楊稅

(蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215009)

1 背景

苦瓜多糖(momordicacharantia polysaccharide，簡(jiǎn)稱(chēng)MCP)是多糖中的一種，是由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成的雜多糖，苦瓜多糖常常用于降血糖、抗氧化、抗腫瘤和抑菌等臨床疾病[1-2]?？喙隙嗵莵?lái)源于苦瓜，而苦瓜是人們生活中一種很常見(jiàn)的蔬菜，中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所對(duì)新鮮苦瓜的營(yíng)養(yǎng)成分和含量分析顯示鮮苦瓜中具有近20種成分，成分復(fù)雜，主要成分為水，其次是碳水化合物，即苦瓜多糖，苦瓜多糖本身是一種雜多糖，百分含量為2.60%～3.50%[3]。由于鮮苦瓜中苦瓜多糖含量低、成分復(fù)雜，所以其提取要求高，難度大，目前常見(jiàn)的提取方法有熱水浸提法、超聲波輔助提取法、微波萃取、雙酶水解法、超聲波提取法等[4]。通過(guò)對(duì)苦瓜多糖提取物的純度進(jìn)行比較，選取最佳提取方法為雙酶水解法，如圖1。

鑒于苦瓜多糖的臨床應(yīng)用價(jià)值，本文在原有的工藝上，通過(guò)進(jìn)一步多因素考察，建立新工藝，減少了生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)成本，打開(kāi)了規(guī)?；a(chǎn)的途徑。

圖1 不同提取方法苦瓜多糖粗品的純度對(duì)比圖

2 儀器與和試劑

2.1 儀器 SHZ-D循環(huán)水式真空泵(河南鞏義市英峪豫華儀器廠)；112GKC控溫水浴鍋(上海蘇達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；MS-DS10A1豆?jié){機(jī)(廣東省精品電器制造有限公司)；海爾冰箱BCD-190WDPT(海爾集團(tuán))；R-30電動(dòng)攪拌器(上海瑪尼儀器設(shè)備有限公司)；實(shí)驗(yàn)室提取濃縮機(jī)組(濟(jì)寧榮匯超聲波設(shè)備有限公司)；循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長(zhǎng)城儀器有限公司)；766-0A型遠(yuǎn)紅外快速干燥箱(上海新諾儀器設(shè)備有限公司)；TU-1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。

2.2 材料和試劑 苦瓜：市售，來(lái)自蘇州農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。80%乙醇、純化水、纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、稀鹽酸、活性炭、葡萄糖、濃硫酸以及蒽酮試劑等。

3 方法與結(jié)果

3.1 提取工藝的選擇依據(jù) 薛美香等[5]在苦瓜多糖提取工藝的研究報(bào)道稱(chēng)，苦瓜在干燥過(guò)程中有糖分的破壞和轉(zhuǎn)化，故選擇新鮮苦瓜為原料進(jìn)行試驗(yàn)更好。楊稅等[6]在不同類(lèi)型苦瓜在苦瓜多糖提取上的比較性研究中對(duì)苦瓜多糖的提取方法進(jìn)行比較(如圖1)中得出結(jié)論：苦瓜多糖提取最佳方法為雙酶水解法。楊稅等[7-9]在苦瓜多糖提取工藝的考察與優(yōu)化中得到苦瓜多糖的工藝(如圖2)和葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)(如圖3)。楊稅等[10]在不同類(lèi)型苦瓜在苦瓜多糖提取上的比較性研究中對(duì)不同類(lèi)型，不同時(shí)間段的苦瓜進(jìn)行苦瓜多糖的提取和分析，得出結(jié)論：苦瓜選擇白(老)條形苦瓜。由此確定苦瓜多糖的來(lái)源，苦瓜多糖的提取方法，苦瓜多糖的工藝，葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)以及苦瓜多糖的類(lèi)型。

圖2 苦瓜多糖提取的工藝

圖3 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)——吸光度與糖含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

3.2 苦瓜多糖生物酶提取工藝的進(jìn)一步優(yōu)化

3.2.1 反應(yīng)條件的優(yōu)化 結(jié)合酶的活性、大規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)際條件，原材料自身特點(diǎn)等因素，在原有的提取工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)條件，酶的類(lèi)型和比例為10 000 U·g-1纖維素酶，10 000 U·g-1果膠酶和木瓜蛋白酶(3∶1∶6)，機(jī)械攪拌(80 r·min-1)，pH值調(diào)節(jié)為5，水浴加熱溫度為50 ℃，浸提時(shí)間為1 h。

3.2.2 酶用量的確定 對(duì)酶的類(lèi)型和比例不變，酶用量縮小為原來(lái)1/5做對(duì)照試驗(yàn)考察酶用量的影響。兩份1 000 g水料比1∶1(mL∶g)的苦瓜漿分別加入10 000 U·g-1的纖維素酶，10 000 U·g-1的果膠酶和木瓜蛋白酶，用量比為3 g∶1 g∶6 g(優(yōu)化后用量)和15 g∶5 g∶30 g(優(yōu)化前用量)按照?qǐng)D2工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 酶不同用量提取苦瓜多糖百分含量的對(duì)比

