洋蔥水溶性多糖的提取工藝研究

傅冬和 張 影 曾婷玉 李恒彪

（1.國家植物功能成分利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410128；2.湖南農業大學園藝園林學院植物資源工程系，湖南 長沙 410128）

洋蔥是一種特色蔬菜。醫學臨床和研究證明［1，2］，洋蔥具有消炎抑菌、活血化淤、防癌抗癌、利尿、降血糖以及預防心血管疾病等生理藥用價值，是非常好的食療產品。國內外有關于洋蔥水溶性多糖提取工藝的研究，主要有熱水浸提法、微波輔助凍融法和超聲波法等［3－5］，但系統性研究還有待加強，且基本上是采用干燥的洋蔥粉為研究對象。水是最環保又經濟的溶劑，絕大多數多糖在冷水中的溶解性很低，在熱水中的溶解度增大。因此本試驗擬采用熱水浸提新鮮洋蔥中的糖類化合物，通過正交試驗設計以期獲得洋蔥中水溶性多糖的最佳提取工藝參數，為洋蔥水溶性多糖的開發利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料與試劑

新鮮紫皮洋蔥：市售；

葡萄糖標準品：中國藥品生物制品檢定所；

濃硫酸、苯酚：分析純，市售。

1.1.2 儀器

紫外分光光度計：UV－VIS型，日本島津公司；

電子天平：FA21045型，上海精科天平廠；

離心機：H－2050R型，長沙市八方科學儀器有限公司；

恒溫水浴鍋：600型，北京國華醫療器械廠；

循環水式多用真空泵：SHZ－D（III）型，河南鞏義英峪予華儀器廠；

超聲波清洗機：0101RHBS003型，上海Branson公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 洋蔥水溶性多糖的提取 將新鮮洋蔥去皮切小薄片，加一定量的去離子水→水浴浸提（1次或分次）→抽濾→濾液合并混勻量體積。

1.2.2 洋蔥水溶性多糖的檢測方法 采用硫酸－苯酚法［6］。

1.2.3 洋蔥水溶性多糖提取單因素試驗

（1）提取時間的影響：稱取洋蔥薄片20.0g，提取溫度70℃，料液比1∶14（m∶V），提取1次，提取時間分別為2.0，2.5，3.0，3.5，4.0h，以提取液中水溶性多糖含量為指標，考查提取時間對洋蔥水溶性多糖提取率的影響。

（2）提取溫度的影響：稱取洋蔥薄片20.0g，料液比1∶14（m∶V），提取時間3.0h，提取1次，提取溫度分別為60，70，80，90，100℃，以提取液中水溶性多糖量為指標，考查提取溫度比對洋蔥水溶性多糖提取率的 影響。

（3）料液比的影響：稱取洋蔥薄片20.0g，提取溫度80℃，提取時間3.0h，提取1次，分別設計料液比為1∶6，1∶8，1∶10，1∶12，1∶14（m∶V），以提取液中水溶性多糖量為指標考查提取溫度比對洋蔥水溶性多糖提取率的影響。

（4）提取次數的影響：稱取洋蔥薄片20.0g，提取溫度80℃，提取時間3.0h，料液比為1∶14（m∶V），即每個處理提取液總體積為新鮮洋蔥質量的14倍，設提取次數分別為1次、2次（料液比分別為1∶8，1∶6（m∶V））、3次（料液比分別為1∶5，1∶5，1∶4（m∶V））、4次（料液比分別為1∶4，1∶4，1∶3，1∶3（m∶V）），每一樣品提取完后，將其各次提取液混合，以提取液中水溶性多糖量為指標，考查提取次數對洋蔥水溶性多糖提取率的影響。

1.2.4 洋蔥水溶性多糖提取正交試驗 以提取溫度、提取時間、料液比及提取次數為試驗因素，根據單因素試驗結果，確定各因素的水平，設計正交試驗。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的建立

按照參考文獻［6］的方法，以被測液吸光度（A）為橫坐標，多糖含量（X）為縱坐標，繪制的標準曲線，計算獲得洋蔥水溶性多糖的線性方程為X ＝9.610 3A－0.004 1，相關系數R2＝0.998 2。

2.2 洋蔥水溶性多糖提取單因素試驗

2.2.1 提取時間的影響 由圖1可知，洋蔥水溶性多糖含量隨浸提時間延長而增加，提取時間在3.0h以內時，洋蔥水溶性多糖含量隨著時間的延長迅速升高，提取時間超過3.5h后，增加幅度小。這是因為在提取初期，洋蔥水溶性多糖浸出容易，隨著浸提時間的延長，洋蔥水溶性多糖的浸出速度逐漸減慢，當達到最高點時達到動態平衡，再延長浸提時間水溶性多糖的檢測含量也不會增加。

2.2.2 提取溫度的影響 由圖2可知，溫度在60～80℃時，洋蔥水溶性多糖提取量隨著提取溫度的增高而升高，80℃時達到最大值，80～100℃時，含量基本穩定。這是因為在較低溫度范圍內，洋蔥水溶性多糖的溶解度隨著溫度升高而升高。當溫度提高時80℃及以上時，水溶性多糖的浸出率基本達到動態平衡，甚至可能由于部分水溶性多糖的熱不穩定性，而出現含量下降的現象。

