生物表面活性劑輔助提取紅棗多糖工藝研究

張春媛

（山西省林業科學研究院，山西 太原 030012）

紅棗，鼠李科棗屬植物棗樹的果實，富含糖類、蛋白質、脂肪等多種營養成分，具有補中益氣、養血安神的功效[1-2]。近年來，國內外學者研究表明，紅棗多糖對于抗疲勞、抗氧化、調節血脂、抗腫瘤等方面有著重要作用[3-4]。目前，對紅棗多糖的提取主要采用超聲波輔助、微波輔助、酶法輔助等方法[5]。生物表面活性劑具有雙親結構，通過對表面、界面的吸附作用，增強溶劑對物料的濕潤和滲透作用，增強有效成分的溶解性[6-7]。而有關生物表面活性劑輔助提取紅棗多糖的研究尚屬空白。本試驗研究生物表面活性劑對紅棗多糖得率的影響，旨在提高多糖提取效果，為紅棗的進一步深加工提供技術依據。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

紅棗為太谷壺瓶棗。蒽酮、濃硫酸和葡萄糖等試劑皆為市售國產分析純。

電子天平、鼓風干燥箱、恒溫水浴鍋、磁力攪拌器、微波爐、超聲波清洗機、紫外可見分光光度計、臺式離心機。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預處理 將紅棗去核，置于80℃鼓風干燥箱干燥至恒質量，粉碎過0.25 mm篩，備用。

1.2.2 標準曲線的制作 配置0.1 mg/mL的葡萄糖標準溶液，取7支試管，分別精密吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL，補水至 2.0 mL，精密加入蒽酮 -硫酸溶液6 mL，充分搖勻混合，置于沸水浴中加熱15 min，取出放入冰浴中冷卻至室溫，在625 nm波長處測定吸光度，以X軸為葡萄糖濃度，Y軸為吸光度，制作標準曲線。

1.2.3 紅棗多糖含量的測定 精確稱取紅棗粉末1 g，加入適量蒸餾水進行浸提，然后3 500 r/min離心20 min，過濾上清液，定容至100 mL。吸取樣品溶液1.0 mL于試管中，按標準曲線的方法在625 nm波長處測定吸光度。根據標準曲線回歸方程計算多糖含量。

1.2.4 單因素試驗 比較生物表面活性劑鼠李糖脂、蔗糖酯對紅棗多糖提取效果的影響；以蔗糖酯加入量、提取溫度、提取時間、液料比4個因素進行單因素設計，蔗糖酯加入量1%，2%，3%，4%，5%，6%（占干物料比）；提取溫度 55，65，75，85，95 ℃；提取時間 60，90，120，150，180 min；液料比 20∶1，25∶1，30∶1，35∶1，40∶1。做 3 次平行試驗，分析各單因素對紅棗多糖提取率的影響。

1.2.5 紅棗多糖提取響應面優化 在單因素試驗的基礎上，利用蔗糖酯加入量、提取時間、液料比進行3因素3水平響應面試驗，用Design Expert 8.06軟件對多糖提取率進行優化分析。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的繪制及回歸方程的建立

從圖1可以看出，葡萄糖標準曲線方程為y＝5.903x＋0.003（R2＝0.999），式中，y 為吸光值，x 為葡萄糖質量濃度（mg/mL）。

2.2 單因素試驗

2.2.1 生物活性劑種類對紅棗多糖提取率的影響

由圖2可知，生物表面活性劑鼠李糖脂、蔗糖酯均有助于提高紅棗多糖提取率，蔗糖酯優于鼠李糖脂。因此，選擇蔗糖酯輔助提取紅棗多糖。

2.2.2 蔗糖酯添加量對紅棗多糖提取率的影響由圖3可知，紅棗多糖含量隨著蔗糖酯添加量的增加而逐漸增大，當蔗糖酯添加量為5%時，紅棗多糖提取含量達到最大值，這主要是由于蔗糖酯的增溶作用[8]，增強了多糖類物質的溶出。因此，最佳蔗糖酯添加量為5%。

2.2.3 提取溫度對紅棗多糖提取率的影響 從圖4可以看出，在55～85℃時，隨著提取溫度的提高，紅棗多糖提取率逐漸增大，在85℃時達到最大，當提取溫度達到95℃時，多糖提取率反而下降。這主要是因為溫度太高，使得多糖結構發生破壞，多糖溶出受阻，其他一些耐高溫雜質溶出增多[9-10]。因此，最佳提取溫度為85℃。

