苦瓜多糖超聲波提取工藝的研究

吳先輝

（寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福安，355000）

苦瓜多糖超聲波提取工藝的研究

吳先輝

（寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福安，355000）

對(duì)超聲波技術(shù)提取苦瓜多糖的工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，利用超聲波技術(shù)提取苦瓜多糖最佳工藝條件為提取溫度70℃，提取時(shí)間25 min，超聲波功率150 W，料液比1∶20，提取率為15.48%，所得苦瓜粗多糖的純度為83.76%。與傳統(tǒng)方法相比，此法提取時(shí)間短，效率高，可以減少對(duì)苦瓜多糖活性的破壞。

苦瓜多糖 超聲波 提取工藝

苦瓜屬葫蘆科苦瓜屬，苦瓜多糖（momordica charantiapolysaccharide）是一種雜多糖，具有提高免疫力、降血糖、抑菌、抗氧化、抗腫瘤、抑制艾滋病毒HIV的表面活性等作用[1]。常見(jiàn)的多糖提取方法有熱水浸提法、酸浸提法、堿浸提法、酶法等[2～5]。熱水浸提法是提取植物多糖常用的方法，但這種方法需要多次浸提，且操作時(shí)間長(zhǎng)，提取效率較低。酸浸提法和堿浸提法容易使部分多糖發(fā)生水解，破壞多糖的活性結(jié)構(gòu)，降低多糖得率[6]。采用酶法提取，成本較高，而且要考慮酶的回收利用，增加了后續(xù)處理的難度。因此，尋找一條效率高、效果好、成本低的新提取方法成為人們所關(guān)心的問(wèn)題。

近年來(lái)，超聲波技術(shù)快速發(fā)展，其應(yīng)用于提取植物中的生物堿、苷類、黃酮類等生物活性物質(zhì)的研究已有報(bào)道[7～11]，表明其具有能耗低、效率高、不破壞有效成分的特點(diǎn)，但超聲波技術(shù)應(yīng)用于提取苦瓜多糖的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。此外，文獻(xiàn)中雖然已有關(guān)于苦瓜多糖的組成成分研究的報(bào)道[12]，但是對(duì)其具體結(jié)構(gòu)的研究也尚未見(jiàn)報(bào)道。本文探討了利用超聲波技術(shù)提取苦瓜多糖的工藝，并得出了優(yōu)化工藝參數(shù)，為苦瓜多糖的提取提供參考。也對(duì)進(jìn)一步研究苦瓜多糖的結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)苦瓜多糖保健品及藥品具有一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鮮苦瓜；無(wú)水乙醇，95%乙醇丙酮，乙醚，濃硫酸，均為分析純；苯酚溶液。

主要儀器設(shè)備：KQ3200DB型數(shù)控超聲波清洗儀，江蘇省昆山市超聲儀有限公司生產(chǎn)；SHZ-ⅢB型循環(huán)水真空泵，浙江臨海市精工真空設(shè)備廠生產(chǎn)；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

①工藝流程 鮮苦瓜→切片、干燥、粉碎→乙醇回流→超聲波浸提→過(guò)濾→澄清液→濃縮液→醇析→洗滌→干燥→苦瓜粗多糖。

②苦瓜多糖含量的測(cè)定 按工藝流程所述方法得到粗多糖，并按下式計(jì)算提取率：提取率（%）=m/M× 100%，m為粗多糖質(zhì)量（g），M為預(yù)處理后苦瓜粉質(zhì)量（g）?？喙洗侄嗵羌兌鹊臏y(cè)定采用苯酚-硫酸法[14～17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

①超聲波功率的選擇 不同的超聲波功率對(duì)苦瓜多糖的提取率影響顯著。從圖1可以看出，在超聲功率為90～135 W范圍內(nèi)，苦瓜多糖的提取率隨著功率的增加而增加，主要是由于功率增大，加大了破壁程度，多糖逐漸溶出，在功率為135 W時(shí)達(dá)到最大值，超過(guò)135 W后，提取率減小。因此選擇135 W為最佳提取功率。

②提取溫度的選擇 提取溫度是影響苦瓜多糖提取率的一個(gè)重要因素。在其他條件相同的情況下，選取不同的溫度進(jìn)行試驗(yàn)，得出不同提取溫度對(duì)苦瓜多糖提取率的影響結(jié)果如圖2。

從圖2可以看出，提取率在溫度為50～80℃范圍內(nèi)逐漸增大，在高于80℃時(shí)可能繼續(xù)增大。但考慮到在高溫下部分多糖分子會(huì)發(fā)生鍵的斷裂，結(jié)構(gòu)破壞，其活性會(huì)遭到破壞，同時(shí)過(guò)高的溫度對(duì)設(shè)備要求較高，耗能更大。綜合以上因素，本試驗(yàn)采用80℃為最高溫度。從圖2也可以看出，在70℃的提取率接近在80℃下的提取率，從節(jié)約能源的角度來(lái)看，選取70℃為最佳提取溫度較合適。

