超聲波輔助提取野生軟棗獼猴桃莖多糖的工藝優(yōu)化

張春紅，吳 雙，許 寧，何曉冰，劉長(zhǎng)江

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866)

超聲波輔助提取野生軟棗獼猴桃莖多糖的工藝優(yōu)化

張春紅，吳 雙，許 寧，何曉冰，劉長(zhǎng)江*

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866)

研究超聲波輔助熱水浸提野生軟棗獼猴桃莖多糖的工藝條件。通過單因素實(shí)驗(yàn)分別考察固液比、超聲功率、提取溫度和提取時(shí)間對(duì)多糖得率的影響;以多糖得率為指標(biāo);采用正交實(shí)驗(yàn)得出最佳處理組合為:固液比為1∶25g/mL，首先在超聲功率300W條件下作用15min，然后在50℃熱水中浸提45min，在此條件下軟棗獼猴桃莖多糖得率為10.23%。同傳統(tǒng)的熱水浸提法相比，相同時(shí)間條件下，超聲波輔助熱水浸提法的多糖得率提高了80%。

軟棗獼猴桃莖，多糖，超聲波輔助提取，工藝優(yōu)化

軟棗獼猴桃(Actinidia argutaSieb.et Zucc.)，又名軟棗子，獼猴梨，藤瓜，屬于獼猴桃科(Actinidiaceae)、獼猴桃屬(Actinidia)多年生落葉藤本植物［1］。軟棗獼猴桃在我國(guó)分布較廣，尤以東北三省的資源最為豐富，是東北的優(yōu)勢(shì)資源。多糖廣泛存在于自然界，是多種中草藥的有效成份之一，具有多種生物活性，是理想的免疫增強(qiáng)劑［2］。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，軟棗獼猴桃莖中多糖(AASP)免疫活性最強(qiáng)，具有抗感染、抗腫瘤增殖作用。AASP還可促進(jìn)B細(xì)胞對(duì)SRBC抗體產(chǎn)生初次應(yīng)答，以及增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力［3－4］。當(dāng)年生的軟棗獼猴桃在冬剪過程中修剪下來(lái)的枝條造成浪費(fèi)。因此，利用軟棗獼猴桃莖提取多糖類化合物可提高原料的利用率，減少資源的浪費(fèi)。超聲波法提取多糖是由于超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)，在萃取過程中，這種強(qiáng)大的沖擊波能夠有效地減小、消除溶劑與水相之間的阻滯層，從而加大了傳質(zhì)效率。同時(shí)，沖擊波對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞組織產(chǎn)生一種物理剪切力，使之變形、破裂、并釋放出內(nèi)含物，這大大加速了萃取過程，是天然產(chǎn)物提取中一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)［5－6］。本文利用超聲波輔助法提取軟棗獼猴桃莖多糖，并對(duì)其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，為軟棗獼猴桃莖的綜合利用和功能性食品的開發(fā)提供參考［7］。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

野生軟棗獼猴桃莖 遼寧省本溪市;苯酚、濃硫酸、無(wú)水乙醇、葡萄糖、三氯乙酸 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

HiTAcHi u－2900紫外可見分光光度計(jì) 日立高新技術(shù)公司;SHZ－D(Ⅲ)循環(huán)水真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;RE－52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化設(shè)備儀器廠;JY99－ⅡDN超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技有限公司;5805超速冷凍離心機(jī) 德國(guó)INVESTMENT公司;FW135.17中草藥粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 多糖的提取 稱取處理好的軟棗獼猴桃莖粉2.0g，與一定量的水進(jìn)行混合，先進(jìn)行15min超聲處理，再設(shè)定浸提時(shí)間和水浴溫度進(jìn)行提取，提取液進(jìn)行抽濾，去除濾渣，所得濾液減壓濃縮，再用95%乙醇進(jìn)行醇沉，使乙醇的體積分?jǐn)?shù)達(dá)80%，沉淀多糖，靜置2h［8］，在10℃條件下，以6000r/min離心20min，棄去上清液，沉淀即為水溶性的粗多糖化合物。沉淀用水復(fù)溶后定容至100mL，所得樣液待測(cè)。

