復合酶法制備化妝品用薏米提取液工藝研究

林瑞敏

（福建省輕工業研究所，福建 福州 350005）

薏米屬禾本科蜀黍族薏苡屬，又名薏苡仁、苡仁、薏仁米，是我國衛生部公開的藥食兼用食品[1-2]。薏米在我國大部分地區均有種植，主要產于福建、河北、陜西、湖南、江蘇等地。薏米的營養價值和藥用價值在禾本植物中獨占鰲頭，因此，被譽為“世界禾本植物之王”[3]。據《中國食療大典》記載：薏米含蛋白質14%、脂肪5%、碳水化合物65%、鈣0．07%、磷0．242%、鐵0．001% 。薏米中已發現的活性成分主要有薏苡多糖、薏苡酯、薏苡素、木脂素類、酚類、多種不飽和脂肪酸、苯并嗪酮、氧氮雜萘酮、三萜類開環化合物及多種氨基酸等[4]。

生物活性多糖具有許多護膚性能，包括延緩衰老、血管美容、抗粉刺、修復皮膚組織、美白和保濕作用，多糖的生物學活性和理化性質為其在化妝品中的應用提供了依據,將各種多糖應用于化妝品中，能產生保濕、穩定、改善膚色、抗衰老和抗菌等功能，且高分子多糖無毒副作用，與常用化妝品成分配伍性好[5]。

薏米是重要的中藥材和化妝品添加劑。在日本，薏米一致被視為珍貴的滋補、保健、沐浴和潤膚佳品[6]。現代研究表明：薏苡仁多糖主要含薏米多糖A、B、C，中興葡聚糖1～7，酸性多糖CA-1和CA-2等多種多糖組分[7]；薏米提取物可延緩皮膚衰老，具有防皺、防裂等作用，對于醫治面部粉刺、痤瘡、改善皮膚粗糙均有一定效果；同時，薏米提取物對紫外線有較強的吸收能力，對皮膚有防曬作用。薏米提取物已廣泛應用于粉刺霜、痤瘡膏、雪花膏、香波、頭發營養劑、防曬化妝水、消炎性乳液及治療皮膚病的產品生產中。

目前，對薏米的研究多集中在食品工業用和藥理作用方面，對開發應用于化妝品的薏米提取液的工藝研究報道較少，本實驗以薏米為原料，采用復合酶酶解薏米，通過單因素及正交試驗確定酶解薏米的最佳工藝及參數，為薏米的精深加工和提高經濟附加值提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1．1．1 材料

薏米：福建省仙游縣金沙食品有限公司；

中溫α-淀粉酶（7000 U/g）、糖化酶（100000 U/g）：江蘇博立生物制品有限公司；

碘液、濃硫酸、無水乙醇、標準葡萄糖、苯酚等均為分析純，市售。1．1．2 儀器設備

F-W-200高速萬能粉碎機（北京中興偉業儀器有限公司）；

歐洲之星100數顯型攪拌器（江蘇省科學器材有限公司）；

FY-1C旋片式真空抽濾泵（溫嶺市飛越機電有限公司）；

723PC型可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）；HH-6數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；PHS-3C型酸度計(上海儀電科學儀器股份有限公司)；

糖度計（泉州光學儀器有限公司）；

101-1型電熱鼓風恒溫干燥箱(上海雙彪儀器設備有限公司)；

FA2004電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）；玻璃儀器等。

1.2 方法

1．2．1 提取工藝流程

1．2．2 操作要點

1．2．2．1 粉碎：選用優質薏米，要求籽粒飽滿、色澤光潔，無霉變、蛀蟲，將薏米用粉碎機粉碎，過40目篩，制成薏米粉備用。

1．2．2．2 調漿：稱取薏米粉，按料液比加入水浸泡，浸泡1～3 h，使薏米充分吸水后攪拌混合均勻。

1．2．2．3 糊化：將浸泡液加熱至85 ℃，保溫糊化30 min，糊化時為了防止底部粘度過高產生結塊燒焦，應邊糊化邊進行攪拌。

1．2．2．4 液化：將薏米糊化液冷卻至淀粉酶適宜溫度(70±2)℃，加入中溫α-淀粉酶25 U/g進行液化，通過碘液檢測判定液化終點，確定液化時間。

1．2．2．5 糖化：酶解液降溫至糖化酶適宜溫度(58±2)℃，調節pH為糖化酶適宜的pH(5．0±0．2)，加入糖化酶酶解，根據提取液中粗多糖含量判定糖化終點。1．2．2．6 滅酶：將糖化后的溶液加熱至95 ℃，保溫10 min滅酶。

