褚盼盼，薛曉贊，任益平，申瑾

（呂梁學(xué)院生命科學(xué)系，山西呂梁033000）

微波輔助法提取苦蕎麥多糖的工藝研究

褚盼盼，薛曉贊，任益平，申瑾

（呂梁學(xué)院生命科學(xué)系，山西呂梁033000）

以苦蕎麥為試驗(yàn)材料，采用分光光度法，通過正交優(yōu)化試驗(yàn)，以得出微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳工藝條件。結(jié)果表明，對(duì)苦蕎麥多糖提取效果影響因素的主次順序?yàn)榱弦罕龋ˋ）＞提取時(shí)間（D）＞提取溫度（C）＞微波時(shí)間（B）；微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳工藝條件為A1B3C2D1，即料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408 W），微波時(shí)間為2 min，提取溫度為70℃，提取時(shí)間為60 min，多糖提取率是傳統(tǒng)熱水浸提法的2.12倍；與傳統(tǒng)熱水浸提法相比，微波輔助法具有耗能低、效率高、門檻低、節(jié)能環(huán)保、多糖得率高等特點(diǎn)。

苦蕎麥；多糖；微波輔助法；提取工藝

苦蕎麥（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn.）是蓼科蕎麥屬一年生草本植物，主要分布在我國(guó)東北、華北、西北和西南山區(qū)?？嗍w麥不僅含有豐富的不飽和脂肪酸、生物堿、蛋白質(zhì)、膳食纖維、微量元素以及黃酮類物質(zhì)，并且富含多糖，具有十分高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生理功能[1-5]。目前，多糖的提取主要有溶劑浸提法、酶法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法等方法[6-11]，但是研究工作還不夠深入。相較于其他方法，微波輔助提取法具有操作方便、門檻低、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)[12-16]，但至今尚未見關(guān)于微波輔助法提取蕎麥多糖的相關(guān)報(bào)道。

本研究以苦蕎麥為試驗(yàn)材料，采用分光光度法，通過單因素試驗(yàn)研究并探討了微波輔助法提取苦蕎麥多糖的條件及其影響因素，同時(shí)經(jīng)過正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳工藝條件，并與傳統(tǒng)熱水浸提法進(jìn)行了比較，旨在進(jìn)一步提高苦蕎麥多糖的提取率，為苦蕎麥多糖的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用以及生物學(xué)功效研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試苦蕎麥產(chǎn)自山西省中陽(yáng)縣。

1.2 試劑及儀器

標(biāo)準(zhǔn)葡聚糖（Dextran，瑞典Pharmacia），其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

UV-1601紫外可見分光光度計(jì)（北京瑞利分析儀器有限責(zé)任公司）；HH-501超級(jí)恒溫水浴鍋（常州國(guó)華電器有限公司）；DHG-9145A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海凱朗儀器設(shè)備廠）；JL-120DTH超聲波清洗器（上海吉理科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 苦蕎麥多糖的提取及含量測(cè)定

1.3.1.1 苦蕎麥多糖的提取工藝苦蕎麥粉碎，過0.25 mm篩→苦蕎麥粉→乙醚回流脫脂→脫脂苦蕎麥粉→微波輔助法提取→熱水浸提→抽濾后得到濾液→50℃減壓濃縮→4倍體積95%乙醇沉淀，靜置12 h→5 000 r/min離心10 min，棄上清液→沉淀用丙酮、乙醚依次反復(fù)洗滌沉淀至澄清→60℃干燥箱干燥→苦蕎麥粗多糖。

1.3.1.2 苦蕎麥多糖含量的測(cè)定準(zhǔn)確稱取標(biāo)準(zhǔn)葡聚糖20 mg加水溶解后，定容于500 mL容量瓶，分別取0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8 mL，加水至2.0 mL，再加入1.0 mL 6%苯酚及5.0 mL濃硫酸后靜置10 min，搖勻后室溫下放置20 min，測(cè)定其在490 nm處的吸光度值。多糖質(zhì)量（μg）為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程為Y＝0.008 49X－0.002 05，R2＝0.993 69。

苦蕎麥多糖的提取率＝（多糖含量/苦蕎麥質(zhì)量）×100%。

1.3.2 微波輔助法提取苦蕎麥多糖的優(yōu)化

1.3.2.1 單因素試驗(yàn)分別對(duì)影響微波輔助法提取苦蕎麥多糖的單因素如料液比、微波功率、微波時(shí)間、提取溫度、提取時(shí)間等進(jìn)行優(yōu)化，按照1.3.1.2方法測(cè)定490 nm處的吸光度值，以確定各因素的最佳條件。

1.3.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在1.3.2.1試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)較顯著的4個(gè)單因素分別選取3個(gè)最優(yōu)水平，按表1進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以確定微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳提取工藝。

