張莉弘，吳 瓊，鄒險(xiǎn)峰，于淑艷，陳麗娜，吳淑清

(長(zhǎng)春大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

·研究簡(jiǎn)報(bào)·

超聲輔助提取油莎豆可溶性糖

張莉弘，吳 瓊，鄒險(xiǎn)峰，于淑艷，陳麗娜，吳淑清

(長(zhǎng)春大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

通過超聲波處理，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，考察了超聲功率、超聲時(shí)間、料液比、浸提溫度對(duì)油莎豆可溶性糖提取的影響，并根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果對(duì)油莎豆可溶性糖提取工藝進(jìn)行了四因素三水平的正交優(yōu)化.結(jié)果表明：四個(gè)因素對(duì)油莎豆可溶性糖提取的影響主次順序?yàn)榻釡囟?料液比>超聲時(shí)間>超聲功率；最佳工藝條件為超聲功率700 W，超聲時(shí)間10 min，料液比(g/mL)1∶50，浸提溫度80℃.在此工藝條件下可溶性糖提取率為14.7%.

油莎豆；可溶性糖；提取

油莎豆俗稱油莎草，是莎草科莎草屬多年生草本植物[1]，是一種優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、綜合利用價(jià)值很高的集油、糧、牧、飼于一體的多用新型作物[2].油莎豆塊莖中通常情況下含油率為25%～30%、淀粉20%～25%、糖15%～25%、蛋白質(zhì)10%～15%、維生素0.8%～1.4%[3].油莎豆含糖量豐富且種類繁多，如蔗糖、果糖、棉籽糖等[4-5]，油莎豆淀粉和糖廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)食品、化工、飼料等方面[4].

近年來對(duì)油莎豆的研究大多集中在對(duì)油莎豆的油脂及淀粉的提取上[6-7]，鮮有對(duì)油莎豆多糖的研究.對(duì)于油莎豆多糖的提取目前有水提法、有機(jī)溶劑提法和酸提法等[8-9]，比較而言水提法成本低、污染小，無化學(xué)藥劑摻雜，缺點(diǎn)是提取率低.胡煒東等[10]利用水溶提取了油莎豆粕多糖，提取率為10.36%.

本研究通過利用超聲波預(yù)處理對(duì)油莎豆可溶性糖進(jìn)行了提取，并對(duì)提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，以獲得最佳提取工藝參數(shù).

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

油莎豆，市售；硫酸、蒽銅、葡萄糖生化試劑，中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司出品.

1.2 方法

1.2.1 油莎豆多糖的提取 選取無雜質(zhì)油莎豆洗凈，浸泡，瀝干，用食物粉碎機(jī)打碎，加入一定比例的蒸餾水，進(jìn)行超聲輔助提取，再在一定的溫度條件下進(jìn)行恒溫水浴浸提，離心取上清，待測(cè).

1.2.2 多糖含量的測(cè)定 多糖含量采用蒽酮硫酸比色法測(cè)定[11-12].

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確稱取105℃烘干至恒重的葡萄糖10 mg于100 mL容量瓶中配成0.1 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液.分別吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液注入比色管中，補(bǔ)充水至2 mL.加5 mL蒽酮-硫酸試劑，輕輕晃動(dòng)混合均勻.室溫顯色.以試劑空白調(diào)零，在620 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.得到線性回歸方程如下：y=0.003 0x+0.001 0(R2=0.992 6).

按照硫酸蒽銅比色法測(cè)定可溶性糖的含量，計(jì)算油莎豆可溶性糖提取率.可溶性糖提取率(%)=(可溶性糖含量/油莎豆的質(zhì)量)×100%.

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 超聲功率對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質(zhì)油莎豆，料液比(g/mL)1∶10，超聲輔助提取，超聲功率為300，400，500，600，700 W，超聲時(shí)間為8 min，超聲輻射時(shí)輻射6 s停2 s.80℃水浴浸提1.5 h，離心取上清，測(cè)定可溶性糖提取率，結(jié)果見圖1.隨著超聲功率的提高，可溶性糖的含量也在持續(xù)地增加，600 W時(shí)糖含量達(dá)到峰值，之后糖含量開始下降.因此，選取超聲功率為500，600，700 W進(jìn)行正交試驗(yàn).

2.1.2 超聲時(shí)間對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質(zhì)油莎豆，料液比(g/mL)為1∶10，超聲輔助提取，超聲功率600 W，超聲時(shí)間分別為4，6，8，10 min，超聲輻射時(shí)輻射6 s停2 s，80℃水浴浸提1.5 h，離心取上清，測(cè)定可溶性糖提取率，結(jié)果見圖2.可溶性糖的含量隨超聲時(shí)間的增加而增加，當(dāng)超聲時(shí)間為8 min時(shí)，到達(dá)峰值，因此，選取超聲時(shí)間為6，8，10 min進(jìn)行正交試驗(yàn).

圖1 超聲功率對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響

圖2 超聲時(shí)間對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響

2.1.3 料液比對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質(zhì)油莎豆，料液比(g/mL)分別為1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50浸泡.超聲輔助提取，超聲功率600 W，超聲時(shí)間為8 min，超聲輻射時(shí)輻射6 s停2 s.80℃的水浴浸提1.5 h，離心取上清，測(cè)定可溶性糖提取率，結(jié)果見圖3.隨著料液比的增大，油莎豆多糖的含量基本呈上升的趨勢(shì).因此，選取料液比(g/mL)為1∶30，1∶40，1∶50 進(jìn)行正交試驗(yàn).