1．2．2．7 篩濾：滅酶后，過100目篩，去除薏米渣，得提取液備用。

1．2．2．8 澄清：提取液加入澄清劑，攪拌均勻，靜置澄清8～12 h。

1．2．2．9 過濾：吸取上清液，采用硅藻土過濾。

1．2．2．10 灌裝、封口、殺菌：將澄清過濾液加熱至90 ℃后趁熱灌裝封口，采用85 ℃、40 min進行殺菌，然后冷卻至室溫。

1．2．3 檢測方法

1．2．3．1 液化終點的確定方法

取液化溶液1滴至瓷點滴板，加1滴碘溶液，觀察反應顏色。若顯藍色，說明溶液中還有淀粉；若反應不顯藍色呈棕黃色，則說明溶液中不含淀粉，達液化終點。

1．2．3．2 粗多糖檢測方法

采用苯酚-硫酸法[9]

（1）樣品測定液制備：吸取薏米提取液試樣15．0 mL，加入20 mL無水乙醇，同時使用渦旋振蕩器，使混合均勻，于4000 r/min離心10 min，棄去上清液；不容物用10 mL乙醇溶液（80%）洗滌3次；殘渣用水溶解并轉至容量瓶中，加水定容至100 mL。此溶液為樣品測定液。

（2）標準曲線繪制：分別吸取0、0．2、0．4、0．6、0．8、1．0 mL的標準葡萄糖工作溶液（100 mg/L）置20 mL具塞玻璃試管中，用蒸餾水補至1．0 mL向試液中加入1．0 mL苯酚溶液（5%），然后迅速加入5．0 mL硫酸，靜置10 min；使用渦旋振蕩器使反應液充分混合，然后將試管置于30 ℃水浴反應中反應20 min，490 nm處測吸光度。以葡萄糖質量濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。回歸方程為Y=9．9286x+0．0126，標準曲線見圖1。

圖1 葡萄糖標準回歸曲線

（3）多糖含量測定：吸取1．0 mL樣品測定液，置于20 mL具塞試管中，按（2）步驟操作，測定吸光度，同時做空白試驗。若測得的吸光度超出所得的葡萄糖回歸曲線的范圍，則應相應的減少或增加吸取試劑量，保證讀數在回歸曲線范圍內。做平行試驗3次，取平均值，然后從標準曲線中求出被測液中葡萄糖的濃度，再換算成一定質量薏米多糖得率。多糖得率=（提取多糖的質量/薏米樣品質量）×100%

1．2．4 實驗方法

因各種酶制劑具有其最適作用pH、溫度，液化酶的用量取決于底物中淀粉的含量，因此本研究中液化酶添加量、液化溫度、液化pH及糖化溫度、糖化pH根據原料說明書提供的適宜條件執行。影響薏米粗多糖得率的主要因素為：料液比、液化時間、糖化酶添加量和糖化時間。

1．2．4．1 不同料液比對多糖得率的影響

采用不同料液比進行調漿，85 ℃糊化30 min后冷卻至(70±2)℃，按底物中淀粉含量計算加入中溫α-淀粉酶進行液化，液化完全后，降溫至(58±2)℃，調節pH(5．0±0．2)，按100 U/g原料加入糖化酶，糖化60 min后過濾得提取液，測定提取液中粗多糖含量，以粗多糖得率為評價指標，確定最佳料液比。