1.2.2 操作要點(diǎn) 原料預(yù)處理:將修剪的當(dāng)年生軟棗獼猴桃莖洗凈、切段、烘干，粉碎過20目篩，備用。

1.2.3 超聲波輔助提取軟棗獼猴桃莖多糖的單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.3.1 浸提時(shí)間對(duì)莖多糖得率的影響 稱取軟棗獼猴桃莖粉2.0g，以固液比1∶30(g/mL)與水混合，在超聲功率200W下作用15min，然后在60℃下分別浸提40、45、50、55min，測(cè)定樣液多糖濃度并計(jì)算多糖得率。

1.2.3.2 超聲功率對(duì)莖多糖得率的影響 稱取軟棗獼猴桃莖粉2.0g，以固液比1∶30(g/mL)與水混合，分別在超聲波功率為100、200、300、400W條件下作用15min，然后在60℃下浸提45min，測(cè)定樣液多糖濃度并計(jì)算多糖得率。

1.2.3.3 固液比對(duì)莖多糖得率的影響 稱取軟棗獼猴桃莖粉2.0g，分別以固液比為1∶20、1∶25、1∶30、1∶35 (g/mL)與水混合，在超聲功率200W條件下作用15min，然后在60℃下浸提45min，測(cè)定樣液多糖濃度并計(jì)算多糖得率。

1.2.3.4 浸提溫度對(duì)莖多糖得率的影響 稱取軟棗獼猴桃莖粉2.0g，以固液比1∶30(g/mL)與水混合，在超聲功率200W條件下作用15min，然后分別在40、50、60、70℃下浸提45min，測(cè)定樣液多糖濃度并計(jì)算多糖得率。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表1。

表1 超聲波輔助提取莖多糖的因素及水平Table 1 The ultrasonic－assisted water extraction of polysaccharide factor and level

1.2.5 測(cè)定方法

1.2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制［9］以多糖濃度為橫坐標(biāo)X(μg/mL)，以吸光度為縱坐標(biāo)Y，得回歸曲線Y= 0.0924X+0.0118，R2=0.9989。

1.2.5.2 樣液中軟棗獼猴桃莖多糖得率的計(jì)算方法［8］

多糖得率(%)=提取液中多糖含量/軟棗獼猴桃莖粉質(zhì)量×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲波輔助提取軟棗獼猴桃莖多糖的單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 浸提時(shí)間對(duì)莖多糖得率的影響 由圖1可知，在浸提50min內(nèi)，莖多糖得率隨時(shí)間增加而增大;隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，莖多糖得率增加趨勢(shì)變緩，浸提時(shí)間50min時(shí)多糖得率最大，因此，選取浸提時(shí)間為50min。

圖1 浸提時(shí)間對(duì)莖多糖得率的影響Fig.1 Effect of time on extracting ratio of stem polysaccharide

2.1.2 超聲功率對(duì)莖多糖得率的影響 由圖2可知，超聲波功率在100W到200W時(shí)，隨著功率的提高多糖得率明顯增加;但當(dāng)300W時(shí)多糖得率反而下降。因此，適宜的超聲功率為200W。

圖2 超聲波功率對(duì)莖多糖得率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic power on extracting ratio of stem polysaccharide

2.1.3 固液比對(duì)莖多糖得率的影響 由圖3可知，當(dāng)固液比為1∶20(g/mL)到1∶25(g/mL)時(shí)多糖得率明顯出現(xiàn)上升趨勢(shì)，但當(dāng)固液比為1∶30(g/mL)時(shí)多糖得率出現(xiàn)下降后趨于平緩。因此，適宜的固液比為1∶25(g/mL)。

圖3 固液比對(duì)莖多糖得率的影響Fig.3 Effect of solid－liquid ratio on extracting ratio of stem polysaccharide

2.1.4 浸提溫度對(duì)莖多糖得率的影響 由圖4可知，在浸提溫度小于50℃時(shí)，獼猴桃莖多糖得率隨溫度的升高而增加;當(dāng)溫度大于50℃以后，莖多糖得率隨溫度的升高而減少后趨于平緩，這可能是由于高溫條件下部分多糖水解的結(jié)果。因此，適宜的提取溫度為50℃。

