郭艷茹，王玲麗

（運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系，山西運(yùn)城 044000）

超聲輔助冬棗水溶性多糖提取工藝優(yōu)化

郭艷茹，王玲麗

（運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系，山西運(yùn)城 044000）

以冬棗為研究對象，采用超聲波輔助提取，用醇沉法得到多糖沉淀，用蒸餾水溶解后，采用苯酚-硫酸法，在波長490 nm處測定吸光度，以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品為對照品，計(jì)算冬棗水溶性多糖的提取率；研究4個(gè)較顯著因素，提取溫度、料液比、提取時(shí)間、超聲波功率對冬棗水溶性多糖提取率的影響。在此基礎(chǔ)上，用正交分析法確立了冬棗水溶性多糖最佳提取工藝為：提取溫度75℃，料液比1∶30，提取時(shí)間25 min，超聲波功率為135 W，最高的提取率為3.83%。

冬棗；水溶性多糖；超聲強(qiáng)化

冬棗，鼠李科，棗屬［1］。棗個(gè)大近圓形，皮薄，果肉細(xì)嫩多汁、甘甜清香、酸甜適口、風(fēng)味極佳。果實(shí)富含多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、膳食纖維、黃酮、維生素等，維生素C含量尤其豐富，有“百果之王”和“活維生素丸”的美譽(yù)。冬棗是藥食通用的優(yōu)質(zhì)果品，但目前對其系統(tǒng)研究和開發(fā)利用還處于初級階段。冬棗的主要成分---多糖近年來被發(fā)現(xiàn)能有效清除人體內(nèi)的氧自由基，提高機(jī)體的免疫功能，并具有抗腫瘤、抗病毒、抗感染、抗?jié)兊榷喾N生物功能，且無毒副作用，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、食品等領(lǐng)域，作為綠色生物醫(yī)藥產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景和應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料。冬棗。洗靜、烘干、粉碎后備用，細(xì)度在20目以下。

試驗(yàn)藥品。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、無水乙醇、苯酚、濃硫酸。

試驗(yàn)儀器。FA1604型電子天平（上海舜宇恒科學(xué)儀器有限公司）、FW 100微型高速萬能粉碎機(jī)（天津泰斯特儀器有限公司）、TG16離心機(jī)（長沙英泰儀器有限公司）、101A-1E型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海實(shí)驗(yàn)儀器總廠）、UV-5500PC紫外可見分光光度計(jì)（上海元折儀器有限公司）、SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司W(wǎng)FZ）、KQ-300GDV恒溫?cái)?shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

準(zhǔn)確稱取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品1.00 g，用蒸餾水溶解，置于200 m L容量瓶中，加蒸餾水至刻度，量取4 m L溶液于200 m L的容量瓶中，稀釋至刻度，制成100 mg·L-1的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液。稱取苯酚固體20.00 g，加適量蒸餾水水浴溶解，準(zhǔn)確定容于棕色200 mL容量瓶中，制成10%苯酚溶液，于冰箱中避光保存。分別吸取0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 m L的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液均至終體積1 m L，另取1 m L水作對照；分別加入1 m L 10%苯酚溶液，搖勻；緩慢加入濃硫酸5 m L，并在冷水中冷卻，搖勻；然后在490 nm下比色測定吸光度［2］，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=63.283x+0.020 7（R2=0.993）。

1.3 冬棗多糖的提取及含量測定

稱取冬棗粉末1.00 g，按一定料液比加蒸餾水，攪勻，在超聲波清洗儀中超聲提取，然后用循環(huán)水式多用真空泵進(jìn)行抽濾，去掉雜質(zhì)得濾液，取濾液1 m L加95%的乙醇溶液2 m L，放置24 h，待用［3］。

將樣品溶液放入高速離心機(jī)，3 600 r·min-1離心10 min，棄清液，加95%的乙醇清洗沉淀，取沉淀加蒸餾水并稀釋100倍。然后取0.5 m L樣液及對照，加蒸餾水至1 m L，再加入10%的苯酚溶液lm L，濃硫酸5 m L，搖勻，并放入冷水中冷卻，靜置20 min。在490 nm處測吸光度，根據(jù)1.2節(jié)所制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得到被測溶液中多糖濃度，進(jìn)而得到樣液中多糖含量，并最終計(jì)算得出提取率。

1.4 處理設(shè)計(jì)

1.4.1 料液比對冬棗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1 g冬棗粉末5份，分別設(shè)置料液比為1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，在70℃，功率為150 W的超聲波清洗儀中超聲20 m in，之后同1.3節(jié)所述方法抽濾、離心、清洗沉淀，將沉淀溶解并稀釋100倍得樣液；取0.5 m L樣液，同1.3節(jié)加蒸餾水至1 m L，再加入1 mL苯酚、5 mL濃硫酸，靜置20 min，在490 nm下測定吸光度，進(jìn)而計(jì)算得到多糖提取率。

1.4.2 提取時(shí)間對冬棗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1 g冬棗粉末5份，放入錐形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分別設(shè)定超聲時(shí)間為10，15，20，25，30 m in，同1.4.1節(jié)方法在70℃，功率150W的超聲波清洗儀中超聲提取，其他步驟同1.4.1節(jié)。

1.4.3 提取溫度對冬棗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1 g冬棗粉末5份，放入錐形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分別設(shè)定超聲提取溫度為55，60，65，70，75℃，在功率150 W的超聲波清洗儀中超聲20 min，其他步驟同1.4.1節(jié)。

