紫薯多糖超聲提取工藝優(yōu)化及抗氧化活性研究

吳雙雙，王 嬌，張大強

（1.漯河食品職業(yè)學(xué)院食品工程系，河南漯河 462000；2.中檢集團中原農(nóng)食產(chǎn)品檢測（河南）有限公司檢測部，河南鄭州 450000）

紫薯因含多糖、黃酮類、花青素等活性物質(zhì)，且富含硒元素，被冠以“抗癌大王”的稱號，已成為食品行業(yè)開發(fā)應(yīng)用的熱點。但多集中于紫薯花青素的研究，對其多糖的研究報道較少。多糖的提取主要有溶劑浸提法、酶解、微波和超聲輔助法。據(jù)報道，超聲技術(shù)具有時間短、效率高、成本低、污染小等優(yōu)勢，已被廣泛利用[1]。利用單因素試驗確定了超聲輔助法提取紫薯多糖的最佳條件，并對其抗氧化活性進行測定，為紫薯多糖的開發(fā)做好了理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原材料

紫薯，購自漯河沙北丹尼斯超市。

1.1.2 試驗試劑及儀器

葡萄糖、苯酚、濃硫酸、乙醇、氯仿、正丁醇等，均為分析純。萬分之一電子天平、粉碎機、超聲波清洗機、紫外分光光度計、離心機、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀和冷凍干燥機等。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫薯多糖的制備

紫薯經(jīng)去皮烘干后，用粉碎機粉碎；利用單因素試驗設(shè)定的參數(shù)對紫薯粉末進行超聲提取后離心，上清液濃縮后加入乙醇醇沉，利用Sevage法[2]除蛋白，重復(fù)3～5次至無明顯沉淀，然后醇沉、濃縮后經(jīng)冷凍干燥得到紫薯粗多糖。

1.2.2 紫薯多糖含量的測定

采用苯酚硫酸法[3]繪制葡萄糖標準曲線，并用同樣的方法測定紫薯多糖的吸光度，利用標準曲線公式反推得到紫薯多糖的質(zhì)量濃度X，然后計算得多糖得率：

式中：X——多糖質(zhì)量濃度，mg/mL；

V——定容體積，mL；

m——多糖質(zhì)量，mg。

數(shù)據(jù)均是做3次平行試驗后取平均值。

1.2.3 單因素試驗

設(shè)定超聲功率400 W，在料液比1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35（g∶mL）；超聲溫度 30，40，50，60，70℃；超聲時間15，30，45，60，75 min的條件下進行試驗，測定紫薯多糖的最優(yōu)超聲提取條件。

1.2.4 鄰二氮菲法測定紫薯多糖對·OH的清除作用[4]參考引用文獻[4]中的試驗方法。

1.2.5 紫薯多糖對DPPH·清除作用的測定[5]

參考引用文獻[5]中的試驗方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標準曲線

葡萄糖質(zhì)量濃度（mg/mL）為橫坐標、吸光度A為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線。

回歸方程為：

Y=8.187 6X+0.050 8，R2=0.998 3.

葡萄糖標準曲線見圖1。

圖1 葡萄糖標準曲線

2.2 單因素試驗優(yōu)化結(jié)果

在設(shè)定超聲功率400 W時，不同的料液比、超聲溫度、超聲時間獲得的紫薯多糖得率用Sigmaplot軟件作圖。

料液比、超聲溫度、超聲時間對紫薯多糖提取率的影響見圖2。

由圖2可知，紫薯多糖的提取率隨料液比的增加，先增加后減少。這主要是因為當料液比低時，料液較黏稠，多糖溶解不充分，不利于超聲提取，料液比增加時，多糖分子充分膨大，多糖分子容易溶出，因此提取率增加。當料液比超過1∶25時，紫薯多糖提取率略微下降，主要是因為料液比過大，增加了后續(xù)的濃縮時間，使多糖在濃縮過程中產(chǎn)生損失，使多糖提取率下降。因此紫薯多糖超聲提取的最佳料液比1∶25，此時多糖得率為2.45%。

由圖2可知，在超聲提取溫度為50℃時，紫薯多糖的提取率達到最大，為2.79%。隨著超聲溫度的提高，紫薯多糖的提取率逐步增加。當溫度高于50℃時，提取率又呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢。原因是溫度較低不利于多糖分子的溶出，而過高的溫度會使多糖分子分解，破壞多糖結(jié)構(gòu)，影響其生物活性和提取率。

圖2 料液比、超聲溫度、超聲時間對紫薯多糖提取率的影響

此外，超聲時間為15～75 min時，紫薯多糖的提取率隨著超聲時間的增加，表現(xiàn)為先升高后降低。超聲波提取可加速細胞壁的破壞，使多糖分子釋放出來。45 min后多糖提取率降低的原因可能是長時間的超聲作用使多糖分子發(fā)生了降解[6]。單因素試驗結(jié)果得出，在超聲功率400 W時，紫薯多糖的最佳提取條件為料液比1∶25，超聲溫度50℃，超聲時間45 min。

2.3 紫薯粗多糖的抗氧化活性分析

紫薯粗多糖對·OH和DPPH·的清除率見圖3。

由圖3可知，隨著多糖質(zhì)量濃度增加，其對·OH和DPPH·的清除能力均顯著增加。在紫薯粗多糖質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL時，對·OH和DPPH·的清除率分別達到8.45%和10.03%，表現(xiàn)出良好的抗氧化活性。

3 結(jié)論

通過單因素試驗，對料液比、超聲提取溫度和超聲時間進行分析，得出超聲功率400 W時，紫薯多糖的最佳提取條件為料液比1∶25，超聲溫度50℃，超聲時間45 min。紫薯粗多糖的抗氧化試驗結(jié)果顯示，其對·OH和DPPH·均表現(xiàn)出良好的清除效果，具備一定的抗氧化活性，為紫薯多糖的開發(fā)利用奠定了理論基礎(chǔ)。

紫薯粗多糖質(zhì)量濃度/mg·mL-1

圖3 紫薯粗多糖對·OH和DPPH·的清除率