超聲輔助冬棗水溶性多糖提取工藝優化

郭艷茹，王玲麗

（運城學院生命科學系，山西運城 044000）

超聲輔助冬棗水溶性多糖提取工藝優化

郭艷茹，王玲麗

（運城學院生命科學系，山西運城 044000）

以冬棗為研究對象，采用超聲波輔助提取，用醇沉法得到多糖沉淀，用蒸餾水溶解后，采用苯酚-硫酸法，在波長490 nm處測定吸光度，以葡萄糖標準品為對照品，計算冬棗水溶性多糖的提取率；研究4個較顯著因素，提取溫度、料液比、提取時間、超聲波功率對冬棗水溶性多糖提取率的影響。在此基礎上，用正交分析法確立了冬棗水溶性多糖最佳提取工藝為：提取溫度75℃，料液比1∶30，提取時間25 min，超聲波功率為135 W，最高的提取率為3.83%。

冬棗；水溶性多糖；超聲強化

冬棗，鼠李科，棗屬［1］。棗個大近圓形，皮薄，果肉細嫩多汁、甘甜清香、酸甜適口、風味極佳。果實富含多糖、氨基酸、蛋白質、膳食纖維、黃酮、維生素等，維生素C含量尤其豐富，有“百果之王”和“活維生素丸”的美譽。冬棗是藥食通用的優質果品，但目前對其系統研究和開發利用還處于初級階段。冬棗的主要成分---多糖近年來被發現能有效清除人體內的氧自由基，提高機體的免疫功能，并具有抗腫瘤、抗病毒、抗感染、抗潰瘍等多種生物功能，且無毒副作用，可廣泛應用于醫療保健、食品等領域，作為綠色生物醫藥產品，具有廣闊的市場前景和應用價值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料。冬棗。洗靜、烘干、粉碎后備用，細度在20目以下。

試驗藥品。葡萄糖標準品、無水乙醇、苯酚、濃硫酸。

試驗儀器。FA1604型電子天平（上海舜宇恒科學儀器有限公司）、FW 100微型高速萬能粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）、TG16離心機（長沙英泰儀器有限公司）、101A-1E型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海實驗儀器總廠）、UV-5500PC紫外可見分光光度計（上海元折儀器有限公司）、SHZ-D（Ⅲ）型循環水式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司WFZ）、KQ-300GDV恒溫數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 標準曲線制作

準確稱取葡萄糖標準品1.00 g，用蒸餾水溶解，置于200 m L容量瓶中，加蒸餾水至刻度，量取4 m L溶液于200 m L的容量瓶中，稀釋至刻度，制成100 mg·L-1的葡萄糖標準液。稱取苯酚固體20.00 g，加適量蒸餾水水浴溶解，準確定容于棕色200 mL容量瓶中，制成10%苯酚溶液，于冰箱中避光保存。分別吸取0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 m L的葡萄糖標準溶液均至終體積1 m L，另取1 m L水作對照；分別加入1 m L 10%苯酚溶液，搖勻；緩慢加入濃硫酸5 m L，并在冷水中冷卻，搖勻；然后在490 nm下比色測定吸光度［2］，得標準曲線方程y=63.283x+0.020 7（R2=0.993）。

1.3 冬棗多糖的提取及含量測定

稱取冬棗粉末1.00 g，按一定料液比加蒸餾水，攪勻，在超聲波清洗儀中超聲提取，然后用循環水式多用真空泵進行抽濾，去掉雜質得濾液，取濾液1 m L加95%的乙醇溶液2 m L，放置24 h，待用［3］。

將樣品溶液放入高速離心機，3 600 r·min-1離心10 min，棄清液，加95%的乙醇清洗沉淀，取沉淀加蒸餾水并稀釋100倍。然后取0.5 m L樣液及對照，加蒸餾水至1 m L，再加入10%的苯酚溶液lm L，濃硫酸5 m L，搖勻，并放入冷水中冷卻，靜置20 min。在490 nm處測吸光度，根據1.2節所制標準曲線，計算得到被測溶液中多糖濃度，進而得到樣液中多糖含量，并最終計算得出提取率。

1.4 處理設計

1.4.1 料液比對冬棗多糖提取率的影響

準確稱取1 g冬棗粉末5份，分別設置料液比為1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，在70℃，功率為150 W的超聲波清洗儀中超聲20 m in，之后同1.3節所述方法抽濾、離心、清洗沉淀，將沉淀溶解并稀釋100倍得樣液；取0.5 m L樣液，同1.3節加蒸餾水至1 m L，再加入1 mL苯酚、5 mL濃硫酸，靜置20 min，在490 nm下測定吸光度，進而計算得到多糖提取率。

1.4.2 提取時間對冬棗多糖提取率的影響

準確稱取1 g冬棗粉末5份，放入錐形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分別設定超聲時間為10，15，20，25，30 m in，同1.4.1節方法在70℃，功率150W的超聲波清洗儀中超聲提取，其他步驟同1.4.1節。

