玉米芯多糖的提取及其單糖組成的探討

張靜靜

（濰坊職業學院 山東濰坊 262737）

自然界里面有著多種多樣的多糖，這些多糖有著良好的生物活性，具體包括降低血糖、抗炎、抗腫瘤、抗輻射、增強免疫力等。隨著提取技術水平的提升，人們將更多精力放在了玉米芯中多糖成分的提取上。玉米作為世界范圍內的大宗糧食作物之一，總耕種面積占據世界農作物種植的第三位，僅在水稻和小麥之下。而我國玉米種植面積也非常廣闊，產量能夠達到世界的第二位。為更好提升玉米品種的附加值，相關研究人員對玉米芯多糖的提取以及其多糖的單糖組成進行了研究。

1 玉米芯多糖提取

1.1 熱水浸提法的提取

1.1.1 實驗方法

國內研究學者運用熱水浸提法提取玉米芯含有的多糖，主要方法為：將干燥玉米芯進行粉碎，然后運用熱水浸提方式浸提，離心取上面清液進行濃縮，之后對濃縮液進行醇沉、離心，再將醇沉物加入水中復溶，以凍融的方式去除雜物。再借助Sevag 方法將其中蛋白去除掉，再次進行離心，獲得上面清液，干燥之后獲得多糖。

運用此種方法，研究者針對提取影響因素進行了研究。所采用的玉米芯為普通玉米芯，運用日本生產的UV-2401 紫外分光光度計，常熟市衡陽電器廠的DT200 型的電子天平，上海亞榮生化儀器廠的RE-52 C 旋轉蒸發器，北京醫用離心機廠的LG10 -2.4A 離心機。在此次實驗中，也對多糖含量進行了相應的測定。測定多糖含量的方法為苯酚-硫酸法，在這個方法中使用葡萄糖標準物質制作出相應的標準曲線。

1.1.2 提取率影響因素

從實驗的結果分析提取次數對于提取率的影響：當料水比是1∶20 的時候，保持浸提的溫度為80 ℃，以及2 h 的總浸提時間提取玉米芯中多糖，1 次提取的提取率是10.12 %，2 次提取的提取率是0.78 %，從經濟成本以及效能的角度考慮，進行1 次提取即可。

醇沉濃度對提取的影響：此次實驗結果表明醇沉操作過程中乙醇濃度升高，也會增加提取率。當醇沉濃度是90 %的時候，可以達到最高的提取率。從綜合性的角度考慮，最好要在醇沉度為80 %的時候進行提取。

時間對提取率的影響：實驗結果顯示，時間逐漸增加，提取率確實有一定變化，先增加后下降，當時間為3 h的時候，達到最大值。研究人員提出這是因為長時間高溫，造成糖破壞，提取液顏色也會隨著時間的增加，逐漸加深，所以浸提的時間不能太長。并且研究人員注意到，當時間為2 h 的時候，與3 h 的時候相比較，提取率變化不大，因此從多方面考慮，2 h 為最合適的提取時間。

料水比對于提取率的影響：實驗結果表明，當料水比從1∶10 增加到1∶30 的過程中，提取率也是先增加，然后下降，處于1∶25 的時候，是提取率最佳的的比率。這是因為溶液質量恒定的條件下，不會產生其他變化，這個溶解度的時候，糖已經被溶解，因此數值變動可能是因為實驗的誤差所導致。

溫度對于提取率的影響：當溫度不斷增加，提取率也會逐漸上升，當溫度是90 ℃的時候，呈現為11.76 %的最大值。研究人員分析原因，溫度升高，導致分子運動強化，傳質的速率提升，溶解度增加，所以出現這樣情況。但是溫度達到100 ℃的時候，提取率有回落的現象，分析原因則是高溫的時候，部分糖受到破壞。實驗中還存在一個問題，因為美拉德效應，當溫度變得越高，提取液的顏色也會變得越深，所提取的液體中，色素等一些雜質變多。

正交實驗的結果：以上述單因素實驗為基礎，選擇浸提時間、料水比、浸提溫度等作為考察因素，進行了正交實驗，得到這樣的結論：選擇的三個影響因素中，溫度對于提取率的影響最大，之后則是料水比，最小的則是浸提時間。從而得到理論上最佳的提取條件，溫度在90 ℃，料水比是1∶30，浸提的時間保持2.5 h。但是下一步，還需要對提取的工藝程序進行驗證。

