木聚糖的堿法提取工藝研究

摘 要：堿法是一種提取木聚糖較為適用的方法，文章探討了氫氧化鈉濃度、提取溫度、提取時間、固液比、原料顆粒度等因素對甘蔗渣中木聚糖提取率的影響，實驗結果表明：當堿液濃度15～20%、提取時間90min、提取溫度80～90℃、顆粒度40～60目、固液比為3g/70mL時，木聚糖得率較高。

關鍵詞：木聚糖；堿法；提取

木聚糖是植物細胞中主要的半纖維素成分，占植物細胞干重的35%，是自然界中除纖維素之外含量最豐富的多糖。木聚糖能高選擇性地促進腸道內雙歧桿菌的增殖，不易被人體消化酶系統所分解，強力吸附大腸桿菌、腸炎門氏菌等病原菌，減少機體內的有毒發酵、代謝產物的產生等獨特的生理作用，具備治療便秘、腹瀉等胃腸疾病，保護肝臟等療效[1～2]。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

原料為甘蔗渣（市售甘蔗榨汁后所得）；氫氧化鈉，3，5-二硝基水楊酸（DNS），苯酚，濃鹽酸，95%乙醇，冰乙酸、濃硫酸，D-木糖，均為分析純。

儀器為電子恒溫水浴鍋，電熱鼓風干燥箱，高性能粉碎機，電子天平，紫外可見光分光光度儀及其他玻璃儀器。

1.2 實驗方法

1.2.1 紫外分光光度法測定木糖含量

（1） 標準D-木糖溶液的配置。準確稱取干燥后的分析純D-木糖0.2500g，加蒸餾水溶解，轉入250mL容量瓶稀釋并定容即得lg/L的D-木糖標準溶液。

（2） D-木糖檢測波長的確定。準確移取D-木糖標準溶液1.0mL至50mL容量瓶中，按基本試驗法，配成含量為0.020g/L的D-木糖溶液，在400～700nm范圍內進行全波長掃描測其吸光度，實驗表明D-木糖的最佳波長為554nm。

（3） D-木糖標準曲線的繪制。用標準溶液、DNS溶液和蒸餾水準確配制得D-木糖濃度分別為1.0μg/mL、2.0μg/mL、3.0μg/mL、4.0μg/mL、5.0μg/mL和6.0μg/mL的系列溶液。按基本實驗法，在554 nm處測定上述各系列溶液的吸光度。結果表明：隨著D-木糖溶液質量濃度的增大，吸光度呈線性增大，做一元線性回歸分析，得D-木糖濃度一吸光度標準曲線方程為：A=0.0073C+0.0368，R2=0.9986。

（4） 甘蔗渣提取物中D-木糖含量的測定。準確吸取一定量的樣品溶液于50ml 容量瓶，加入1.5ml DNS 溶液和2ml 蒸餾水，于沸水浴中加熱5min，顯色后迅速冷卻，用蒸餾水稀釋定容。另取一50ml 容量瓶，加入1.5ml DNS 溶液，用蒸餾水稀釋定容作為空白溶液，用1cm比色皿，在554nm處，測定其吸光度并計算D-木糖的含量。

1.2.2 堿法提取甘蔗渣中木聚糖

稱取甘蔗渣5g（精確至0.001g）于三口燒瓶中，按規定的固液比加入NaOH溶液，加熱提取。提取完畢后，真空過濾，所得濾液用25%（體積比）鹽酸調節pH值至5.0，再加入2倍體積的95%乙醇，靜置30min以使沉淀完全析出。真空過濾，將所得固體物干燥，準確稱取質量，依下式計算甘蔗渣木聚糖的得率。

木聚糖得率（%）=■×100%

其中：X-測得的待測樣品溶液中的D-木糖濃度，μg/mL；M-甘蔗渣質量，g。

2 結果與討論

2.1 氫氧化鈉濃度對木聚糖得率的影響

在恒定溫度75℃，提取時間1h的條件下，考察了氫氧化鈉濃度對木聚糖得率的影響，實驗結果見表1。從表中結果可以看出，低濃度氫氧化鈉溶液的透壁作用不強使得木聚糖得率不高，當濃度達到15%以上時，木聚糖得率明顯提高。但濃度太高容易造成糖類成分分解，木聚糖得率降低且提取物顏色變深。較為合適的氫氧化鈉水溶液濃度應維持在15%～20%。

表1 NaOH濃度對木聚糖得率的影響

2.2 提取時間對木聚糖得率的影響

在恒定溫度75℃，氫氧化鈉濃度為15%的條件下，考察了提取時間對木聚糖得率的影響，實驗結果見表2。從表2中數據可以看出，隨著提取時間的延長，木聚糖得率逐漸增加，至90min時達到最大。隨后木聚糖得率緩慢下降可能是由于原料顆粒內外的木聚糖濃度趨于平衡，且時間過長而引起了少量糖分分解所致。因此，從提取效果和效率兩方面考慮，提取時間應控制在90min左右，不應超過2h。

表2 提取時間對木聚糖得率的影響

2.3 提取溫度對木聚糖得率的影響

在恒定氫氧化鈉濃度為15%，提取時間1h的條件下，考察了提取溫度對木聚糖得率的影響，實驗結果見表3，從表中數據可以看出，溫度影響提取溶劑在原料顆粒內、外部之間的擴散速度，溫度越高，目標物質的傳質速度越快，在提取時間相同的情況下，目標物得率越高。當溫度超過80℃之后，目標物得率略有降低，可能是高溫引起了部分糖分分解所致。因此，堿液提取甘蔗渣中木聚糖的適宜溫度溫度為80～90℃為宜。

表3 提取溫度對木聚糖得率的影響

2.4 原料顆粒度對木聚糖得率的影響

在氫氧化鈉濃度為15%，提取溫度為75℃，提取時間為1h的條件下，考察了原料（甘蔗渣）粒度對木聚糖得率的影響，實驗結果見表4，從表中數據可以看出，甘蔗渣粒度為40～60目是較為合適的提取粒度。

表4 原料顆粒度對木聚糖得率的影響

2.5 固液比對木聚糖得率的影響

在氫氧化鈉濃度為15%、提取溫度為75℃、提取時間為1h的條件下，考察了固液比（甘蔗渣與溶劑用量）對木聚糖得率的影響，實驗結果見表5，從表中結果可以看出，提取溶劑較少時，原料顆粒外部溶液中目標物質的濃度提高得快，導致顆粒內部目標物質向外擴散的推動力在很短的時間內即變得小，因而當固液比在3：60以下時得率不高。當固液比超過3：70以后，得率隨溶劑用量的增加而逐漸增大，這是由于大量溶劑體系能在較長時間內維持較大的傳質推動力所致。因此，對于甘蔗渣中木聚糖的提取，固液比應維持在3g/70mL以上。

表5 固液比對木聚糖得率的影響

3 結束語

堿液提取法用于甘蔗渣中木聚糖的提取是可行的。用氫氧化鈉水溶液提取甘蔗渣木聚糖較為適宜工藝參數為：氫氧化鈉濃度15～20%左右、提取溫度80～90℃左右、提取時間90min、顆粒度20～40目、固液比為3g/70mL。

參考文獻

[1]黃廣民，姚伯元，劉仁成.椰殼中木聚糖含量的測定[J].食品科學，2007，28（6）：271～274.

[2]王文嶺，黃雪松.DNS法測定木糖含量時最佳測定波長的選擇[J].食品科學，2006，27（4）：196～198.

作者簡介：周浩（1990.0-），男，湖北孝感人，大學本科四年級學生，專業方向為化學工程與工藝。