超聲波輔助提取辣木籽多糖工藝優(yōu)化*

勞燕芹，莫柳艷，何佳慧，余泳佳，鄭韻英

(北部灣大學(xué)石油與化工學(xué)院，廣西 欽州 535011)

辣木(Moringa oleifera Lam.)，原產(chǎn)于印度，在我國的云南、海南、廣東和廣西均有種植。辣木的根、莖、葉、花、種子富含人體所需的硒、鈣、鎂、鉀等多種礦物質(zhì)，同時(shí)也富含氨基酸、維生素A、維生素C和維生素B族元素，是優(yōu)質(zhì)的保健品原料[1]。目前有研究表明辣木含有黃酮類、皂苷類、多糖類、生物堿、多肽、氨基酸類及不飽和脂肪酸類等[2～4]具有抗氧化[5]、抗菌消炎[6]、抗腫瘤[7]、降血糖[8]等作用的生理活性成分。

目前關(guān)于辣木籽多糖的提取工藝鮮有報(bào)道，超聲波輔助提取技術(shù)[9～11]是目前在植物活性成分提取中使用較為廣泛且條件成熟的一種有效方法，本研究擬通過超聲波輔助提取技術(shù)對辣木籽多糖成分進(jìn)行提取，以多糖含量為考量指標(biāo)，通過正交設(shè)計(jì)優(yōu)化提取工藝從而得到超聲波提取辣木籽多糖最佳提取工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

辣木籽 采購于廣西習(xí)緣辣木有限公司，葡萄糖、硫酸、苯酚等，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，以上試劑均為分析純試劑。

LGJ-10C真空冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司；UV-1950紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.2.1 辣木籽預(yù)處理

將辣木籽40 ℃恒溫干燥后粉碎，過100目分子篩，將辣木籽粉與石油醚按固液比1:3浸泡一周脫脂，減壓蒸餾回收石油醚，將脫脂的辣木籽粉置于通風(fēng)處揮發(fā)溶劑，冰箱低溫保存，備用。

1.2.2.2 超聲波提取工藝

稱取已經(jīng)脫脂的辣木籽粉1.00 g，加入一定濃度的乙醇(0%，5%，10%，15%，20%)(其中0%乙醇溶液為純水)、一定體積(15，20，25，30，35)mL,，設(shè)置一定的超聲功率(40%，50%，60%，70%，80%)和溫度(40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，80 ℃)，超聲一定的時(shí)間(5，7，9，11，14)min，抽濾，收集濾液、濾渣再進(jìn)行二次提取，合并濾液。減壓抽濾，收集兩次提取濾液，采用文獻(xiàn)[12]方法脫蛋白后再用乙醇進(jìn)行醇沉，之后冷凍離心分離后測定辣木籽多糖含量。

1.2.3 多糖含量測定

按文獻(xiàn)[13]采用苯酚-硫酸法測定多糖含量。多糖提取率w按下式計(jì)算：

式中：m1——從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得樣品測定液中含糖量，g

m2——樣品質(zhì)量，g

V1——樣品定容體積，mL

V2——測定液體積，mL

0.9——葡萄糖換算成葡聚糖的校正系數(shù)

1.2.4 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)

在單因素設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)對提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，詳見表1。

表1 因素水平表

2 結(jié)果與討論

2.1 多糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)1.2.3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得回歸方程為：Y=0.386X-0.0005, R2=0.9998。詳見圖1。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖含量。

圖1 多糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 乙醇濃度對辣木籽多糖提取的影響

由圖2可知， 采用純水作為提取劑比含有一定量乙醇的提取劑對辣木籽多糖提取的效果好，原因可能是辣木籽多糖多為水溶性物質(zhì)，用純水即可獲得較好的提取效果，而一定濃度的乙醇作為提取劑，對水溶性多糖的溶解不充分，從而導(dǎo)致提取效果欠佳。因此選擇純水作為辣木籽多糖提取劑。

圖2 乙醇濃度對辣木籽多糖提取的影響

2.3 提取劑體積對辣木籽多糖提取的影響

由圖3可以知道在設(shè)定的提取劑體積范圍內(nèi)，在體積從15.0 mL上升到25.0 mL的過程中，辣木籽多糖含量逐漸升高，體積超過25.0 mL后，辣木籽多糖含量緩慢增加趨于平穩(wěn)。原因可能是，提取劑體積太少，不能將樣品充分滲透從而影響提取效果，體積達(dá)到25.0 mL時(shí)，水分子已基本滲透樣品內(nèi)部，提取效果好，繼續(xù)增加提取劑的用量，辣木籽多糖含量增加非常緩慢，因此從資源節(jié)約的角度選擇純水體積為25.0 mL。

圖3 體積對辣木籽多糖提取的影響

2.4 超聲功率的影響

由圖4可以知道，超聲功率逐步升高，而超聲功率達(dá)到50%之后，辣木籽多糖含量逐漸下降。原因可能是超聲功率小，超聲波振蕩頻率低，作用于樣品分子的能量不足，影響辣木籽多糖成分的溶出，從而提取效果不佳；而超聲功率太高，超聲波的空化效應(yīng)導(dǎo)致辣木籽多糖分子結(jié)構(gòu)遭受破壞，功率越大，破壞程度越大，提取效果越差。

圖4 超聲功率對辣木籽多糖提取的變化關(guān)系趨勢

2.5 超聲時(shí)間的影響

由圖5可以看出，超聲時(shí)間7 min時(shí)，辣木籽多糖提取效果最好，超聲時(shí)間太短，樣品內(nèi)部有效成分還來不及溶出，提取效果低，超聲時(shí)間太長，超聲波作用于樣品的時(shí)間過長，可能導(dǎo)致部分多糖化合物的結(jié)構(gòu)被破壞，辣木籽含量降低。

圖5 超聲時(shí)間對辣木籽多糖提取率的影響

2.6 提取溫度的影響

由圖 6 可以看出，隨著溫度的升高，辣木籽多糖提取率逐漸升高，溫度達(dá)60 ℃ 時(shí)，辣木籽多糖含量最高，提高溫度含量反而降低了。高溫容易使多糖分解，從而導(dǎo)致多糖含量下降。

圖6 溫度對辣木籽多糖提取率的影響

2.7 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，影響辣木籽多糖提取率的因素由大到小的順序依次為:溫度>超聲時(shí)間>超聲功率>體積。由正交試驗(yàn)結(jié)果可以得知，辣木籽多糖提取工藝優(yōu)化的工藝條件為: A1B2C2D3，即以純水作為溶劑，在超聲功率為40%、超聲時(shí)間為7 min、體積為30 mL和提取溫度為60 ℃的條件下，進(jìn)行三次平行試驗(yàn)，得到辣木籽多糖含量為23.33 mg/g。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

本試驗(yàn)采用了超聲波輔助技術(shù)對辣木籽多糖進(jìn)行提取，首先考察超聲功率、時(shí)間、溫度、乙醇濃度和體積等5個(gè)單因素對辣木籽多糖提取的影響。然后通過正交設(shè)計(jì)優(yōu)化提取工藝。最終得到最佳提取工藝條件為：純水作為溶劑，超聲功率為40%、超聲時(shí)間為7 min、體積為30 mL和提取溫度為60 ℃，在此條件下，得到辣木籽多糖提取率為23.33 mg/g。