張 怡 祝 鑫

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

薏米糖蛋白提取工藝的優(yōu)化

張 怡*祝 鑫

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

薏米，俗稱“回回米”、“六谷米”等，為禾本科植物薏苡干燥成熟種仁，在我國(guó)大部分地區(qū)均有種植，有著“世界禾本科植物之王”的美譽(yù)。薏米不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體必需的8種氨基酸，而且其比例接近人體需要，可以作為補(bǔ)充氨基酸的食品。薏米還具有一定的藥用價(jià)值，在《本草綱目》、《本草經(jīng)疏》等著作中均有記載。現(xiàn)代研究證明，薏米多糖具有降血糖、提高免疫力、抗腫瘤等作用；薏米酯具有抗腫瘤功效，已經(jīng)被康萊特公司研制成抗腫瘤的注射液。糖蛋白（Glycoprotein）是由寡糖鏈與肽鏈中的一定氨基酸殘基以糖苷鍵共價(jià)連接而成，廣泛存在于細(xì)胞膜、細(xì)胞間質(zhì)、血漿以及黏液中，對(duì)人體有特殊保護(hù)作用，是一類重要的生理活性物質(zhì)。目前研究表明，從動(dòng)、植物中提取的天然糖蛋白具有延緩器官老化、抗氧化、抗腫瘤、降低血糖和血脂等功效。

目前對(duì)薏米的研究報(bào)道主要集中在薏苡仁酯、多糖、薏苡仁油、餅干、乳飲料等方面，因此本文以薏米為試驗(yàn)材料，研究薏米糖蛋白的最佳提取工藝條件，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料和試劑

薏米，市售。

無水乙醇，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；丙酮、乙醚，均為分析純，洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，國(guó)華電器有限公司；TDL6M臺(tái)式低速離心機(jī)，湖南湘立科學(xué)儀器有限公司；DZF-6090真空干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；FW135中藥粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 原材料預(yù)處理

薏米，無腐爛生蟲現(xiàn)象，烘干，經(jīng)中藥粉碎機(jī)粉碎，過100目篩。石油醚脫脂，備用。

2.2 薏米糖蛋白提取工藝流程

薏米粉→水浸提→離心分離→上清液醇析→離心分離→沉淀物加入乙醇→離心分離→沉淀物加入丙酮→離心分離→沉淀物加入乙醚→離心分離→沉淀物干燥→糖蛋白粗品

2.3 薏米糖蛋白提取工藝單因素試驗(yàn)

2.3.1 提取時(shí)間對(duì)糖蛋白得率的影響

準(zhǔn)確稱取薏米粉5份，每份5.00 g，分別加入75 mL的蒸餾水，料液比為1∶15（g∶mL），在30℃，提取次數(shù)為1次的條件下，分別提取1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，研究不同提取時(shí)間對(duì)薏米糖蛋白粗品得率的影響。

2.3.2 提取料液比對(duì)糖蛋白得率的影響

準(zhǔn)確稱取薏米粉5份，每份5.00 g，在30℃，提取時(shí)間為2 h，提取次數(shù)為1次的條件下，分別按照 1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25（g∶mL）的比例添加蒸餾水進(jìn)行提取，研究不同料液比對(duì)薏米糖蛋白粗品得率的影響。

2.3.3 提取次數(shù)對(duì)糖蛋白得率的影響

準(zhǔn)確稱取薏米粉5份，每份5.00 g，分別加入75 mL的蒸餾水，料液比為1∶15（g∶mL），在30℃，提取時(shí)間為2 h的條件下，分別提取1次、2次、3次、4次、5次，研究不同提取次數(shù)對(duì)薏米糖蛋白粗品得率的影響。

2.3.4 提取溫度對(duì)糖蛋白得率的影響

準(zhǔn)確稱取薏米粉5份，每份5.00 g，分別加入75 mL的蒸餾水，料液比為1∶15（g∶mL），提取時(shí)間為2 h，提取次數(shù)為1次，分別在溫度為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃的條件下提取，研究不同提取溫度對(duì)薏米糖蛋白粗品得率的影響。

2.4 薏米糖蛋白提取工藝優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化薏米糖蛋白的提取工藝，因素水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 薏米糖蛋白水浸提法正交試驗(yàn)因素水平表

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

用正交試驗(yàn)的最優(yōu)結(jié)果提取薏米糖蛋白，進(jìn)行5次重復(fù)試驗(yàn)，以驗(yàn)證優(yōu)化提取工藝條件的準(zhǔn)確性。

2.6 薏米糖蛋白粗品得率計(jì)算方法

3 結(jié)果與分析

3.1 薏米糖蛋白提取單因素試驗(yàn)

3.1.1 提取時(shí)間對(duì)糖蛋白得率的影響

提取時(shí)間對(duì)糖蛋白得率的影響結(jié)果見圖1。

圖1 提取時(shí)間對(duì)糖蛋白得率的影響

由圖1可知，提取時(shí)間越長(zhǎng)，薏米糖蛋白粗品的得率越高。當(dāng)提取時(shí)間為2 h時(shí)，糖蛋白得率顯著高于提取時(shí)間為1 h的樣品（P＜0.05），當(dāng)提取時(shí)間超過2 h后，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，糖蛋白得率仍成上升狀態(tài)，但增加不明顯（P＞0.05）。這可能是由于提取初期糖蛋白分子與水接觸充分，易于溶出，糖蛋白提取率增加較快；提取時(shí)間越長(zhǎng)，水中糖蛋白含量增多，體系濃度增加，糖蛋白分子與水的接觸面積減少，溶出速度減慢。也可能是因?yàn)檗裁追郾旧硖堑鞍缀枯^少，2 h即可提取出絕大部分糖蛋白。綜上所述，初步確定薏米糖蛋白粗品的最佳提取時(shí)間為2 h。