1.1.3 最佳提取工藝的確定

實驗人員為找到最為合適的提取工藝路線，將理論上最佳工藝路線同實驗中提取率最高的工藝路線做了對比。理論最佳路線：溫度在90 ℃，料水比是1∶30，浸提的時間保持2.5 h；實驗最佳路線：溫度在90 ℃，料水比是1∶25，浸提的時間保持2.5 h。前者提取率是13.31 %；后者提取率是13.18 %。這個結果可以看出，兩個提取率相差并不大，但是想要達到最佳路線并不容易，所以應當選擇實驗中最佳路線。

1.2 超聲波為基礎的提取方法

1.2.1 實驗方法

選擇合適的玉米芯，并洗凈烘干，粉碎后用60 目的篩子篩選。選取一定質量玉米芯粉末，重量記為M，然后將其分散到NaOH 的溶液中，運用超聲進行提取，離心20 min，4 000 r/min，再添加稀鹽酸溶液，將PH 值調和到5。加入體積為其3 倍的無水乙醇，進行一段時間的靜置，一般要過夜，之后進行抽濾和水洗，以80 ℃進行烘干，得到木聚糖的粗品，稱得重量為m。

配制標準木聚糖標準溶液：選擇質量為0.1 g 燕麥木聚糖的標準品放在25 ml 0.5mol/l 硫酸溶液中，并于沸水中進行水解反應2 h，然后進行冷卻備用，使用NaOH 溶液調成中性，放入到100 ml 的量瓶中，以去離子水，進行定容，然后搖勻以備用。

計算木聚糖的提取率：選擇一定數量的木聚糖粗品，以木聚糖標準溶液的配置方法制作成0.6 mg/ml 溶液，運用DNS 比色法，在480 nm 波長中測量吸光度。木聚糖含量C(%)=Y，*100 /Y。Y 為回歸方程測定理論吸光值；Y，為實際測量的吸光值。木聚糖提取率/(%)=m*C*100 /M。

1.2.2 提取率影響因素

總體條件為：超聲的功率設定為240 w，溫度設定為65 ℃，超聲時間為40 min，NaOH 濃度是10 %，固液比20∶1 ml/g。然后改變各個提取條件，分析提取率的影響因素。

液固比對提取率的影響：分別分析不一樣固液比對于提取率的影響。液固比提高，提取率先上升，再降低，最后確定出當液固比是20∶1 ml/g 的時候最為合適。

超聲功率對于提取率的影響：保持其他條件不變，超聲功率從150 w，逐漸增加為280 w，分析最佳提取率是功率是240 w。

溫度對提取率的影響：溫度從30 ℃，逐漸上升到80 ℃，分析最佳提取率的溫度是65 ℃左右。

超聲時間對于提取率的影響：實驗結果表明，超聲時間變長，提取率先增加，隨后減少，時間為40 min 時，達到最大的提取率為40 %。實驗人員分析原因，短時間的超聲，不能更好地對細胞壁進行破壞，因此溶出率比較低；而時間過長，則能提升提取率，但是木聚糖會分解，也會出現雜質，因此時間過長，提取率變低。

堿液濃度對提取率的影響：實驗結果表明，在濃度沒有達到15 %的時候，濃度增加，提取率也增加；但是超出15 %的時候，濃度增加，提取率降低。分析原因，低濃度范圍內，隨著堿液濃度增加，能加快細胞壁破壞，有利于木聚糖溶出；而高濃度范圍則會提高木聚糖溶解速度，同時高濃度堿性溶液會增強對設備的腐蝕程度。綜合考慮，10 %濃度時是最為科學的提取條件。

1.2.3 最佳提取工藝的確定

通過以上實驗，得到超聲的提取方式下，最佳提取條件為，超聲的功率設定為240 w，溫度設定為65 ℃，超聲時間為40 min，NaOH 濃度是10 %，固液比20∶1 ml/g。

2 玉米芯多糖的單糖組成

運用薄層層析技術方法，確定出浸提提取法下玉米芯多糖中單糖組成成分，包括葡萄糖、樹膠醛糖、木糖。

運用薄層層析技術方法分析出水不溶性的玉米木聚糖，單糖組成包括少量阿拉伯糖、葡萄糖、木糖；醇不溶性的玉米芯木聚糖，單糖成分同前者，但是阿拉伯糖含量比較高。

3 小結

研究玉米芯多糖的提取，能夠有效拉長與玉米有關的產業鏈，進而提升玉米資源的綜合利用效益：對玉米果穗進行脫粒，剩下部分則是玉米芯，這部分占整個玉米質量的20 %～30 %，它是玉米生產中副產品，但是在農村中被用來當成廢料而燃燒掉，綜合利用的程度比較低，所以如果能夠加強玉米芯多糖的提取的研究，可以進一步提升玉米的綜合利用率。