在酶的類(lèi)型和比例不變的情況下對(duì)酶用量的考察顯示，多糖的含量和提取量基本上無(wú)差異，為了節(jié)約酶用量，最終確定10 000 U·g-1的纖維素酶，10 000 U·g-1的果膠酶和木瓜蛋白酶，用量為3 g∶1 g∶6 g。

3.2.3 水料比的確定 對(duì)不同水料比做對(duì)照進(jìn)行試驗(yàn)考察水料比的影響。水料比為1∶1，5∶1和10∶1的苦瓜漿1 000 g按照?qǐng)D2工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同水料比提取苦瓜多糖百分含量的對(duì)比

在反應(yīng)條件固定的情況下，對(duì)新鮮苦瓜的不同水料比考察顯示，多糖的含量和提取量基本上無(wú)差異，為了考慮充分使用勻漿和提取設(shè)備，減少資源浪費(fèi)，最終確定水料比為1∶1。

3.2.4 新鮮苦瓜貯存條件的確定 由于苦瓜屬于季節(jié)性蔬菜，貯存時(shí)間短，貯存不當(dāng)易出現(xiàn)成分流失。因此，對(duì)-25 ℃冷凍48 h苦瓜和常溫苦瓜做對(duì)照試驗(yàn)考察苦瓜的貯存條件。兩份1 000 g水料比1∶1的不同貯存條件下的苦瓜漿分別按照?qǐng)D2工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

在反應(yīng)條件固定的情況下，對(duì)新鮮苦瓜和冷凍苦瓜考察顯示，多糖的含量和提取量基本上無(wú)差異，苦瓜雖然是時(shí)令蔬菜，這驗(yàn)證了低溫儲(chǔ)藏苦瓜對(duì)苦瓜多糖的提取無(wú)影響。

表3 -25 ℃冷凍48 h苦瓜和常溫苦瓜提取苦瓜多糖百分含量的對(duì)比

3.3 苦瓜多糖提取方法的優(yōu)化 結(jié)合“3.2”項(xiàng)下苦瓜多糖生物酶提取因素考察結(jié)果，對(duì)苦瓜多糖提取工藝進(jìn)一步優(yōu)化，具體如下：選擇白條苦瓜，低溫冰箱-25 ℃冷凍48 h，取出解凍，去籽去瓤，洗凈切片，苦瓜與水按1∶1進(jìn)行勻漿，取1 000 g苦瓜漿加入容量為2 000 mL圓底燒瓶中，加入10 000 U·g-1纖維素酶3 g，10 000 U·g-1果膠酶1 g和木瓜蛋白酶6 g，機(jī)械攪拌(80 r·min-1)，pH值調(diào)節(jié)為5，水浴加熱溫度為50 ℃，浸提時(shí)間為1 h，浸提結(jié)束后冷卻至常溫，抽濾，殘?jiān)?∶1加水按原條件再次浸提，結(jié)束后合并濾液，濃縮至約100 mL，加入活性炭3 g，機(jī)械攪拌20 min(80 r·min-1)，抽濾，濾液常溫加入5倍量80%乙醇，搖勻密封放置5 ℃冰箱48 h低溫靜置，抽濾，用80%乙醇洗2次，沉淀物用紅外干燥，得到苦瓜多糖。優(yōu)化提取工藝流程如圖4所示。

圖4 苦瓜多糖生物酶提取的優(yōu)化工藝

3.4 結(jié)果及結(jié)論 對(duì)“3.3”項(xiàng)下苦瓜多糖提取的優(yōu)化方法進(jìn)行試驗(yàn)，得到苦瓜多糖的量為14.6 g，苦瓜量為500 g，得出提取率為2.92%，已非常接近由中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所發(fā)布的對(duì)新鮮苦瓜的營(yíng)養(yǎng)成分和含量分析中碳水化合物百分含量(2.60%～3.50%)，將制得的苦瓜多糖配制標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)出吸光度A=4.404，代入圖3 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)——吸光度與糖含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，得到苦瓜多糖純度為94.6%，得出結(jié)論：苦瓜多糖生物酶提取的優(yōu)化工藝適合于苦瓜多糖的規(guī)模化提取。

4 總結(jié)

本試驗(yàn)以水做溶媒，食用級(jí)果膠酶和纖維素酶為催化劑提取苦瓜多糖，木瓜蛋白酶去蛋白，活性炭除帶電和有色雜質(zhì)，提高了苦瓜多糖的質(zhì)量，減少了有機(jī)溶媒使用，避免了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)進(jìn)一步考察了酶用量的影響，水料比的影響，苦瓜的貯存條件的影響，結(jié)合苦瓜的特性和規(guī)模化生產(chǎn)的特點(diǎn)優(yōu)化了苦瓜多糖生物酶提取的工藝，減少了苦瓜多糖的提取步驟，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，節(jié)約了生產(chǎn)成本，為規(guī)模化生產(chǎn)提供了新的途徑。