黃肉甘薯糖蛋白提取工藝的研究

摘 要：以黃肉甘薯為材料，探索了水提法制備甘薯糖蛋白的工藝。通過單因素和正交試驗，得出制備甘薯糖蛋白的最優工藝條件：物料粒度為80目，浸提時間為1h，浸提溫度為50℃，料液比為1∶15，浸提次數為1次。在該優化條件下甘薯糖蛋白的含量為17.730mg/g。方差分析表明，物料粒度、浸提時間、浸提溫度和料液比對甘薯糖蛋白提取率的影響均不顯著。

關鍵詞：甘薯；糖蛋白；提取；單因素；正交試驗

中圖分類號 S531 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）19-119-03

糖蛋白是一類由糖類與蛋白中氨基酸以共價鍵結合而成的結合蛋白[1]。在生物體內，糖蛋白發揮著重要的作用，是粘液、血漿、細胞間基質、細胞膜、激素等的重要組成成分[2]。甘薯糖蛋白具有維持人體血管的彈性和膜腔、關節腔、呼吸道、消化道的潤滑，預防肝及腎臟等器官結締組織的萎縮，防止脂類物質沉積到動脈血管壁上而導致動脈硬化，放緩人體器官的老化速度，增強人體免疫力[3]等功效。Kusano-Shuichi等人從白皮甘薯中提取到了一種酸性的糖蛋白，研究表明其具有抗糖尿病活性[4]。國內學者的研究表明，甘薯糖蛋白具有良好的抗腫瘤活性、降血脂功能和體外抗氧化活性。本研究探討甘薯糖蛋白的最佳提取工藝，可為甘薯蛋白資源的開發利用提供理論依據，有利于開發高附加值的甘薯產品，減少廢水污染，增加農民的收入，具有良好的經濟和社會價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 新鮮甘薯：紅皮黃肉，市售；所用化學試劑均為分析純。

1.2 試驗方法 將黃肉甘薯洗凈，去皮，切成薄片，護色（用1%的檸檬酸浸泡1h），烘干（干燥箱40℃），磨粉，過篩，分別收集20目、40目、60目、80目、100目和120目組分，冷藏備用。

稱取10.000g甘薯粉，加入一定比例的蒸餾水，水浴振蕩浸提一定時間后，3 000g離心30min，上清液醇析（V乙醇∶V提取液=3∶1），離心取沉淀，sevage試劑脫游離蛋白（V氯仿∶V正丁醇=3∶1），透析，冷凍干燥，得糖蛋白混合物。

2 結果與分析

2.1 物料粒度對甘薯糖蛋白提取率的影響 在浸提溫度為40℃條件下，分別采用粒度為20目、40目、60目、80目、100目和120目的甘薯粉按固液比（按甘薯粉10.00g提取溶劑150mL的比例）1∶15，浸提2h，試驗結果如圖1所示。

由圖1可知，物料粒度的大小直接影響甘薯糖蛋白的得率，隨著粒度的減小，糖蛋白的得率也隨之提高；在粒度從20目減少到80目的過程中，糖蛋白的提取率增加比較明顯；在80目以后，糖蛋白的提取率逐漸趨向于平穩。這可能歸因于原料的粒度越小，原料與溶劑的接觸面積越大，越有利于糖蛋白的溶出，浸提效果越好。但當粒度達到一定程度后，接觸面積的增多對糖蛋白得率的影響變得不太明顯。從減少動力消耗，節約成本的角度考慮，選擇80目的物料就能獲得較好的提取效果。

2.2 浸提溫度對甘薯糖蛋白提取率的影響 在顆粒度為80目條件下，固液比為1：15，浸提時間2h，分別在不同溫度（20℃、30℃、40℃、50℃）下對甘薯粉進行浸提，試驗結果如圖2所示。

由圖2可知，隨著提取溫度的逐漸升高，糖蛋白的得率也隨之逐步提高。在溫度由20℃逐漸升高到40℃的過程中，糖蛋白的得率增加較快，這可能是由于溫度的升高加劇了分子運動，從而加速了糖蛋白的溶出速度；當溫度大于40℃時，糖蛋白的得率逐漸趨于平穩，從節約成本，降低能耗的角度考慮，后續試驗中以40℃為最佳提取溫度。

