微波輔助法提取羊棲菜多糖

呂美云

（宜春學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，江西宜春 336000）

羊棲菜（Sargassum fusiformeSetch）隸屬于褐藻門、馬尾藻科、馬尾藻屬植物，具有很高的食用和藥用價(jià)值。是我國、日本、朝鮮和韓國沿海人民的傳統(tǒng)美食和中草藥，被譽(yù)為“長壽菜”。據(jù)《本草綱目》、《藥典本經(jīng)》等記載，將羊棲菜用來治療“瘰癘，散頸下硬核痛，腳氣浮腫和水腫”等病癥。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明，羊棲菜具有抗菌、抗病毒、防癌抗癌、抗氧化、抗誘變、抗凝血、降血壓、降血脂、免疫調(diào)節(jié)等生物活性功能，還能保持頭發(fā)光澤和皮膚濕潤[1-4]。而羊棲菜具有的生物活性與其含有的多糖密切相關(guān)。

傳統(tǒng)的羊棲菜多糖提取方法包括水提醇沉、堿（或酸）提醇沉法等[5-6]，但上述工藝溫度高、提取率低、成本高；微波提取是一項(xiàng)新興的技術(shù)，具有加熱升溫快、能耗低、選擇性好等特點(diǎn)。近幾年多有利用微波輔助提取植物多糖的報(bào)道，賴紅芳等[7]以微波提取優(yōu)化扶芳藤多糖的提取工藝。羅金花[8]將微波輔助萃取技術(shù)應(yīng)用于百合多糖提取工藝的研究。該文采用微波輔助提取羊棲菜多糖，通過單因素分組實(shí)驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)，探討微波輔助法提取羊棲菜多糖的最適工藝條件。為羊棲菜多糖的開發(fā)利用提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

7200型可見分光光度計(jì)：上海儀器有限公司；MH-2485EG海爾微波爐；BS-223S分析天平：江西華科精密儀器有限公司；TDL80-2B臺(tái)式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；SF-130萬能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 試劑

羊棲菜（購自溫州捷禾水產(chǎn)食品有限公司），粉碎、過篩后制成羊棲菜粉末；葡萄糖、無水乙醇、濃硫酸、5%苯酚、乙醚均為分析純。

2 方法

2.1 微波輔助提取羊棲菜多糖工藝流程

羊棲菜實(shí)體→粉碎機(jī)粉碎，過80目篩→稱取10 g羊棲菜粉末以液固比1∶10（mL/g）比例浸潤于水中→微波處理→沸水中浸提多糖→過濾，收集濾液→濃縮濾液為原來的1/3，用三倍體積無水乙醇沉淀→離心，棄上清→乙醚洗一次→干燥→羊棲菜多糖。

2.2 多糖的含量測(cè)定

采用苯酚-硫酸法[9]。以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品。分別精密量取葡萄糖對(duì)照品溶液 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL于25 mL具塞試管中，依次添加水使其總體積為1.0 mL，空白對(duì)照為水1.0 mL，各加5%苯酚溶液1.0 mL，振蕩混勻，加硫酸5.0 mL，迅速振搖混勻，室溫下放置30 min，照分光光度法于490 nm波長處分別測(cè)定吸收度。以葡萄糖含量（μg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.3 樣品含量測(cè)定

取樣品10 mg于容量瓶中，加水定容至100 mL，即制成每毫升約含0.1 mg的溶液，精密量取1 mL，平行測(cè)定3份，照標(biāo)準(zhǔn)曲線項(xiàng)目下自“各加5%苯酚溶液1.0 mL”起操作，由回歸方程計(jì)算，即得。

2.4 單因素試驗(yàn)

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[10]單因素實(shí)驗(yàn)主要考察浸潤時(shí)間、微波時(shí)間、微波功率、提取時(shí)間對(duì)提取率的影響。

2.5 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)在單因素考察的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表L9（34），用正交試驗(yàn)對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2.6 微波輔助提取與常規(guī)熱水提取工藝

以微波輔助提取的最佳工藝條件為前題，在浸潤時(shí)間、溫度、固液比相同的條件下，分別用微波輔助提取法與常規(guī)熱水提取工藝法提取羊棲菜多糖，以不同提取時(shí)間測(cè)粗多糖得率。

3 結(jié)果

3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

由“2.2”項(xiàng)得回歸方程為 y=0.024 3x-0.015 9（R2=0.995 9），結(jié)果見圖 1，表明葡萄糖含量在 1.0 μg/mL～8.0 μg/mL范圍內(nèi)與吸光值呈良好線性關(guān)系。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

Fig.1 Standard curve for glucose concentration determination

3.2 微波輔助提取工藝條件的單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 微波前浸潤時(shí)間對(duì)提取率的影響

微波前浸潤時(shí)間對(duì)提取率的影響，見表1。

表1 浸潤時(shí)間對(duì)羊棲菜多糖提取率的影響Table 1 Effect of soaked time on the extraction rate of Sargassum fusiforme polysaccharide