1．2．4．2 液化時間的確定

采用最佳料液比進行調漿，85 ℃糊化30 min后冷卻至(70±2)℃，按底物中淀粉含量分別加入中溫α-淀粉酶進行液化試驗，分別液化20、30、40、50、60 min，采用碘液檢測判定是否通過液化終點，以確定最佳液化時間。

1．2．4．3 不同糖化酶添加量對多糖得率的影響

采用上述最佳料液比調漿，經糊化、完全液化后降溫至(58±2)℃，調節pH(5．0±0．2)，分別按50、75、100、125、150 U/g原料加入糖化酶進行試驗，糖化60 min后過濾得提取液，測定提取液中粗多糖含量，以粗多糖得率為評價指標，確定最佳糖化酶添加量。

1．2．4．4 不同糖化時間對多糖得率的影響

采用上述最佳料液比調漿，經糊化、完全液化后降溫至(58±2)℃，調節pH(5．0±0．2)，按上述糖化酶最佳添加量進行糖化試驗。糖化時間分別取30、45、60、75、90 min進行試驗，糖化后滅酶、過濾得提取液，測定提取液中粗多糖含量，以粗多糖得率為評價指標，確定最佳糖化時間。

1．2．4．5 正交試驗

在單因素實驗的基礎上，選擇料水比、糖化酶添加量、糖化時間作為考察因素，以提取液中粗多糖得率作為考察指標，進行正交試驗確定最佳糖化工藝條件。

1．2．4．6 驗證實驗

采用最佳的糖化工藝條件，以500 g薏米投料量進行3批次驗證實驗，通過對提取液中粗多糖得率的測定結果分析，驗證最佳糖化工藝條件。

1．2．5 數據統計方法

實驗所得數據采用SPSS和Excel軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同料液比對粗多糖得率的影響

稱取50 g薏米粉，分別采用1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30料液比進行調漿，85 ℃糊化30 min后冷卻至(70±2)℃，按25 U/g原料加入中溫α-淀粉酶，液化完全后，降溫至(58±2)℃，調節pH(5．0±0．2)，按100 U/g原料加入糖化酶，糖化60 min后滅酶、過濾得薏米提取液，測定提取液中粗多糖含量，結果如圖1示：

由圖1可知，隨著加水比的增加，提取液中粗多糖得率逐漸增加，當料液比為大于1∶20后，粗多糖得率增加不顯著。因酶解液含水量過少，不足以溶解所有多糖，增加加水比后，多糖溶解量增大，當加水量到一定程度后，溶解的多糖量不再提高，從實際生產操作和成本考慮，加水量不宜過大，故確定最佳料液比為1∶20。

圖1 料液比對粗多糖得率的影響

2.2 最佳液化時間的確定

稱取50 g薏米粉，采用1∶20料液比進行調漿，85 ℃糊化30 min后冷卻至(70±2)℃，加入中溫α-淀粉酶25 U/g原料進行液化試驗，分別于20、30、40、50、60 min采用碘液檢測，以酶解液變色情況判定是否通過液化終點，結果如表1：

由表1可看出：隨著液化時間的增加，酶解液遇碘變色逐漸變淡，當液化時間超過40 min時，酶解液遇碘呈淡棕黃色，表明已達液化終點。故確定最佳液化時間為40 min。

2.3 不同糖化酶添加量對粗多糖得率的影響

采用1∶20料液比調漿，85 ℃糊化30 min后冷卻至(70±2)℃，加入中溫α-淀粉酶25 U/g原料液化40 min后降溫至(58±2)℃，調節pH(5．0±0．2)，分別按50、75、100、125、150 U/g原料加入糖化酶進行試驗，糖化60 min后滅酶、過濾得薏米提取液，測定提取液中粗多糖含量，結果如圖2所示：

由圖2可知，隨著糖化酶添加量的增加，粗多糖得率逐漸增加，當糖化酶添加量超過100 U/g時，粗多糖得率增加不顯著。在酶促反應中，當底物濃度為固定值時，隨著酶添加量的增加，生成物越多；當底物全部被酶分解，酶用量繼續增加，生成物不再變化。故確定最佳糖化酶添加量為100 U/g原料。

