微堿法提取山藥多糖復(fù)合物的工藝研究

張松英

（山西省太原市清徐縣中醫(yī)院，山西清徐030040）

山藥又名淮山、白苕、土薯、大薯、薯藥，為薯蕷科多年生纏繞草本，以塊根入藥［1-2］。山藥在熱帶地區(qū)廣泛栽培，其內(nèi)含有聚酚類物質(zhì)，如兒茶素、表兒茶素、綠原酸和花青素等多種物質(zhì)［3］。其塊莖特具黏質(zhì)多糖類，并含黃酮類及薯蕷皂苷元，此三者為山藥主要的活性成分。其中多糖類成分含碳水化合物及多種還原糖，如甘露糖、阿拉伯膠糖、葡萄糖、半乳糖、果糖、少量的木糖與鼠李糖及蛋白質(zhì)等［4］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究認(rèn)為山藥多糖（yam polysaccharide）是山藥中的主要功能性成分。臨床證實(shí)，山藥多糖具有調(diào)節(jié)免疫、抗衰老、抗突變、抗腫瘤和抗氧化等多種生理功能。因此提取山藥多糖，開發(fā)以其為主要成分的功能食品，對于提高人們的健康水平具有很重要的意義。

山藥多糖的提取方法有很多種，目前中國提取山藥多糖的方法主要有水溶液提取法、纖維素酶法［5］、微波輔助法［6］、超聲輔助提取法［7］。本試驗(yàn)運(yùn)用微堿法提取山藥多糖復(fù)合物，對于提取工藝的優(yōu)化采用正交試驗(yàn)法，最后得到最佳提取條件，從而為工業(yè)大規(guī)模制備山藥多糖等相關(guān)產(chǎn)品提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

山藥片：河北省安國市；濃硫酸、無水乙醇、正丁醇、氯仿：天津袁立化工公司；D-無水葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品：中國藥品生物制品檢定所；重蒸苯酚：天津博城科技有限公司。

DZKW-4電熱恒溫水浴鍋：北京市長風(fēng)儀器儀表公司；SHB-B95循環(huán)水式多用真空泵：鄭州 長城科工貿(mào)有限公司；Helzdad WB型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：德國Heidolph公司；TDL-40B低速臺式大容量離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；PHSJ-A精密pH計(jì)：北京光學(xué)儀器廠；TU-1810紫外可見光分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 方 法

1.2.1 山藥多糖復(fù)合物的提取工藝流程 山藥片→粉碎→浸提（調(diào)節(jié)萃取介質(zhì)pH、溫度、萃取時間）→離心沉淀（3 000 r/min，10 min）→取上清液→中和濃縮→冷凍干燥→山藥多糖復(fù)合物提取物。

1.2.2 山藥提取物中多糖含量的測定 采用苯酚-硫酸法測定糖含量［8］，以D-無水葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品中多糖復(fù)合物提取率=（2C·n）/m×100%，其中C為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的樣品濃度，n為粗糖蛋白稀釋倍數(shù)，m為原料山藥的重量。分別取各個條件下得到的多糖復(fù)合物20 mg，用適量的蒸餾水稀釋溶解。于紫外分光光度計(jì)490 nm測定多糖復(fù)合物吸光值，從而計(jì)算得出山藥多糖復(fù)合物提取率。

1.2.3 單因素試驗(yàn) 選取料液比（1∶8，1∶10，1∶15，1∶20，1∶30）、提取溫度（30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70℃）、pH 值（7，8，9，10，11）、提取時間（1.0 h，1.5 h，2.0 h，2.5 h，3.0 h）、提取次數(shù)（1次，2次，3次）和山藥粉顆粒大?。?.25 mm，0.85 mm，1.00 mm）6個方面為研究因素，測定其在不同水平條件下對山藥多糖復(fù)合物提取率的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交表設(shè)計(jì)不同的提取條件下山藥多糖的提取實(shí)驗(yàn)，確定微堿法提取山藥多糖的最佳工藝條件。正交實(shí)驗(yàn)因素水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 提取溫度對山藥多糖復(fù)合物提取率的影響

稱取粒度為0.25 mm的山藥粉20 g，控制料液比為 1∶10，pH 值為 9.0，時間為 1 h，考察在浸提溫度30℃、40℃、50℃、60℃、70℃時對山藥粉多糖復(fù)合物提取效果的影響。每個水平重復(fù)3次。測得山藥多糖復(fù)合物提取率的結(jié)果，如下圖1所示。

由圖1可以看出，多糖提取率隨溫度升高呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢。當(dāng)浸提溫度在30℃～50℃范圍內(nèi)時，浸提溫度的升高有助于多糖復(fù)合物的溶出，提取液多糖復(fù)合物提取率逐漸增加。達(dá)到50℃時，多糖復(fù)合物提取率最高，說明溫度對多糖提取量影響很大，這可能是溫度升高增大了多糖與水的作用。但當(dāng)浸提溫度為60℃～70℃時，多糖復(fù)合物的提取率反而有所下降，分析原因可能是山藥多糖開始降解，另外升高溫度并在長時間的浸提條件下可能會影響多糖的生理活性，因此浸提時不宜采用過高的溫度。