由表1可以看出，在液固比為10∶1，100℃提取6 h，400 W微波10 min的條件下，羊棲菜實(shí)體粉末加水浸潤后的提取率比不浸潤的高，而浸潤2 h和1 h相比，2 h有所下降。因此可選擇浸潤時(shí)間為1 h。

3.2.2 微波時(shí)間對(duì)提取率的影響

微波時(shí)間對(duì)提取率的影響，見表2。

表2 微波加熱時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響Table 2 Effect of microwave heating time on the extraction rate of Sargassum fusiforme polysaccharide

從表2看出，在浸潤時(shí)間為1 h，400 W微波不同時(shí)間液固比為10∶1，100℃作用6 h的條件下，隨著微波時(shí)間的延長，羊棲菜多糖提取率沒有明顯改變。因此選擇微波時(shí)間為10 min。

3.2.3 微波功率對(duì)提取率的影響

微波功率對(duì)提取率的影響，見表3。

表3 微波功率對(duì)羊棲菜多糖提取率的影響Table 3 Effect of microwave power on the extraction rate of Sargassum fusiforme polysaccharide

由表3可知，在浸潤時(shí)間為1h，不同功率微波10min，液固比為10∶1，100℃提取6 h的條件下，在100 W～600 W的范圍內(nèi)，隨著功率的增大多糖提取率不斷增大，但到了850 W是多糖的提取率反而下降。所以選取微波功率為600 W比較適宜。

3.2.4 微波后提取時(shí)間對(duì)提取率的影響

微波后提取時(shí)間對(duì)提取率的影響，見表4。

表4 微波后提取時(shí)間對(duì)羊棲菜多糖提取率的影響Table 4 Effect of extraction duration on the extraction rate of Sargassum fusiforme polysaccharide

由表4可知，在浸潤時(shí)間為1h，600W微波10min，液固比為10∶1，100℃的條件下，提取時(shí)間超過8 h后，多糖提取率有所下降。因此選擇提取時(shí)間為8 h。

3.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

從單因素試驗(yàn)的4個(gè)因素中，提取時(shí)間的影響相對(duì)較小，所以不把它作為正交試驗(yàn)因素，選擇提取時(shí)間為8 h。采用正交設(shè)計(jì)表L9（34），進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表5、表6。

表5 正交優(yōu)化試驗(yàn)因素水平表Table 5 Screening levels of factors

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Orthogonal experinment result

根據(jù)R的數(shù)值可知，因素次序?yàn)锳＞B＞C，從各水平的總提取率K來看，最優(yōu)組合為A3B2C2（AK354.39 BK253.90CK253.42）浸潤 1.5 h，微波時(shí)間 10 min，微波功率600 W。微波輔助提取的最適工藝條件為：微波前浸潤1.5 h，600 W微波10 min，在按液固比為10∶1加水，100℃提取8 h，提取2次。

3.4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

精確稱取5份各10 g羊棲菜粉末按文中“2.1”方法提取粗多糖，再按文中“2.3”的方法測(cè)定粗多糖含量。計(jì)算結(jié)果為羊棲菜粉末平均提取量為（18.34±0.04）%。該測(cè)定值高于正交試驗(yàn)中的任一組值，且4個(gè)平行測(cè)定值比較接近，表明試驗(yàn)得出的最優(yōu)提取條件是有效的。

3.5 兩種提取方法比較結(jié)果

兩種提取方法比較結(jié)果，見表7。

表7 兩種提取方法結(jié)果比較Table 7 Comparison the results between microwave assistantextraction and hot water extraction

從表7可以看出，微波輔助提取明顯地縮短了提前時(shí)間，并提高了多糖的提取率，優(yōu)于常規(guī)熱水提取法。

4 結(jié)論與討論

采用單因素分組試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)考察微波輔助法提取羊棲菜多糖的工藝條件，可知微波輔助羊棲菜多糖的最適工藝條件為微波前浸潤1.5 h，600 W微波10 min，在按液固比為10∶1加水，100℃提取8 h，提取2次。工藝條件中影響多糖提取率的因素次序從大到小依次為浸潤時(shí)間，微波時(shí)間，微波功率。浸潤時(shí)間和微波時(shí)間長，多糖的提取率不會(huì)有明顯增加，此外微波功率過大不但不會(huì)提高多糖提取率還會(huì)引起提取率的下降?？赡苁俏⒉〞r(shí)間過長，功率過大引起對(duì)羊棲菜多糖的破壞，導(dǎo)致提取率下降。

與常規(guī)熱水提取法相比，微波輔助提取多糖可大幅縮短提取時(shí)間、提高效率、節(jié)約成本，提高多糖得率。因?yàn)檠驐硕嗵侵饕浅涮钤诩?xì)胞壁間的褐藻膠和褐藻糖膠以及存在于細(xì)胞質(zhì)中的褐藻淀粉。張華芳[11]纖維素酶法提取羊棲菜多糖，使細(xì)胞壁軟化、膨脹和崩潰，提高多糖得率。微波輔助提取以其良好的穿透能力，快速地使細(xì)胞壁破裂和使細(xì)胞膜中的酶失去活性，使細(xì)胞溶解出更多的組分。從而提高多糖得率。與纖維素酶法提取具有異曲同工之效。

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