表1 酶解液變色情況表

圖2 糖化酶添加量對粗多糖得率的影響

2.4 不同糖化時間對多糖得率的影響

稱取50 g薏米粉，采用1∶20料液比調漿，85 ℃糊化30 min后冷卻至(70±2)℃，加入中溫α-淀粉酶25 U/g原料液化40 min后降溫至(58±2)℃，調節pH(5．0±0．2)，糖化酶添加量為100 U/g原料進行糖化試驗。糖化時間分別取30、45、60、75、90 min進行提取試驗，滅酶、過濾得薏米提取液，測定提取液中粗多糖含量，結果如圖3所示：

由圖3可知，隨著糖化時間的增加，粗多糖得率逐漸增加，當糖化時間超過60 min時，粗多糖得率增加不顯著。這說明產物溶解受時間的影響，時間過短粗多糖溶出量少，時間過長又容易引起粗多糖分解，故確定最佳糖化時間為60 min。

2.2 正交試驗優化酶解工藝

在上述單因素實驗的基礎上，選擇料水比、糖化酶添加量、糖化時間作為考察因素，以粗多糖得率作為考察指標，進行正交試驗確定最佳酶解工藝條件。選用L9（33）正交表進行實驗分析，結果見表2、表3。

圖3 糖化時間對多糖得率的影響

通過正交分析，由表3可看出：極差RB＞RC＞RA，說明糖化酶添加量對薏米提取液中粗多糖得率的影響最大，其次是糖化時間，料液比對薏米提取液中粗多糖得率的影響最小，即影響粗多糖得率的各因素主次順序為B＞C＞A，且較優方案為A2B2C2。即：料液比1∶20、糖化酶添加量100 U/g原料、糖化時間60 min。

表2 正交試驗因素水平表

表3 正交試驗表

2.3 驗證實驗

采用正交試驗優化的最佳工藝，以500 g投料量進行3批次驗證實驗，對中試成品粗多糖含量進行檢測，3批次實驗成品的粗多糖得率分別為1．92%、1．97%、1．95%，平均值為1．95%；結果表明：3批次的多糖得率與正交試驗優化結果基本相符。

3 結論

采用以薏米為原料，糊化后經中溫α-淀粉酶液化完全、采用糖化酶酶解提取制備化妝品用薏米提取液，其工藝合理可行。最佳工藝為：以薏米為原料，料液比為1∶20、85 ℃糊化30 min、淀粉酶用量25 U/g原料、液化溫度(70±2)℃、液化時間40 min；糖化酶用量100 U/g原料、糖化pH(5．0±0．2)、糖化溫度(58±2)℃、糖化時間60 min；糖化結束后加熱至95 ℃滅酶10 min，經過濾、澄清，取上清液經硅藻土、膜過濾，加熱至90 ℃灌裝封口，后經85 ℃殺菌40 min、冷卻至室溫得薏米提取液成品。產品呈無色清亮透明，粗多糖得率達1．92%以上。

[1] 陳建白．薏米的開發利用[J]．云南熱作科技,1999(02):13-14．

[2] 趙曉紅．薏米的營養、醫學價值及制作飲料的發展前景[J]．飲食與健康,2002(03):35-36．

[3] 汪開治．國外科技簡訊[J]．植物雜志,2004(01):48．

[4] 黨娟．萌芽薏米營養生化特性及產品延伸研究[D]．貴陽:貴州大學,2015．

[5] 王兆梅,李琳,郭祀遠,等．生物活性多糖在化妝品中的應用[J]．日用化學工業，2004(04):245-248．

[6] 王振鴻．薏苡的藥用價值[J]．醫藥保健，2004(03):56-57．

[7] 邢真．薏米中生物活性物質的提取及應用研究[D]．濟南:山東輕工業學院食品與生物工程學院,2009．

[8] 錢學射,秉文．薏苡仁在化妝品中的應用[J]．中國化妝品,1995(04):28．

[9] 中華人民共和國農業部．食用菌中粗多糖含量的測定:NY/T 1676-2008[S]．北京:中國農業出版社,2008:10．