2.1.4 浸提溫度對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質(zhì)油莎豆，料液比(g/mL)為1∶50，超聲輔助提取，超聲功率600 W，超聲時(shí)間8 min，超聲輻射時(shí)輻射6 s停2 s.水浴浸提時(shí)間1.5 h，水浴浸提溫度分別為60℃，70℃，80℃，90℃，離心取上清，測(cè)定可溶性糖提取率，結(jié)果見圖4.在70℃時(shí)，提取率達(dá)到峰值.70℃條件下得到的多糖含量最高.由此，選取浸提溫度60℃，70℃，80℃進(jìn)行正交試驗(yàn).

圖3 料液比對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響

圖4 浸提溫度對(duì)油莎豆可溶性糖提取率的影響

2.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇超聲功率(A)、超聲時(shí)間(B)、料液比(C)、浸提溫度(D)為研究對(duì)象，采用四因素三水平正交試驗(yàn)來研究油莎豆可溶性糖在不同條件下的提取效果，試驗(yàn)結(jié)果見表1，方差分析結(jié)果見表2.由表1可見，四個(gè)因素對(duì)油莎豆可溶性多糖提取率的影響為D(提取溫度)>C(料液比)>B(超聲時(shí)間)>A(超聲功率)，最佳工藝參數(shù)為A3B3C3D3，即超聲功率700 W，超聲時(shí)間10 min，料液比(g/mL)1∶50，浸提溫度80℃.在此最佳工藝條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，油莎豆可溶性糖提取率為14.7%.

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果

表2 數(shù)據(jù)方差分析表

3 結(jié)論

本研究通過正交試驗(yàn)對(duì)油莎豆可溶性糖提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明最佳工藝參數(shù)為超聲功率700 W，超聲總時(shí)間10 min，料液比1∶50，浸提溫度80℃.在此最佳工藝條件下油莎豆可溶性糖提取率為14.67%.

[1] 謝年保，黃明星，陳欣，等.油莎豆栽培技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)[J].作物研究，2005，19(2):132-133.

[2] 宋煒，蔣麗娟，李昌珠.多用途能源植物一油莎豆[J].太陽能，2009(4):20-21.

[3] 楊俊卿.油莎豆的開發(fā)利用價(jià)值[J].農(nóng)牧產(chǎn)品開發(fā)，2001(5):28-29.

[4] 陳星.油莎豆栽培與加工新技術(shù) [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2013：16-19.

[5] 付黎敏，李桂華，劉玉蘭.油、糧、飼兼用型優(yōu)良作物油莎豆成份分析研究[J].鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào)，1996(3):88-90.

[6] 劉雷，陳麗娜，陳星.超聲波輔助提取油莎豆油脂工藝研究[J].糧油加工，2009(11):40-42.

[7] 陳星，沈新鋒，鄒險(xiǎn)峰.油莎豆淀粉提取工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2011，32(4):266-267.

[8] 劉宗瑞，金貞淑，周曉軍，等.油莎豆中蛋白質(zhì)、脂肪和糖的提取及測(cè)定[J].內(nèi)蒙古民族師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1998(1):63-66.

[9] 晏小欣，任志艷，相恒緒，等.油莎豆的有效成分的定性分析[J].中國(guó)釀造，2010(8):150-151.

[10] 胡煒東，蔡永敏，魯富寬.響應(yīng)面法優(yōu)化油莎豆粕水溶性多糖的提取工藝[J].食品研究與開發(fā)，2013，24:23-26.

[11] 唐麗琴，李矗，劉圣，等.蒽酮-硫酸比色法測(cè)定麥冬多糖的含量[J].安徽醫(yī)藥，2003，7(1):39-40.

[12] 朱月，趙雪梅，唐立紅.低溫對(duì)幾種引種紫斑牡丹葉片可溶性糖含量的影響[J].北方園藝，2012(2):62-64.

(責(zé)任編輯：方 林)

Ultrasonic assisted extraction of soluble sugar from tiger nut

ZHANG Li-hong，WU Qiong，ZOU Xian-feng，YU Shu-yan，CHEN Li-na，WU Shu-qing

(College of Food Science and Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

Using ultrasonic wave pretreatment，single factor test and orthogonal experiment design methods were applied to analyze the effects of ultrasonic power，ultrasonic time，solid-liquid ratio，extraction temperature on extraction rate of soluble sugar of tiger nut (CyperusesculentusL.).The results shows that the four factors on the extraction of polysacharids from tiger nut is：extraction temperature>solid-liquid ratio>ultrasonic time>ultrasonic power.The optimal conditions are as follows: ultrasonic power 700 W，ultrasonic time 10 min，solid-liquid ratio 1∶50，extraction temperature 80℃，the maximum extraction rate was 14.7%.

tiger nut；soluble sugar；extraction

1000-1832(2016)04-0162-03

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2016.04.033

2016-09-12

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31371749)；長(zhǎng)春市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(長(zhǎng)科技合(2014173)).

張莉弘(1973—)，女，博士，講師，主要從事食品科學(xué)與工程研究.

TS 241 [學(xué)科代碼] 550·2015

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