圖4 浸提溫度對(duì)莖多糖得率的影響Fig.4 Effects of temperature on extracting ratio of stem polysaccharide

2.2 超聲波輔助提取莖多糖的正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)提取時(shí)間、超聲功率、固液比和提取溫度四個(gè)因素進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，其正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，正交實(shí)驗(yàn)方差分析見表3。

表2 超聲波輔助提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 The ultrasonic－assisted extracting result of orthogonal experiment

表3 超聲波輔助提取正交實(shí)驗(yàn)方差分析表Table 3 The ultrasonic－assisted extracting variance analysis of orthogonal experiment

正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，在超聲波輔助水提取多糖實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)極差R和方差分析(表3)，影響軟棗獼猴桃莖多糖提取率各因素的主次順序?yàn)?超聲功率＞提取溫度＞固液比＞提取時(shí)間，超聲波功率影響最大，提取時(shí)間影響最小，得出的最佳處理組合為A2B3C1D2，即固液比為1∶25g/mL，超聲功率為300W，浸提時(shí)間為45min，加上之前超聲波超聲15min，即提取時(shí)間為 60min，提取溫度為 50℃，多糖得率為10.23%。

2.3 軟棗獼猴桃莖多糖兩種提取方法的比較

由表4可知，在提取時(shí)間為60min的條件下進(jìn)行比較，超聲波輔助法與傳統(tǒng)的水浸提多糖法比較結(jié)果是多糖的得率明顯提高了80%左右。既節(jié)約能源，又提高得率，為工業(yè)生產(chǎn)提供理論參考。

表4 軟棗獼猴桃莖多糖兩種提取方法的比較Table 4 Actinidia arguta stem polysaccharide comparation between two extraction methods

3 結(jié)論

3.1 通過超聲波輔助熱水浸提軟棗獼猴桃莖多糖的單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得出，四個(gè)因素對(duì)多糖提取率的影響主次順序?yàn)?超聲功率＞提取溫度＞固液比＞提取時(shí)間，其中超聲功率影響顯著;優(yōu)化后的最佳提取工藝條件為:固液比為1∶25(g/mL)，首先在超聲功率300W條件下作用15min，然后在50℃熱水中浸提45min，即提取時(shí)間為60min，在此條件下所得軟棗獼猴桃莖多糖得率為10.23%。

3.2 同傳統(tǒng)的熱水浸提法相比，在相同提取時(shí)間條件下，超聲波輔助熱水浸提法的多糖得率提高了80%左右，這是由于超聲波空化效應(yīng)增強(qiáng)了原料的破碎效果，使多糖的溶出速度快且溶出率提高。

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Optimization of ultrasonic－assisted extraction
of polysaccharides from the stem of Actinidia arguta

ZHANG Chun－h(huán)ong，WU Shuang，XU Ning，HE Xiao－bing，LIU Chang－jiang*
(College of Food，Shenyang Agriculture University，Shenyang 110866，China)

The ultrasonic－assisted water extraction of polysaccharide from the stem of Actinidia arguta was investigated.The aqueous suspension of the stem powder of Actinidia arguta stem 1∶25(g/mL)was pretreated by 300W ultrasound for 15min，then subjected to the traditional water extraction.Effects of operation conditions on extraction ratio of polysaccharide，such as ultrasonic power，extracting time，temperature and solid－liquid ratio were studied by single factor experiment.The highest recovery of polysaccharide(10.23%)could be obtained as the extraction conditions were set as:solid－liquid ratio 1∶25(g/mL)，temperature 50℃，time 45min，ultrasonic power 300W.Compared with conventional method，the polysaccharide recovery by ultrasonic extraction was improved by 80%under the condition of the same time.

Actinidia arguta stem;polysaccharide;ultrasonic－assisted extraction;process optimization

TS255.36

B

1002－0306(2012)06－0297－03

2011－06－16 *通訊聯(lián)系人

張春紅(1968－)，女，博士，副教授，主要從事植物蛋白質(zhì)、酶工程方面的研究。

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903013)。