2.2.4 提取時間對紅棗多糖提取率的影響 從圖5可以看出，提取時間越長，多糖提取率越大，這主要是因為提取時間太短，多糖不能有效溶出[11]；在提取時間為150，180 min時，多糖提取率基本保持持平。因此，最佳提取時間選擇150 min。

2.2.5 液料比對紅棗多糖提取率的影響 從圖6可知，在液料比為25∶1時，多糖提取率最大；繼續增大液料比，多糖提取率反而下降，這主要是因為液料比太小時，多糖溶出很容易達到飽和，液料比太大時，多糖容易被稀釋[12]。因此，最佳液料比為25∶1。

2.3 紅棗多糖提取工藝參數優化

2.3.1 響應面試驗設計 為了優化紅棗多糖提取的最佳參數，采用3因素3水平（蔗糖酯添加量（A）：4%，5%，6%；提取時間（B）：90，120，150 min；液料比（C）：20∶1，25∶1，30∶1）的響應面分析，共17組試驗。試驗設計及結果列于表1。

表1 響應面試驗設計與結果

用Design Expert 8.06軟件對表1的數據進行統計分析，結果列于表2，3。

表2 回歸模型方差分析

表3 回歸方程系數顯著性檢驗

2.3.2 模型的建立及其顯著性檢驗 由軟件得出的模型回歸方程如下。

多糖提取含量＝9.91＋0.28A＋0.55B＋0.67C－1.01AB＋0.27AC－0.78BC－2.59A2－1.70B2－0.99C2。

由表 2 方差分析可知，F回歸＝46.90＞F0.05，P＜0.000 1，說明回歸方程極其顯著；F失擬＝4.99＜F0.05，P＞0.05，表明失擬不顯著，說明該模型與實際測得值可以很好地擬合[13-14]。由R2＝0.983 7可知，模型具有高度的顯著性[15]。

由表3可知，一次項、二次項及交互項B，C，AB，BC，A2，B2，C2均對測定多糖提取含量的試驗結果顯著，表明模型的整體水平比較顯著。由單因素F值可知，單因素對多糖提取率的影響大小順序為C＞B＞A，即液料比＞提取時間＞蔗糖酯添加量。2.3.3 兩因素間的交互影響 為考察微波功率與提取時間、微波功率與液料比、提取時間與液料比之間交互項對多糖提取含量的影響，對模型做等高線圖及響應面圖（圖7）。

等高線圖的形狀與響應面圖的傾斜坡度均可以反映出2個因素交互作用是否顯著，如果等高線圖的形狀是橢圓形，則表明該2個因素交互作用顯著；反之，如果等高線圖的形狀是圓形，則說明該2個因素交互作用不顯著[16-17]。響應面圖的傾斜坡度越大，則表明2因素交互作用顯著；反之，如果響應面圖的傾斜坡度較小，則說明該2個因素交互作用不顯著[18]。

由圖7可知，蔗糖酯添加量與提取時間、提取時間與液料比交互作用顯著，而蔗糖酯添加量與液料比之間交互作用不顯著，與方差分析結果一致。通過軟件對回歸方程求最大值得出，紅棗多糖最佳提取工藝參數為：蔗糖酯添加量5.06%，提取時間122.17 min，液料比26.58∶1。該條件下，紅棗多糖提取含量為10.34%。

2.3.4 驗證試驗 在軟件得出的最佳參數條件下進行3次平行試驗，得到紅棗多糖提取含量分別為9.99%，10.67%，10.22%，平均提取含量為10.29%，與理論值相差0.05百分點，說明該模型得到的最佳工藝參數準確可靠。

3 結論

生物表面活性劑蔗糖酯通過在表面或界面吸附作用或在溶液中形成分子聚合體而增大多糖在水中的溶解性，同時，由于其無毒、易生物降解的特性已被批準作為食品添加劑[19]。因此，生物表面活性劑蔗糖酯輔助提取紅棗多糖是一種快速、綠色、節能、環保的提取方法[20]。

本研究通過添加生物活性劑蔗糖酯得出，紅棗多糖最佳提取工藝參數為：蔗糖酯添加量5.06%，提取溫度為85℃，提取時間122 min，液料比27∶1。在此條件下，紅棗多糖提取含量為10.34%。