雙水相萃取芡實多糖工藝研究

金 婷

(棗莊學院生命科學學院，山東棗莊 277160)

芡實是睡蓮科植物芡的干燥成熟種仁，本試驗以芡實中的多糖為研究對象，考察其萃取方法及工藝條件，從而為進一步全面開發芡實中多糖成分提供科學依據。芡實多糖的分離提取技術目前多為熱水浸提法，并取得一定進展，而雙水相萃取較為少見。傳統的多糖分離技術存在許多弊端，如可能破壞營養成分、提取率低等，不利于后續的純化及作用機理的研究，盡可能地保持其原有特性則可克服這一弊端，利用雙水相分離技術可達到這一目的［5-10］。本試驗研究目的在于采用一種溫和的多糖提取技術提取芡實多糖，減少對其成分破壞［11］，并可在工業生產中采用該種分離技術，以達到大規模生產。

1 材料與儀器

1.1 原料試劑

芡實 (市售成品);聚乙二醇 (PEG，分子量2 000、4 000、6 000、8 000)、硫酸銨、蒽酮、濃硫酸、葡萄糖，均為分析純。

1.2 儀器及設備

722N 可見光分光光度計:上海精密科學儀器有限公司;旋轉蒸發儀:鄭州長城科工貿有限公司;DHG-9141A 型電熱恒溫干燥箱:上海精宏實驗設備有限公司。

2 試驗方法

2.1 芡實提取液的制備

稱取10g 市售芡實，經研缽碾碎后置于燒杯中，加200mL 蒸餾水，煮沸30min，同時不停攪拌，多次過濾后定容至500mL 待用。

2.2 試驗流程

繪制標準曲線→芡實多糖提取液制備→探究適宜PEG 相對分子質量→探究適宜硫酸銨質量分數→探究適宜PEG 質量分數→正交試驗→驗證試驗→試驗結果分析。

2.3 多糖測定方法

蒽酮—硫酸法［12］。

2.4 單因素試驗

分別單獨考察PEG 分子量、硫酸銨質量分數、PEG質量分數3 個因素對多糖提取率的影響。

2.5 正交試驗

以上述3 組單因素試驗結果為依據，設定三因素三水平正交試驗，以得出最佳條件組合。

2.6 相關計算公式［13］

(1)式中，K 為多糖在兩相體系中的分配系數;R為上下相體積之比;Y 為多糖在上相中的收率;Ca為上相中多糖質量濃度(mg/mL);Cb為下相中多糖質量濃度(mg/mL);V上為上相體積(mL);V下為下相體積(mL)。

3 結果及分析

3.1 葡萄糖標準曲線

繪制葡萄糖標準曲線，見圖1。

圖1 葡萄糖標準曲線

3.2 單因素試驗結果與分析

3.2.1 PEG 分子量選擇試驗結果分析

按照表1 所示加入藥品，選取對照組，對照組用蒸餾水替換芡實多糖提取液。攪拌使其溶解后置于分液漏斗中靜置20min，分相完全后倒入不同量筒中，測其體積，記數。

表1 各分子量PEG 的加入量

上下相中各取1mL 加9mL 蒸餾水稀釋，再取1mL試液，分別加入蒽酮試劑4.0mL，沸水浴中加熱10min，用流水冷卻至室溫，在620nm 處測其吸光值。

由圖2、圖3 可以看出，上下相體積之比R 隨PEG相對分子量增大有所增大，但總體變化不明顯。多糖分配系數K 和收率Y 隨PEG 相對分子量增大呈先增后減，在PEG6000 時達到最大。結果顯示，在硫酸銨質量分數不變時，PEG 分子量在6 000 時利于上相富集多糖，收率達54%。

圖2 分配系數K 及上下相體積之比R 與PEG 相對分子質量的關系

圖3 收率Y 與PEG 相對分子質量的關系

3.2.2 硫酸銨質量分數探究試驗結果分析

按表2 所示加入藥品，選取對照組，對照組用蒸餾水替換多糖提取液。攪拌使其溶解后置于分液漏斗中靜置20min，分相完全后倒入不同量筒中，測其體積，記數。

上下相中各取1mL 加9mL 蒸餾水稀釋，再取1mL試液，分別加入蒽酮試劑4.0mL，沸水浴中加熱10min，用流水冷卻至室溫，在620nm 處測其吸光值。

由圖4、圖5 可以看出，上下相體積之比R 隨硫酸銨質量分數增大而減小，總體變化幅度不明顯。分配系數呈先增后減趨勢，在硫酸銨分數20.6%時收率Y 達最大，達58%。結果顯示，選擇硫酸銨質量分數為20.6%時利于上相富集多糖。

表2 硫酸銨的加入量

圖4 分配系數K 及上下相之比R 與硫酸銨質量分數的關系

圖5 收率Y 與硫酸銨質量分數的關系

3.2.3 PEG 質量分數探究試驗結果分析

按照表3 所示加入藥品，選取對照組，對照組用蒸餾水替換多糖提取液。攪拌使其溶解后置于分液漏斗中靜置20min，分相完全后倒入不同量筒中，測其體積，記數。

表3 PEG6000 的加入量

上下相中各取1mL 加9mL 蒸餾水稀釋，再取1mL試液，分別加入蒽酮試劑4.0mL，沸水浴中加熱10min，用流水冷卻至室溫，在620nm 處測其吸光值。

由圖6、圖7 可以看出，上下相體積之比R 隨PEG6000 質量分數增大而增大，總體變化幅度不明顯，分配系數K 及收率Y 呈遞增趨勢。但PEG6000 質量分數大于15.7%時，上相黏度較大，不利于提取，原因應為上相PEG6000 濃度過大。

圖6 分配系數K 及上下相之比R 與PEG6000 質量分數關系

圖7 收率Y 與PEG6000 質量分數的關系

3.2.4 正交試驗結果分析

正交試驗因素與水平見表4。對所得數據進行極差分析，見表5。

表4 正交試驗因素水平

正交試驗結果表明，因素A、B、C 對試驗結果均有影響，從極差可知，影響作用主次順序為A ＞C ＞B，試驗最佳組合為A2B2C2，即PEG 相對分子質量為6 000、硫酸銨質量分數為20.6%、PEG6000 質量分數為15.7%。

3.2.5 試驗結果分析

在PEG 相對分子質量為6 000，硫酸銨質量分數為20.6%，PEG6000 質量分數為15.7%條件下做驗證試驗，所得多糖在上相中的收率為57%，收率大大提高，可將其視為雙水相萃取芡實多糖的最佳組合條件。

表5 正交試驗結果

4 結論

試驗結果表明，當PEG 相對分子質量為6 000、硫酸銨質量分數為20.6%、PEG6000 質量分數為15.7%時，芡實多糖在上相中的收率最大，分配系數最高，綜合考慮可將其視為最佳萃取條件。此時若能考慮其它物質如蛋白質在雙水相中的分配規律，更能利于芡實成分的后續純化工作。由于芡實粉末過細及試驗條件有限，多糖提取液制取過程中多糖損失過多，因而應在該方面改進加工方法。

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