3.1.2 料液比對(duì)糖蛋白得率的影響

圖2 料液比對(duì)糖蛋白得率的影響

由圖2可知，提取溶劑的量直接影響糖蛋白粗品的提取率。隨著提取溶劑體積的增加，薏米糖蛋白粗品的得率逐漸增加，當(dāng)料液比為1∶25（g∶mL）時(shí)糖蛋白得率較高，這主要是由于料液比越大糖蛋白與水接觸越充分，糖蛋白溶出量越多，但料液比大于1∶15（g∶mL）后，糖蛋白粗品得率增幅較小。綜合考慮，初步確定提取薏米糖蛋白粗品的最佳料液比為1∶15（g∶mL）。

3.1.3 提取次數(shù)對(duì)糖蛋白得率的影響

提取次數(shù)對(duì)糖蛋白得率的影響結(jié)果見圖3。

圖3 提取次數(shù)對(duì)糖蛋白得率的影響

從圖3可以看出，提取次數(shù)越多，薏米糖蛋白粗品的得率越高，但差異不顯著（P＞0.05），說明提取1次就可充分提取出薏米中的糖蛋白。綜合經(jīng)濟(jì)因素，薏米糖蛋白粗品的最佳提取次數(shù)為1次。

3.1.4 提取溫度對(duì)糖蛋白得率的影響

提取溫度對(duì)糖蛋白得率的影響結(jié)果見圖4。由圖4可知，提取溫度較低時(shí)，隨著提取溫度的增加，糖蛋白提取率逐漸增加，提取溫度為40℃時(shí)，薏米糖蛋白粗品得率最高，當(dāng)提取溫度超過40℃時(shí)，提取率隨溫度的增加而降低。這主要是由于溫度較低時(shí)，提高溫度可加快糖蛋白分子的溶解度和運(yùn)動(dòng)速度，提取率增加。當(dāng)溫度過高時(shí)，薏米中的淀粉開始糊化，使提取液黏稠，影響薏米糖蛋白的溶出，另外高溫會(huì)引起蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)解體，疏水集團(tuán)暴露和展開，使蛋白質(zhì)分子凝固沉淀，從而導(dǎo)致薏米糖蛋白得率減少。因此初步確定薏米糖蛋白的最佳提取溫度為40℃。

圖4 提取溫度對(duì)糖蛋白得率的影響

3.2 薏米糖蛋白提取工藝優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用正交試驗(yàn)優(yōu)化薏米糖蛋白的提取工藝，結(jié)果如下頁(yè)表2所示。由表2可知，提取溫度、料液比、提取時(shí)間、提取次數(shù)均會(huì)影響薏米糖蛋白的提取率，主次順序?yàn)镈＞A＞B＞C，即提取溫度＞物料比＞提取時(shí)間＞提取次數(shù)。薏米糖蛋白的最優(yōu)提取工藝參數(shù)組合為A3B3C3D2，即提取溫度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取時(shí)間3 h，提取次數(shù)3次，從經(jīng)濟(jì)效率考慮，將提取次數(shù)修正為1次。本試驗(yàn)中第9組（A3B2C2D1）提取率最高，因此要做驗(yàn)證試驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)證明兩組試驗(yàn)結(jié)果差異不顯著，而A3B3C3D2提取時(shí)間較短，效率高的最優(yōu)提取工藝為A3B3C3D2。

3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

在提取溫度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取時(shí)間3 h，提取次數(shù)1次的條件下，進(jìn)行了5次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表3。從表3可以看出，重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果較為穩(wěn)定，薏米糖蛋白粗品的平均得率可達(dá)到3.70%，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定。

表3 薏米糖蛋白提取工藝條件驗(yàn)證結(jié)果

表2 薏米糖蛋白得率正交試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

提取溫度、料液比、提取時(shí)間及提取次數(shù)均對(duì)薏米糖蛋白得率有一定的影響，影響主次因素依次為提取溫度、料液比、提取時(shí)間、提取次數(shù)。薏米糖蛋白提取的最佳工藝為：提取溫度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取時(shí)間3 h，提取次數(shù)1次，此工藝條件下薏米糖蛋白粗品的得率可達(dá)到3.70%。

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Optimization of extraction process of glycoprotein in coix seed

ZHANG Yi*ZHU Xin
（Department of life science，Yuncheng university，Shanxi Yuncheng 044000，China）

以薏米為原料，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化薏米糖蛋白的提取工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明，薏米糖蛋白提取的最佳工藝參數(shù)為：提取溫度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取時(shí)間3 h，提取次數(shù)1次，此工藝條件下糖蛋白粗品的平均得率可達(dá)3.70%。

薏米；糖蛋白；提??；工藝優(yōu)化

The optimization of extraction process of glycoprotein was studied by single factor test and orthogonal test with coix seed as the material.The result showed that,the optimization of extraction process were extraction time 3 hours,extraction temperature 40℃,liquid-solid ratio 1∶20（g∶mL）,extraction 1 time,the yield of glycoprotein under the condition could reach up to 3.70%.

coix seed；glycoprotein；extraction；orthogonal array design

TS210.1

A

1673-6044（2017）02-0031-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2017.02.010

*張怡，女，1989年出生，2013年畢業(yè)于陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，碩士，助教。

2017-03-15