2.2.3 料液比的影響 由圖3可知，洋蔥提取液中水溶性多糖的含量隨著加水量的增加而升高，當料液比為1∶10～1∶14（m∶V）時，洋蔥水溶性多糖的含量隨加水量的增加變化不明顯。這是因為當提取用溶劑量比較少時，洋蔥水溶性多糖還沒有被完全提取出來就已經達到動態平衡，浸提溶劑用量增加后，盡管提取液中水溶性多糖濃度降低，但提取總量是增加的。

圖1 提取時間對洋蔥水溶性多糖含量的影響Figure 1 Effects of extraction time on the content of onion water soluble polysaccharides

圖2 提取溫度對水溶性多糖含量的影響Figure 2 Effects of extraction temperature on the content of onion water soluble polysaccharides

圖3 提取料液比對水溶性多糖含量的影響Figure 3 Effects of solid to liquid rate on the content of onion water soluble polysaccharides

2.2.4 提取次數對水溶性多糖提取率的影響 由圖4可知，隨著提取次數的增加，所測多糖含量增加，提取2次比提取1次的提取率要高很多，提取3次或更多次數，提取得更徹底，測定結果更大，但增加的幅度越來越小，直到基本相當。1次提取時，洋蔥水溶性多糖檢測含量隨著提取時間的延長，溶劑中的濃度越來越高，當濃度達到平衡時，水溶性多糖就難以浸出；分次更換溶劑提取時，濃度差增大，殘留的水溶性多糖不斷被浸出，提取總量增加；隨著提取次數的不斷增加，水溶性多糖總量增加的幅度越來越小，但所耗能量及時間越多，成本越高，效率越低。

圖4 提取次數對水溶性多糖含量的影響Figure 4 Effects of extraction times on the content of water soluble sugar

2.3 洋蔥水溶性多糖提取最佳工藝的條件選擇

根據單因素試驗結果，確定洋蔥水溶性多糖提取的正交試驗因素水平見表1，試驗結果見表2。

表1 因素水平表Table 1 Effective factors and levels for extracting onion water soluble sugar

表2 正交試驗結果Table 2 The result of orthogonal design

由表2可知，影響洋蔥水溶性多糖浸出的影響因素大小為提取溫度＞料液比＞提取次數＞提取時間。所獲得的洋蔥中總水溶性多糖最佳提取工藝條件為A2B2C3D3，即提取溫度80℃，提取時間為3.0h，料液比為1∶12（m∶V），提取次數為3次。

2.4 驗證性實驗

根據上述正交試驗所確定的洋蔥水溶性多糖的提取工藝參數條件進行3次洋蔥水溶性多糖的提取實驗，結果表明洋蔥（鮮重）中水溶性多糖的平均含量為3.697%。

3 討論與結論

本試驗采用新鮮洋蔥，且設計的料液比較大，故結果中顯示料液比的影響不及提取溫度大；提取溫度、提取料液比及提取次數三因素的影響較接近，只有提取時間影響最小，可能是因為洋蔥細胞壁對水溶性多糖的浸出有阻礙作用，試驗提取時間較長，增加30min對測定結果影響不明顯。

洋蔥中水溶性多糖含量相對其它物質來說較高，并且具有良好的生物學活性，是一種很好的保健食品。洋蔥的化學成分主要為硫化物、類黃酮、苯丙素酚類、甾體皂苷類、含氮化合物和前列腺素類、多糖等［3］，用傳統的水提法制備的水溶性多糖制品含量不高，不到4%，水提物中多糖只占極小部分，不能充分顯示其生物活性，如果經過進一步純化提高洋蔥多糖純度，獲得高純產品，其應用領域將更廣泛，應用前景將十分廣闊。用洋蔥干粉為原料通過使用微波輔助凍融法提取，多糖得率只有3.58%［6］，用本法得率可達3.697%。洋蔥耐貯藏，多糖穩定，在貯藏過程中變化小，本試驗采用新鮮洋蔥為原料直接提取洋蔥水溶性多糖，與用洋蔥干粉提取的工藝相比，可省去干燥材料的環節，從而節約成本，為工業化生產提供了依據，也為將來用現代高新技術提取洋蔥水溶性多糖的研究提供參考。

1 張強，牟雪姣，周正義，等.洋蔥水溶性糖的提取及其抗氧化活性研究［J］.食品與發酵工業，2007，33（1）：138～141.

2 鄒磊，宋楊.洋蔥的抗氧化能力及發酵對其的影響［J］.食品與機械，2008，26（2）：76～78.

3 張鋒倫，吳素玲，孫曉明，等.洋蔥多糖不同提取工藝的提取效果研究［J］.時真國醫國藥，2009，20（4）：34～35.

4 郭梅，趙靖，王娜，等.洋蔥多糖的水浸提取工藝條件研究［J］.食品研究與開發，2011，32（4）：59～62.

5 黃愛民，馬林，楊華，等.洋蔥多糖的提取工藝改進［J］.安徽農業科學，2010，38（10）：5 113～5 114，5 124.

6 董群，鄭麗伊，方積年.改良的苯酚－硫酸法測定多糖和寡糖含量的研究［J］.中國藥學雜志，1996，31（9）：550～553.