③提取時(shí)間的選擇 不同的提取時(shí)間對(duì)苦瓜多糖的提取率影響效果明顯，由圖3可知，隨浸提時(shí)間的延長(zhǎng)苦瓜多糖提取率逐漸增大，在20 min時(shí)達(dá)最大，而后呈下降趨勢(shì)，這可能是由于苦瓜多糖在長(zhǎng)時(shí)間的超聲浸提過(guò)程中受到超聲波的機(jī)械剪切作用、熱、光、氧等因素的影響，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，造成提取率下降。因此，提取時(shí)間選擇為20 min，可以使多糖物質(zhì)基本溶出，又能保證其活性不受到嚴(yán)重破壞。

④料液比的選擇 不同的料液比對(duì)苦瓜多糖的提取率影響如圖4所示，苦瓜多糖提取率隨料液比增大有逐步上升的趨勢(shì)。在料液比為1∶20以后，提取率呈下降趨勢(shì)，表明苦瓜多糖在1∶20的料液比的條件下已基本溶出。所以選此料液比為最佳條件。

2.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，綜合考慮以上4個(gè)因素相互作用對(duì)苦瓜中多糖提取的影響，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)定正交試驗(yàn)因素水平表（表1）如下。

將得到的正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析。由方差分析結(jié)果可知，提取溫度、提取時(shí)間、超聲功率、料液比對(duì)苦瓜多糖提取得率影響差異極顯著；據(jù)極差分析可知，影響苦瓜多糖提取率的各因素主次關(guān)系為：提取溫度＞料液比＞超聲功率＞提取時(shí)間，且提取溫度、料液比、超聲波功率、浸提時(shí)間分別以第2水平、第2水平、第3水平和第3水平為佳；根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，得出苦瓜多糖的超聲波浸提最優(yōu)工藝參數(shù)為A2D2C3B3，即提取溫度為70℃，料液比為1∶20，超聲功率為150 W，浸提時(shí)間為25 min。由驗(yàn)證試驗(yàn)得出苦瓜多糖的提取率為15.48%。

圖1 超聲功率對(duì)苦瓜粗多糖提取率的影響

圖2 提取溫度對(duì)苦瓜粗多糖提取率的影響

圖3 提取時(shí)間對(duì)苦瓜粗多糖提取率的影響

圖4 料液比對(duì)苦瓜粗多糖提取率的影響

表1 正交試驗(yàn)因素水平

3 小結(jié)與討論

在提取活性物質(zhì)時(shí)，一定要選擇合適的提取條件。超聲波場(chǎng)的強(qiáng)度由輸出功率和頻率決定，增加超聲波功率可加快水的循環(huán)速度，強(qiáng)化傳質(zhì)，同時(shí)使細(xì)胞的破碎程度增加，有利于多糖的提取。但功率太大，可能造成多糖分子降解，破壞多糖的活性[18]。因此，選擇合適的功率是必要的。

較高的溫度和長(zhǎng)時(shí)間浸提，易使細(xì)胞壁破碎而使多糖溶出，有利于提取。但與此同時(shí)，多糖的活性會(huì)遭到一定程度的破壞。因此，在提取植物活性物質(zhì)的過(guò)程中一定要注意溫度和時(shí)間的控制。

提取是由滲透、溶解、擴(kuò)散等幾個(gè)過(guò)程組成，其中擴(kuò)散過(guò)程是最主要的。在提取過(guò)程中，原料中的多糖濃度逐漸降低，溶液中多糖濃度則逐漸增高[19]。液料比小時(shí)，溶液的傳質(zhì)推動(dòng)力小，多糖溶出不完全。過(guò)高的液料比又會(huì)造成后續(xù)操作的困難。因此，要選擇合適的料液比，以利于多糖溶出。

應(yīng)用超聲波技術(shù)提取苦瓜多糖是可行的。超聲波的空化作用及其他效應(yīng)能使植物細(xì)胞壁迅速破裂，釋放出可溶物質(zhì)。超聲波提取法與水浸提方法相比，在達(dá)到相同的提取率時(shí)，所需要的提取溫度較低，提取時(shí)間短，粗多糖溶出率高，這樣既保證了多糖的生物活性不受到很大程度的破壞，又節(jié)約了能源，提高了苦瓜多糖的提取效率，解決了傳統(tǒng)提取方法耗時(shí)長(zhǎng)，效率低，多糖活性易被破壞的問(wèn)題。對(duì)于苦瓜多糖結(jié)構(gòu)的分析及其保健品、藥品的開(kāi)發(fā)還需要進(jìn)一步的研究。

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Ultrasonic Extraction Technics ofMomordica charantiaPolysaccharides

WU Xianhui
(Ningde Vocational and Technical College,Fu'an,Fujian 355000)

Ultrasonic extraction ofMomordica charantiapolysaccharides treated with single factor experiment and orthogonal test was studied.The results(showed)that the optimal conditions were extraction temperature about 70℃,extraction time for 25 min,ultrasonic power of 150 W,ratio of material/solvent of 1∶20,followed by the polysaccharides extraction ratio of 15.48%,and the purity of the primary polysaccharides was 83.76%.Compared with the traditional methods,this system can improve the efficiency,shorten extraction time.It also can reduce the damage of polysaccharide activity.

Momordica charantiapolysaccharides;Ultrasonic;Extraction technics

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.24.016

吳先輝（1972-），男，碩士，講師，主要從事食品加工和食品文化的教學(xué)與研究，電話：13859616027。E-mail：wxh6390026@126.com

2009-10-22