃浸提2 h，冷卻、離心后收集沉淀，反復(fù)提取5次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，并計(jì)算芥子多糖得率。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 提取次數(shù)對(duì)芥子多糖產(chǎn)率的影響Table 1 Effect of times extracting on the yield of mustard seed polysaccharide

由表1可見(jiàn)，在相同提取條件下兩種芥子多糖產(chǎn)率也有很大的差別。內(nèi)蒙芥子經(jīng)5次提取仍然可以獲得多糖；而加拿大芥子經(jīng)3次提取后，再難獲得多糖，且總體來(lái)看也是內(nèi)蒙芥子多糖的產(chǎn)率要大大高于加拿大芥子多糖。由于從第3次開(kāi)始多糖得率很低，所以后續(xù)試驗(yàn)提取次數(shù)均取2次。

2.2 料液比對(duì)芥子多糖得率的影響

分別稱(chēng)取50 g脫脂芥子粉分別按不同料液比加入蒸餾水，90℃浸提2 h，冷卻、離心后收集沉淀。反復(fù)提取2次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，計(jì)算芥子多糖得率。結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 料液比對(duì)芥子多糖得率的影響Fig.1 Effect of solvent to material ratio on yield of mustard seed polysaccharide

圖1顯示當(dāng)料液比從1∶6增至1∶9，芥子多糖的得率幾乎呈直線上升；當(dāng)料液比為1∶9后，繼續(xù)增加料液比對(duì)芥子多糖的產(chǎn)率沒(méi)有明顯影響，基本與料液比為1∶9時(shí)芥子多糖得率相同。因此，芥子多糖提取的最佳料液比選定在 1∶9。

2.3 溫度對(duì)芥子多糖得率的影響

分別稱(chēng)取50 g脫脂芥子粉按料液比為1∶9加入蒸餾水，不同溫度浸提2 h，冷卻、離心后收集沉淀。反復(fù)提取2次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，計(jì)算芥子多糖得率。結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 提取溫度對(duì)芥子多糖得率的影響Fig.2 Effect of the temperature on yield of mustard seed polysaccharide

由圖2可知，芥子多糖產(chǎn)率隨著溫度升高均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，提取溫度過(guò)低，多糖提取的會(huì)不充分導(dǎo)致產(chǎn)率偏低，提取溫度過(guò)高，會(huì)破壞多糖成分，引起多糖降解，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率下降。內(nèi)蒙芥子多糖在溫度為90℃時(shí)產(chǎn)率最高，而加拿大芥子多糖在溫度為95℃時(shí)產(chǎn)率最高。

2.4 浸提時(shí)間對(duì)芥子多糖得率的影響

分別稱(chēng)取50 g脫脂芥子粉按料液比為1∶9（g/mL）加入蒸餾水，對(duì)應(yīng)溫度（內(nèi)蒙芥子90℃；加拿大芥子95℃）浸提不同時(shí)間，冷卻、離心后收集沉淀，反復(fù)提取2次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，計(jì)算芥子多糖得率。結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 提取時(shí)間對(duì)芥子多糖得率的影響Fig.3 Effect of the time on the yield ratio of mustard seed polysaccharide

由圖3可知，芥子多糖產(chǎn)率隨著提取時(shí)間延長(zhǎng)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，提取時(shí)間短，多糖提取不充分導(dǎo)致產(chǎn)率偏低，提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu)，引起多糖降解，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率下降。內(nèi)蒙芥子多糖在提取時(shí)間為3 h時(shí)產(chǎn)率最高，而加拿大芥子多糖在提取時(shí)間為2 h時(shí)產(chǎn)率最高。

2.5 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素考察結(jié)果，設(shè)計(jì)L9（33）正交試驗(yàn)，優(yōu)化多糖提取條件。方案如表2所示，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

表3 內(nèi)蒙芥子多糖提取正交試驗(yàn)直觀分析Table 3 Direct analysis of orthogonal test on extraction of Inner Mongolia mustard seed polysaccharides

表4 加拿大芥子多糖提取正交試驗(yàn)直觀分析Table 4 Direct analysis of orthogonal test on extraction of Canada mustard seed polysaccharides

由表3和表4結(jié)果可以確定，內(nèi)蒙芥子多糖的最佳提取條件為A2B3C2，即料液比為1∶9，提取溫度95℃，提取時(shí)間3 h。加拿大芥子多糖的最佳提取條件為A2B3C1，即料液比為 1∶9（g/mL），提取溫度 95 ℃，提取時(shí)間2 h。

進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果顯示在優(yōu)化所得最佳條件下，內(nèi)蒙芥子多糖得率為（5.14±0.13）%；而加拿大芥子多糖得率為（4.17±0.15）%。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了產(chǎn)地為中國(guó)內(nèi)蒙的芥子和產(chǎn)地為加拿大的芥子的水溶性多糖的提取條件，兩者最適提取條件基本相同，提取次數(shù)2次，料液比為 1∶9（g/mL），提取溫度 95 ℃，唯一區(qū)別在于內(nèi)蒙芥子多糖的提取時(shí)間為3 h，加拿大芥子的提取時(shí)間為2 h。這是由于內(nèi)蒙芥子的多糖含量要高于加拿大芥子的多糖含量，相應(yīng)的也延長(zhǎng)了提取時(shí)間。在前期脫脂實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，加拿大芥子的含油量要明顯高于內(nèi)蒙芥子，這種組成成分上的差異可能與產(chǎn)地土壤、氣候以及植株品系都有著一定的關(guān)聯(lián)。

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