1.4.3 提取溫度對冬棗多糖提取率的影響

準確稱取1 g冬棗粉末5份，放入錐形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分別設定超聲提取溫度為55，60，65，70，75℃，在功率150 W的超聲波清洗儀中超聲20 min，其他步驟同1.4.1節。

1.4.4 提取功率對冬棗多糖提取率的影響

準確稱取1 g冬棗粉末5份，放入錐形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分別設定超聲功率為90，105，120，135，150 W，在70℃條件下超聲提取20 min，其他步驟同1.4.1節。

1.4.5 超聲強化提取冬棗多糖的正交試驗設計

選取料液比（A）、提取時間（B）、提取溫度（C）、提取功率（D）4因素，各自設定3水平進行正交實驗，以優化冬棗多糖的提取工藝。1-3水平A因素分別為1∶10，1∶20和1∶30；B因素分別為15，20和25 min；C因素分別為65，70和75℃；D因素分別為120，135和150 W。

2 結果與分析

2.1 料液比的影響

由圖1可知，在一定范圍內增加浸提用水量有助于提高多糖得率；但當料液比在1∶20～1∶50時，對冬棗多糖提取率的影響逐漸減小。這主要是由于當一開始加大浸提用水量時，可以使冬棗多糖分子充分接觸，進而提高冬棗多糖得率；但若加水量超過一定比例后則其進一步促進的作用不明顯，從而使整體提取率趨于穩定。

圖1 料液比對多糖得率的影響

2.2 提取時間的影響

由圖2可以看出，提取時間越長越有利于冬棗多糖的浸出，但當浸提時間超過20 min以后，提取率趨于穩定。這由于超聲波長時間的強烈攪拌與振動作用會導致細胞內產生劇烈的渦流擴散，從而增大細胞內外有效成分的濃度差，加快溶質的傳遞速率，進而提高提取率；但當多糖濃度在細胞內、外基本達到平衡后，再延長超聲時間，其對多糖提取率的增加作用甚小，同時由于超聲波的剪切作用，長時間的處理還可能導致部分多糖分子發生斷裂，從而引起提取損失。

2.3 提取溫度的影響

由圖3可知，升溫有利于提高多糖得率；但當溫度超過70℃時，多糖得率緩慢下降。這是由于過高的溫度下，多糖的性質可能會受到破壞，在苯酚-濃硫酸的作用下不能被測定，因此導致多糖的提取率降低。

圖2 提取時間對多糖得率的影響

圖3 提取溫度對多糖得率的影響

2.4 超聲功率的影響

由圖4可知，隨著功率的增加提取率也增加，但當提取功率超過135 W后，提取率降低。分析其原因，一方面當超聲波功率小于135 W時，隨功率增加，超聲波的攪拌與振動，特別是空化作用，可有效破壞細胞壁結構，增強細胞內容物通過細胞壁的穿透能力，從而提高提取率；另一方面，當超聲波功率大于135 W后，提取的多糖在細胞內外的濃度在較短時間內達到動態平衡，而進一步增加功率導致部分多糖分界，進而引起提取率下降。

圖4 提取功率對多糖得率的影響

2.5 多因素的影響

由于提取率實際上是受料液比、提取時間、提取溫度和提取功率4個因素交叉影響，為了全面考查這4個因素的影響，設計了四因素三水平正交試驗（L9（34））［4］對冬棗多糖的提取工藝進行優化，并通過正交試驗結果以確定各因素對提取率的影響程度，結果詳見表1。

從試驗結果及數據分析可以得出，各因素對提取效果的影響程度依次為料液比（A）＞提取時間（B）＞功率（D）＞提取溫度（C），根據上述結果確定最佳超聲輔助水提工藝為：料液比1∶30，提取時間25 min，提取溫度75℃，提取功率135 W。在此條件下冬棗多糖得率為3.83%。

表1 L9（34）正交試驗結果

3 小結

冬棗水溶性多糖的最佳提取工藝為提取溫度75℃，料液比1∶30，提取時間25 min，超聲波功率為135 W，最高的提取率為3.83%。

［1］ 中國科學院植物研究所.中國高等植物圖鑒：第一冊［M］.北京：科學出版社，1972：434.

［2］ 林勤保，趙國燕.不同方法提取大棗多糖工藝的優化研究［J］.食品科學，2005，26（9）：368-371.

［3］ 李進偉，丁霄森.超聲波提取金絲小棗多糖的工藝研究［J］.林產化學與工業，2006（3）：73-76.

［4］ 李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理［M］.北京：化學工業出版社，2005：79.

（責任編輯：高 峻）

TS 201.1

B

0528-9017（2014）11-1743-03

文獻著錄格式：郭艷茹，王玲麗.超聲輔助冬棗水溶性多糖提取工藝優化［J］.浙江農業科學，2014（11）：1743-1745.

2014-07-09

院級產學研合作項目

郭艷茹（1980-），女，內蒙古赤峰人，講師。研究方向為生物工程。E-mail：yanruguo2003@126.com。