1.4.4 提取功率對冬棗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1 g冬棗粉末5份，放入錐形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分別設(shè)定超聲功率為90，105，120，135，150 W，在70℃條件下超聲提取20 min，其他步驟同1.4.1節(jié)。

1.4.5 超聲強(qiáng)化提取冬棗多糖的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取料液比（A）、提取時(shí)間（B）、提取溫度（C）、提取功率（D）4因素，各自設(shè)定3水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，以優(yōu)化冬棗多糖的提取工藝。1-3水平A因素分別為1∶10，1∶20和1∶30；B因素分別為15，20和25 min；C因素分別為65，70和75℃；D因素分別為120，135和150 W。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比的影響

由圖1可知，在一定范圍內(nèi)增加浸提用水量有助于提高多糖得率；但當(dāng)料液比在1∶20～1∶50時(shí)，對冬棗多糖提取率的影響逐漸減小。這主要是由于當(dāng)一開始加大浸提用水量時(shí)，可以使冬棗多糖分子充分接觸，進(jìn)而提高冬棗多糖得率；但若加水量超過一定比例后則其進(jìn)一步促進(jìn)的作用不明顯，從而使整體提取率趨于穩(wěn)定。

圖1 料液比對多糖得率的影響

2.2 提取時(shí)間的影響

由圖2可以看出，提取時(shí)間越長越有利于冬棗多糖的浸出，但當(dāng)浸提時(shí)間超過20 min以后，提取率趨于穩(wěn)定。這由于超聲波長時(shí)間的強(qiáng)烈攪拌與振動(dòng)作用會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生劇烈的渦流擴(kuò)散，從而增大細(xì)胞內(nèi)外有效成分的濃度差，加快溶質(zhì)的傳遞速率，進(jìn)而提高提取率；但當(dāng)多糖濃度在細(xì)胞內(nèi)、外基本達(dá)到平衡后，再延長超聲時(shí)間，其對多糖提取率的增加作用甚小，同時(shí)由于超聲波的剪切作用，長時(shí)間的處理還可能導(dǎo)致部分多糖分子發(fā)生斷裂，從而引起提取損失。

2.3 提取溫度的影響

由圖3可知，升溫有利于提高多糖得率；但當(dāng)溫度超過70℃時(shí)，多糖得率緩慢下降。這是由于過高的溫度下，多糖的性質(zhì)可能會(huì)受到破壞，在苯酚-濃硫酸的作用下不能被測定，因此導(dǎo)致多糖的提取率降低。

圖2 提取時(shí)間對多糖得率的影響

圖3 提取溫度對多糖得率的影響

2.4 超聲功率的影響

由圖4可知，隨著功率的增加提取率也增加，但當(dāng)提取功率超過135 W后，提取率降低。分析其原因，一方面當(dāng)超聲波功率小于135 W時(shí)，隨功率增加，超聲波的攪拌與振動(dòng)，特別是空化作用，可有效破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)容物通過細(xì)胞壁的穿透能力，從而提高提取率；另一方面，當(dāng)超聲波功率大于135 W后，提取的多糖在細(xì)胞內(nèi)外的濃度在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，而進(jìn)一步增加功率導(dǎo)致部分多糖分界，進(jìn)而引起提取率下降。

圖4 提取功率對多糖得率的影響

2.5 多因素的影響

由于提取率實(shí)際上是受料液比、提取時(shí)間、提取溫度和提取功率4個(gè)因素交叉影響，為了全面考查這4個(gè)因素的影響，設(shè)計(jì)了四因素三水平正交試驗(yàn)（L9（34））［4］對冬棗多糖的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并通過正交試驗(yàn)結(jié)果以確定各因素對提取率的影響程度，結(jié)果詳見表1。

從試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析可以得出，各因素對提取效果的影響程度依次為料液比（A）＞提取時(shí)間（B）＞功率（D）＞提取溫度（C），根據(jù)上述結(jié)果確定最佳超聲輔助水提工藝為：料液比1∶30，提取時(shí)間25 min，提取溫度75℃，提取功率135 W。在此條件下冬棗多糖得率為3.83%。

表1 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

3 小結(jié)

冬棗水溶性多糖的最佳提取工藝為提取溫度75℃，料液比1∶30，提取時(shí)間25 min，超聲波功率為135 W，最高的提取率為3.83%。

［1］ 中國科學(xué)院植物研究所.中國高等植物圖鑒：第一冊［M］.北京：科學(xué)出版社，1972：434.

［2］ 林勤保，趙國燕.不同方法提取大棗多糖工藝的優(yōu)化研究［J］.食品科學(xué)，2005，26（9）：368-371.

［3］ 李進(jìn)偉，丁霄森.超聲波提取金絲小棗多糖的工藝研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2006（3）：73-76.

［4］ 李云雁，胡傳榮.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：79.

（責(zé)任編輯：高 峻）

TS 201.1

B

0528-9017（2014）11-1743-03

文獻(xiàn)著錄格式：郭艷茹，王玲麗.超聲輔助冬棗水溶性多糖提取工藝優(yōu)化［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（11）：1743-1745.

2014-07-09

院級產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目

郭艷茹（1980-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，講師。研究方向?yàn)樯锕こ獭-mail：yanruguo2003@126.com。