2.1.2 pH值對山藥多糖復(fù)合物提取率的影響 稱取粒度為0.25 mm的山藥粉20 g，按照1∶10的料液比溶解于200 mL蒸餾水中，提取溫度為50℃，分別調(diào)節(jié) pH 值為 7、8、9、10、11，每次提取 1.0 h。每個水平重復(fù)3次。測得山藥多糖復(fù)合物取率的結(jié)果，如下圖2所示。

由圖2可以看出，隨著pH的升高提取率有很大的升高，在pH=10時達(dá)到最大值。但當(dāng)pH值過高時，提取率反而下降。分析原因可能是堿性太大，導(dǎo)致糖的結(jié)構(gòu)遭到破壞。而且堿性太大時會影響產(chǎn)品色澤和風(fēng)味，不利于保證產(chǎn)品營養(yǎng)質(zhì)量和功能特性，甚至產(chǎn)生毒性化合物，喪失食用價值。

2.1.3 提取時間對山藥多糖復(fù)合物提取率的影響 稱取粒度為0.25 mm的山藥粉20 g，按照1∶10的料液比溶解于200 mL蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH值為9，提取溫度為 50 ℃，分別提取 1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h。每個水平重復(fù)3次。測得山藥多糖復(fù)合物提取率的結(jié)果，如下圖3所示。

由圖3可知，山藥粉經(jīng)微堿提取2 h，提取率最高，在2 h以后提取率反而下降，這說明此時大多數(shù)的多糖已經(jīng)溶出并達(dá)到平衡，再延長提取時間對提取多糖不利。

2.1.4 料液比對山藥多糖復(fù)合物提取率的影響 稱取粒度為0.25 mm的山藥粉20 g，提取溫度為50℃，調(diào)節(jié) pH 值為 9，分別按照 1∶8、1∶10、1∶15、1∶20、1∶30 的料液比（g/mL）進(jìn)行提取，每次提取1.0 h。每個水平重復(fù)3次。測得多糖復(fù)合物提取率的結(jié)果，如下圖4所示。

由圖4可知，當(dāng)料液比為1∶8時提取率最小，可能是由于過于黏稠不利于糖類物質(zhì)的溶出，在料液比為1∶10時提取率最高，小于1∶10時提取率略有下降。

2.1.5 提取次數(shù)對提取率的影響 稱取粒度為0.25 mm的山藥粉20 g，提取溫度為50℃，調(diào)節(jié)pH值為9，使料液比為1∶10，每次提取1.0 h，分別提取1次、2次、3次，合并相同水平下所得的多糖提取液。每個水平重復(fù)3次。測得多糖復(fù)合物的提取率結(jié)果，如表2所示。

表2 提取次數(shù)對提取率的影響

從表2可知，隨著提取次數(shù)的增加，提取率有所上升，但影響不顯著。所以提取次數(shù)不作為正交試驗(yàn)中的因素，可在提取1次的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.6 山藥粉顆粒大小對提取率的影響 稱取粒度分別為0.25 mm、0.85 mm、1.00 mm的山藥粉各20 g，提取溫度為50℃，調(diào)節(jié)pH值為9，使料液比為1∶10，每次提取1.0 h。每個水平重復(fù)3次。測得多糖的提取率結(jié)果，如表3所示。

表3 顆粒大小對提取率的影響

從表3可知，隨著山藥粉顆粒變大，多糖的提取率依次降低，是由于顆粒越大，越不利于多糖的溶出。實(shí)驗(yàn)室中0.25 mm的顆粒易得，則可選擇顆粒大小為0.25 mm的山藥粉進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

在上述單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇固液比、pH值、浸提時間和浸提溫度作為考察對象，每因素確定3個水平，按L9（34）做正交實(shí)驗(yàn)，確定堿法提取鮮山藥多糖復(fù)合物的最佳工藝條件。并對多糖復(fù)合物提取率進(jìn)行極差分析和方差分析，試驗(yàn)結(jié)果如表4和表5所示。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析表

表5 正交試驗(yàn)方差分析表

從表4、表5中可以看出，對多糖復(fù)合物提取率的影響由大到小依次為D＞A＞C＞D，即提取pH值＞溫度＞料液比＞提取時間。綜合分析得到的最優(yōu)組合為A2B2C3D3，即提取溫度為50℃，提取時間為1.5 h，料液比為 1∶15，pH=10。

2.3 正交試驗(yàn)最優(yōu)提取條件驗(yàn)證試驗(yàn)

為進(jìn)一步考察優(yōu)選工藝的可靠性及穩(wěn)定性，按照上述山藥粉多糖復(fù)合物提取率的最佳工藝條件驗(yàn)證3次，進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)考察，測定結(jié)果見表6。

表6 最優(yōu)工藝下多糖復(fù)合物的提取率

由表6可知，山藥粉多糖復(fù)合物平均提取率為5.716%。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與正交試驗(yàn)結(jié)果基本一致，說明提取工藝條件基本穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。

3 結(jié) 論

通過對微堿法提取山藥多糖復(fù)合物的工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出的結(jié)論為微堿法提取多糖復(fù)合物最優(yōu)工藝為提取溫度50℃，提取時間1.5 h，料液比1∶15，pH=10，此時最高提取率為5.739%。從而為工業(yè)上大規(guī)模提取生產(chǎn)山藥多糖提供了一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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