黑松松針多糖提取工藝研究

方 旭,陳 娟

(煙臺南山學院 食品系,山東 煙臺 265713)

松針是松樹的針形葉,富含多種營養物質和活性成分,目前已被應用到醫藥、食品、飼料添加劑和化工產品等領域[1-2]。松針中含有一定量的植物多糖。研究表明:植物多糖具有免疫調節、抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、降血糖、抗輻射等生理功能,對人體有特殊的保健功效,越來越受到人們的重視[3-4]。黑松耐海霧、抗海風,廣泛分布在我國山東等省市的沿海地帶[5]。本研究通過正交試驗對黑松松針多糖提取工藝進行優化,以期為更好地研究松針多糖的功能特性和開發利用松針資源提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料:黑松松針,采自煙臺南山學院校園;葡萄糖標準品;95%乙醇、石油醚、苯酚、硫酸,均為分析純。

儀器:722-P數顯分光光度計,上海現科分光儀器有限公司;HH-2數顯恒溫水浴鍋,江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司;9246MBE電熱鼓風干燥箱,上海博迅實業有限責任公司;L550低速自動平衡離心機,長沙湘儀離心機儀器有限公司;FA2004電子天平,上海舜宇恒平科學儀器有限公司;RE52A旋轉蒸發儀,上海亞榮生化儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 提取工藝流程

黑松松針多糖提取工藝流程見圖1[6]。

黑松松針→除雜洗凈→粉碎→石油醚回流脫脂脫色2 h→烘干→水提→過濾→濃縮→5倍體積95%乙醇沉淀12 h→4000 r/min離心15 min→取沉淀物→55 ℃干燥→多糖粗品

圖1黑松松針多糖提取工藝流程

1.2.2 葡萄糖標準曲線的繪制

準確稱取經105 ℃干燥至恒重的葡萄糖標準品10 mg，用蒸餾水定容至100 mL，精密量取葡萄糖標準液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別置于試管中，加蒸餾水補至2.0 mL，各加1.0 mL 5%苯酚溶液，搖勻后再加入5.0 mL濃硫酸混勻，室溫放置冷卻5 min，沸水浴15 min取出，冷卻至室溫備

用。以蒸餾水管作為空白對照，在490 nm處測定各濃度標準液的吸光值，以葡萄糖質量濃度為縱坐標、吸光度A為橫坐標繪制標準曲線。通過線性回歸得到方程為：y=115.76A+1.5601，相關系數R2=0.9992。

1.2.3 黑松松針多糖提取得率的計算

準確稱取經55 ℃干燥至恒重的黑松松針多糖粗品2.0 mg，按1.2.2方法處理，用苯酚硫酸法

測定其吸光度，由標準曲線計算出提取多糖的質量，按(1)式計算松針多糖得率。

(1)

1.2.4 單因素實驗設計

考察提取溫度(60、70、80、90、100 ℃)、提取時間(1、2、3、4、5 h)、液料比(1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶30 g/mL)對黑松松針多糖提取得率的影響。

1.2.5 正交試驗設計

在單因素實驗基礎上,挑選有代表性的因素條件進行正交試驗,探討各因素水平對提取得率的影響及提取的最佳工藝條件。因素水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 提取溫度對黑松松針多糖提取得率的影響

提取溫度對黑松松針多糖提取得率的影響如圖2所示。

圖2 黑松松針多糖提取得率隨溫度變化的曲線

由圖2可知,隨著溫度不斷升高,黑松松針多糖化合物的浸出量不斷增加。溫度低于70 ℃時,多糖提取得率上升緩慢;溫度高于70 ℃后,得率迅速上升,在100 ℃時達到最大值。出現這一現象,可能是因為隨著提取溫度的不斷上升,多糖分子的運動速度不斷加快,多糖組分在細胞組織中與溶劑之間的傳質運動速度也不斷加快[7]。另外,溫度不斷升高可能會使松針細胞壁被破壞的程度加大,使得多糖更容易浸出。因此,初步選取最佳提取溫度為100 ℃。

2.1.2 提取時間對黑松松針多糖提取得率的影響

提取時間對黑松松針多糖提取得率的影響如圖3所示。

圖3 黑松松針多糖提取得率隨時間變化的曲線

從圖3可以看出,在提取時間為3 h時,黑松松針多糖的提取得率達到最大值。在提取時間未到達3 h之前,多糖得率雖然呈上升趨勢,但在1～2 h 時,上升極為緩慢;在2～3 h時,飛速上升。超過3 h后,松針多糖的得率有所下降。原因是隨著提取時間的增加,提取液中的多糖濃度不斷增加,松針細胞內外部的滲透壓在3 h時趨于平衡。如果提取時間太長,多糖在高溫作用下發生氧化分解,會使得率降低。因此,初步選取最佳提取時間為3 h。

2.1.3 料液比對黑松松針多糖提取得率的影響

料液比對黑松松針多糖提取得率的影響如圖4所示。

圖4 黑松松針多糖提取得率隨料液比變化的曲線

如圖4所示,多糖提取得率起初隨著料液比的減小而緩慢上升;當料液比為1 ∶10 g/mL時,多糖的提取得率最高;在料液比小于1 ∶10 g/mL后,多糖的提取得率有所下降。這表明溶劑用量的增加有利于多糖的浸出,當溶劑達到一定用量后,繼續增加溶劑的量反而不利于多糖的浸出。同時基于節約能源的角度考慮,初步選取最佳料液比為1 ∶10 g/mL。

2.2 正交試驗

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果

由表2可知,RA>RB>RC,所以三個因素對黑松松針多糖提取得率影響的程度依次為提取溫度>提取時間>料液比,其中提取溫度和提取時間對黑松松針多糖提取得率的影響較大,料液比影響較小。提取黑松松針多糖的最佳工藝方案為A3B3C2,即提取溫度100 ℃,提取時間4 h,料液比1 ∶10 g/mL,在此因素水平條件下,黑松松針多糖的得率為2.640%。

3 結論

本研究采用的黑松松針多糖提取方法為溶劑提取法中最常用的水提法。水對松針組織細胞的貫穿能力極強,相對于其他溶劑,它的優勢在于提取率相對較高,生產更經濟、安全。研究得出影響黑松松針多糖提取得率各因素的主次順序為提取溫度>提取時間>料液比;最佳提取工藝條件為提取溫度100 ℃,提取時間4 h,料液比1∶10 g/mL，在此因素水平條件下，黑松松針多糖的得率為2.640%。