表1 微波輔助法提取苦蕎麥多糖優(yōu)化的L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.2.3 微波輔助法與傳統(tǒng)熱水浸提法的比較選擇經(jīng)正交優(yōu)化后的最佳微波輔助法提取工藝條件對(duì)苦蕎麥多糖進(jìn)行提取，并與傳統(tǒng)熱水浸提法（提取條件與微波輔助法后續(xù)的熱水浸提條件相同）進(jìn)行比較分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)均進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)采用Origin 6.1軟件進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 料液比對(duì)苦蕎麥多糖提取效果的影響在微波功率為中火（408 W），微波時(shí)間為1.5 min，提取溫度為60℃，提取時(shí)間為60 min時(shí)，不同料液比（1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35（g/mL））對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果如圖1所示。

由圖1可知，料液比從1∶15（g/mL）增加到1∶25（g/mL），隨著料液比的增加，苦蕎麥多糖的提取效果逐漸升高，分析可能是因?yàn)槿芤涸龆鄬?dǎo)致溶解量增高，在料液比為1∶25（g/mL）時(shí)提取效果達(dá)到最好，而后溶劑繼續(xù)增加，苦蕎麥多糖的提取效果大幅度降低，可能是因?yàn)槿軇┻^多導(dǎo)致多糖溶液被稀釋，吸光度值降低，所以，最佳的料液比為1∶25（g/mL）。

2.1.2 微波功率對(duì)苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波時(shí)間為1.5 min，提取溫度為60℃，提取時(shí)間為60 min時(shí)，不同微波功率：低火（240 W）、中火（408 W）、中高火（685 W）、高火（800 W）對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果如圖2所示。

從圖2可以看出，微波功率不斷增大，苦蕎麥多糖的提取效果不斷提升，其可能是因?yàn)槲⒉訜釋?dǎo)致溶劑的溶解度升高，當(dāng)微波功率達(dá)到中火即408 W時(shí)，提取效果最好，而使用中高火（685 W）和高火（800 W）加熱時(shí)，苦蕎麥多糖的提取效果逐漸降低，且變化比較平穩(wěn)，其原因可能是微波功率過高使溶劑急速升溫沸騰劇烈，甚至從燒杯中溢出，導(dǎo)致多糖產(chǎn)率降低。因此，最佳的微波功率為中火即408 W左右。

2.1.3 微波時(shí)間對(duì)苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波功率為中火（408W），提取溫度為60℃，提取時(shí)間為60 min時(shí)，不同微波時(shí)間（0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 min）對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果如圖3所示。

由圖3可知，隨著微波時(shí)間的不斷增加，苦蕎麥多糖的提取效果呈大幅升高的趨勢(shì)，在1.5 min時(shí)提取效果最好，而后微波時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，苦蕎麥多糖的提取效果反而降低，且降低的幅度很小。分析其原因可能是微波射線輻射于苦蕎麥細(xì)胞的細(xì)胞壁時(shí)，由于溫度增加后導(dǎo)致壓力加大，當(dāng)壓力增大到一定程度時(shí)，細(xì)胞壁破裂使多糖等其他溶出物增多，所以，提取效果較好，微波時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，細(xì)胞壁破裂的程度增加，導(dǎo)致溶出物中的雜質(zhì)也增加，而且微波時(shí)間過長(zhǎng)，多糖可能分解，所以，選擇微波時(shí)間為1.5 min左右。

2.1.4 提取溫度對(duì)苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波功率為中火（408W），微波時(shí)間為1.5 min，提取時(shí)間為60 min時(shí)，不同提取溫度（50，60，70，80，90℃）對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果如圖4所示。

由圖4可知，隨提取溫度的不斷升高，苦蕎麥多糖的提取效果也不斷提升，分析可能是因?yàn)槎嗵堑娜芙舛入S溫度的不斷升高而增大，在提取溫度為60℃時(shí)，提取效果最好，而后隨著提取溫度的繼續(xù)升高，提取效果降低，且變化較大。其可能是因?yàn)闇囟冗^高，溶劑過度蒸發(fā)，物料太干，導(dǎo)致傳質(zhì)困難，所以，最佳的提取溫度應(yīng)選擇在60℃左右。

2.1.5 提取時(shí)間對(duì)苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波功率為中火（408W），微波時(shí)間為1.5 min，提取溫度為60℃時(shí)，不同提取時(shí)間（30，60，90，120，150，180 min）對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果如圖5所示。