2.3 浸提時間對甘薯糖蛋白提取率的影響 在物料粒度80目，浸提溫度40℃、料液比1∶15的條件下，采用不同的浸提時間（1h、2h、3h、4h和5h）對物料進行浸提，研究時間對提取效果的影響，試驗結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著浸提時間的延長，糖蛋白的提取率隨之提高，浸提時間為1～2h，糖蛋白得率增幅較大，2h后糖蛋白的得率逐漸趨向平緩。這可能是因為開始提取時，糖蛋白的溶出速度是很快的，但隨著糖蛋白的溶出，體系的濃度也隨之增加，達到一定濃度后，糖蛋白的溶出逐漸趨于平衡，使得糖蛋白的得率增加變得較平緩。由此，確定糖蛋白的最佳提取時間為2h。

2.4 料液比對糖蛋白提取效果的影響 在物料粒度80目，浸提溫度40℃，浸提時間2h的條件下，通過改變料液比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25）來研究其對糖蛋白提取效果的影響，試驗結果如圖4所示。

由圖4可以看出，在糖蛋白提取過程中，提取液的量直接影響提取效果，糖蛋白提取率隨料液比增大呈現先增加而后逐漸趨于平穩的變化趨勢。在1∶（5～15）時提高得較快，但達到1∶15后得率的增加變得比較平緩。從提取效果與減少溶劑消耗量的角度考慮，料液比以1∶15較佳。

2.5 pH值對糖蛋白提取率的影響 在物料粒度80目、料液比1∶15、浸提溫度40℃和浸提時間2h的條件下，用0.1% HCl和0.1% NaOH調節提取溶劑的pH值，來研究提取液pH對提取效果的影響，試驗結果如圖5所示。

由圖5可知，當pH值>5.0時，pH值對甘薯糖蛋白的提取效果沒有顯著的影響，因此在提取甘薯糖蛋白時，用蒸餾水即可。

2.6 浸提次數對糖蛋白提取率的影響 在物料粒度80目，料液比1∶15，浸提溫度40℃，每次浸提時間為2h的條件下，采用不同浸提次數（1、2、3、4次）對甘薯粉進行浸提，試驗結果如圖6所示。

本試驗中把浸提4次的總糖蛋白的含量（提取率）看作糖蛋白完全溶出。由圖6可知，在上述試驗最佳提取條件下，提取1次，糖蛋白溶出99.2%，當提取次數大于2時，提取液中的糖蛋白含量越來越少。從提取效果和經濟效益兩方面綜合考慮，一般選擇提取1次。

2.7 正交試驗結果與分析 在單因素試驗初步篩選的基礎上，以對提取率影響最為顯著的物料粒度、浸提溫度、浸提時間和料液比為4因素，以提取液中糖蛋白含量的變化為評價指標，進行4因素3水平的L9（34）正交試驗，試驗設計和結果分析見表1。

3 結論

本研究確定了水提法提取甘薯中糖蛋白的最優工藝條件：物料粒度為80目，浸提時間為1h，浸提溫度為50℃，料液比為1∶15，浸提次數為1次。影響糖蛋白得率因素的主次順序為：浸提溫度（C）>浸提時間（B）>料液比（D）>物料粒度（A）。方差分析表明A、B、C和D對甘薯糖蛋白提取率的影響均不顯著。

糖蛋白是甘薯淀粉生產中的重要副產物，本研究為甘薯淀粉生產廢液中糖蛋白的回收利用提供了實驗依據，為充分利用甘薯資源，獲得高附加值的甘薯產品打下基礎，具有深遠的經濟和社會意義。

參考文獻

[1]Geyer H，Geyer R.Strategies for analysis of glycoprotein glycosylation [J].Biochim Biophys Acta，2006，1764（12）：1 853-1 869.

[2]呂克凡，高世勇.糖蛋白抗腫瘤研究進展[J].齊齊哈爾醫學院學報，2012，33（12）：1 642–1 643.

[3]程坷偉，許時嬰，王璋.甘薯糖蛋白的分離純化和組成[J].食品與發酵工業，2004，30（11）：130-134.

[4]Kusano S.Isolation of antidiabetic comonents from white-skinned sweet potato （Ipomoea batatas L）[J].Biosci Biotedhnol Biochem，2001，65（1）：109-114.

（責編：施婷婷）