由圖5可知，苦蕎麥多糖的提取效果隨著提取時(shí)間的增加而不斷升高，可能是因?yàn)闀r(shí)間延長(zhǎng)使多糖充分溶解。在提取時(shí)間為60 min時(shí)，提取效果最好，而后提取時(shí)間越長(zhǎng)提取效果卻越差，但降低的幅度很小，可能是由于時(shí)間過長(zhǎng)使多糖成分粘黏到燒杯壁上，所以，最佳的提取時(shí)間為60 min。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)2.1試驗(yàn)結(jié)果可知，微波功率對(duì)苦蕎麥多糖提取效果的影響不大，所以，不對(duì)這個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別選取料液比、微波時(shí)間、提取溫度、提取時(shí)間這4個(gè)因素的3個(gè)最優(yōu)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。由表2可知，4個(gè)試驗(yàn)因素對(duì)苦蕎麥多糖提取效果影響的主次順序?yàn)锳（料液比）＞D（提取時(shí)間）＞C（提取溫度）＞B（微波時(shí)間），正交最優(yōu)組合為A1B3C2D1，即料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408 W），微波時(shí)間為2 min，提取溫度為70℃，提取時(shí)間為60 min。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，當(dāng)α=0.05時(shí)，料液比對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果影響差異顯著，而提取時(shí)間、微波時(shí)間、提取溫度對(duì)苦蕎麥多糖的提取效果影響差異不顯著。

表3 正交試驗(yàn)的方差分析

2.3 微波輔助法與傳統(tǒng)熱水浸提法的比較分析

微波輔助法的提取條件為：料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408W），微波時(shí)間為2min，提取溫度為70℃，提取時(shí)間為60 min；傳統(tǒng)熱水浸提法的提取條件為：料液比為1∶15（g/mL），提取溫度為70℃，提取時(shí)間為60 min。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得，微波輔助法對(duì)苦蕎麥多糖的提取率是傳統(tǒng)熱水浸提法的2.12倍。

3 結(jié)論與討論

我國(guó)已經(jīng)有很多關(guān)于提取苦蕎麥多糖的研究方法[7-11]，但是研究工作還不夠深入，本試驗(yàn)研究并探討了微波輔助法提取苦蕎麥多糖的提取條件及影響因素，確定了最佳的提取條件。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著料液比的增長(zhǎng)，多糖的提取效果逐漸升高，當(dāng)料液比為1∶15（g/mL）時(shí)效果最好，而后料液比增加提取效果反而降低；微波功率增加提取效果增加，當(dāng)采用中火（408 W）時(shí)效果最好，而后降低；隨著微波時(shí)間延長(zhǎng)效果升高，當(dāng)微波時(shí)間為1.5 min時(shí)效果最好，而后降低；提取溫度高效果好，60℃時(shí)效果最好，而后降低；提取時(shí)間延長(zhǎng)效果升高，60 min時(shí)效果最好，而后降低。正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果表明，苦蕎麥多糖提取效果影響因素的主次順序?yàn)锳（料液比）＞D（提取時(shí)間）＞C（提取溫度）＞B（微波時(shí)間）。

經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定了微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳提取工藝條件為A1B3C2D1，即料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408 W），微波時(shí)間為2 min，提取溫度為70℃，提取時(shí)間為60 min。通過與熱水浸提法的比較試驗(yàn)，得出微波輔助法對(duì)苦蕎麥多糖的提取率是熱水浸提法的2.12倍，檢驗(yàn)了微波輔助法的優(yōu)越性。對(duì)比于傳統(tǒng)的熱水浸提法，微波輔助法提取苦蕎麥多糖的試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，具有耗能低、效率高、門檻低、節(jié)能環(huán)保、多糖得率高的特點(diǎn)。隨著研究工作的不斷深入，微波輔助法提取苦蕎麥多糖會(huì)更加廣泛和標(biāo)準(zhǔn)化地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

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Study on Microwave Assistant Extraction Technology of Polysaccharide from Bitter Buckwheat

CHUPanpan，XUE Xiaozan，RENYiping，SHENJin
（Department ofLife Sciences，LüliangUniversity，Lüliang033000，China）

With bitter buckwheat as experimental material,using of spectrophotometry,through orthogonal test,this paper studied the optimum conditions of microwave assisted extraction of polysaccharide in bitter buckwheat.The results showed that the extraction effect ofpolysaccharide ofbitter buckwheatwas materialliquid ratio（A）＞time（D）＞temperature（C）＞microwave time（B）.The optimum extraction conditions ofpolysaccharide in bitter buckwheat bymicrowave assisted method was A1B3C2D1,namely,material liquid ratio was 1∶15（g/mL）,microwave power was in the fire（408 W）,microwave time was 2 min,extraction temperature was 70℃,extracting time was 60 min,polysaccharide extraction rate was 2.12 times that of the traditional hot water extraction method.Compared with the traditional hot water extraction method,microwave assisted extraction polysaccharides of bitter buckwheat had low consumption,high efficiency,lowthreshold,high energyconservation and environmental protection,high yield polysaccharide,etc.

bitter buckwheat;polysaccharides;microwave assistant method;extraction technology

TQ281

A

1002-2481（2016）12-1853-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.12.28

2016-09-23

山西省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目（2013168）；呂梁學(xué)院科研基金項(xiàng)目（ZRXN201510）

褚盼盼（1982-），女，山西侯馬人，講師，碩士，主要從事植物生理活性物質(zhì)的研究與開發(fā)工作。