洋蔥水溶性多糖的提取工藝研究

傅冬和 張 影 曾婷玉 李恒彪

（1.國(guó)家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院植物資源工程系，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

洋蔥是一種特色蔬菜。醫(yī)學(xué)臨床和研究證明［1，2］，洋蔥具有消炎抑菌、活血化淤、防癌抗癌、利尿、降血糖以及預(yù)防心血管疾病等生理藥用價(jià)值，是非常好的食療產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外有關(guān)于洋蔥水溶性多糖提取工藝的研究，主要有熱水浸提法、微波輔助凍融法和超聲波法等［3－5］，但系統(tǒng)性研究還有待加強(qiáng)，且基本上是采用干燥的洋蔥粉為研究對(duì)象。水是最環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的溶劑，絕大多數(shù)多糖在冷水中的溶解性很低，在熱水中的溶解度增大。因此本試驗(yàn)擬采用熱水浸提新鮮洋蔥中的糖類(lèi)化合物，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以期獲得洋蔥中水溶性多糖的最佳提取工藝參數(shù)，為洋蔥水溶性多糖的開(kāi)發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料與試劑

新鮮紫皮洋蔥：市售；

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品：中國(guó)藥品生物制品檢定所；

濃硫酸、苯酚：分析純，市售。

1.1.2 儀器

紫外分光光度計(jì)：UV－VIS型，日本島津公司；

電子天平：FA21045型，上海精科天平廠；

離心機(jī)：H－2050R型，長(zhǎng)沙市八方科學(xué)儀器有限公司；

恒溫水浴鍋：600型，北京國(guó)華醫(yī)療器械廠；

循環(huán)水式多用真空泵：SHZ－D（III）型，河南鞏義英峪予華儀器廠；

超聲波清洗機(jī)：0101RHBS003型，上海Branson公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 洋蔥水溶性多糖的提取 將新鮮洋蔥去皮切小薄片，加一定量的去離子水→水浴浸提（1次或分次）→抽濾→濾液合并混勻量體積。

1.2.2 洋蔥水溶性多糖的檢測(cè)方法 采用硫酸－苯酚法［6］。

1.2.3 洋蔥水溶性多糖提取單因素試驗(yàn)

（1）提取時(shí)間的影響：稱(chēng)取洋蔥薄片20.0g，提取溫度70℃，料液比1∶14（m∶V），提取1次，提取時(shí)間分別為2.0，2.5，3.0，3.5，4.0h，以提取液中水溶性多糖含量為指標(biāo)，考查提取時(shí)間對(duì)洋蔥水溶性多糖提取率的影響。

（2）提取溫度的影響：稱(chēng)取洋蔥薄片20.0g，料液比1∶14（m∶V），提取時(shí)間3.0h，提取1次，提取溫度分別為60，70，80，90，100℃，以提取液中水溶性多糖量為指標(biāo)，考查提取溫度比對(duì)洋蔥水溶性多糖提取率的 影響。

（3）料液比的影響：稱(chēng)取洋蔥薄片20.0g，提取溫度80℃，提取時(shí)間3.0h，提取1次，分別設(shè)計(jì)料液比為1∶6，1∶8，1∶10，1∶12，1∶14（m∶V），以提取液中水溶性多糖量為指標(biāo)考查提取溫度比對(duì)洋蔥水溶性多糖提取率的影響。

（4）提取次數(shù)的影響：稱(chēng)取洋蔥薄片20.0g，提取溫度80℃，提取時(shí)間3.0h，料液比為1∶14（m∶V），即每個(gè)處理提取液總體積為新鮮洋蔥質(zhì)量的14倍，設(shè)提取次數(shù)分別為1次、2次（料液比分別為1∶8，1∶6（m∶V））、3次（料液比分別為1∶5，1∶5，1∶4（m∶V））、4次（料液比分別為1∶4，1∶4，1∶3，1∶3（m∶V）），每一樣品提取完后，將其各次提取液混合，以提取液中水溶性多糖量為指標(biāo)，考查提取次數(shù)對(duì)洋蔥水溶性多糖提取率的影響。

1.2.4 洋蔥水溶性多糖提取正交試驗(yàn) 以提取溫度、提取時(shí)間、料液比及提取次數(shù)為試驗(yàn)因素，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定各因素的水平，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

按照參考文獻(xiàn)［6］的方法，以被測(cè)液吸光度（A）為橫坐標(biāo)，多糖含量（X）為縱坐標(biāo)，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算獲得洋蔥水溶性多糖的線性方程為X ＝9.610 3A－0.004 1，相關(guān)系數(shù)R2＝0.998 2。

2.2 洋蔥水溶性多糖提取單因素試驗(yàn)

2.2.1 提取時(shí)間的影響 由圖1可知，洋蔥水溶性多糖含量隨浸提時(shí)間延長(zhǎng)而增加，提取時(shí)間在3.0h以內(nèi)時(shí)，洋蔥水溶性多糖含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)迅速升高，提取時(shí)間超過(guò)3.5h后，增加幅度小。這是因?yàn)樵谔崛〕跗冢笫[水溶性多糖浸出容易，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，洋蔥水溶性多糖的浸出速度逐漸減慢，當(dāng)達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，再延長(zhǎng)浸提時(shí)間水溶性多糖的檢測(cè)含量也不會(huì)增加。

2.2.2 提取溫度的影響 由圖2可知，溫度在60～80℃時(shí)，洋蔥水溶性多糖提取量隨著提取溫度的增高而升高，80℃時(shí)達(dá)到最大值，80～100℃時(shí)，含量基本穩(wěn)定。這是因?yàn)樵谳^低溫度范圍內(nèi)，洋蔥水溶性多糖的溶解度隨著溫度升高而升高。當(dāng)溫度提高時(shí)80℃及以上時(shí)，水溶性多糖的浸出率基本達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，甚至可能由于部分水溶性多糖的熱不穩(wěn)定性，而出現(xiàn)含量下降的現(xiàn)象。

2.2.3 料液比的影響 由圖3可知，洋蔥提取液中水溶性多糖的含量隨著加水量的增加而升高，當(dāng)料液比為1∶10～1∶14（m∶V）時(shí)，洋蔥水溶性多糖的含量隨加水量的增加變化不明顯。這是因?yàn)楫?dāng)提取用溶劑量比較少時(shí)，洋蔥水溶性多糖還沒(méi)有被完全提取出來(lái)就已經(jīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，浸提溶劑用量增加后，盡管提取液中水溶性多糖濃度降低，但提取總量是增加的。

圖1 提取時(shí)間對(duì)洋蔥水溶性多糖含量的影響Figure 1 Effects of extraction time on the content of onion water soluble polysaccharides

圖2 提取溫度對(duì)水溶性多糖含量的影響Figure 2 Effects of extraction temperature on the content of onion water soluble polysaccharides

圖3 提取料液比對(duì)水溶性多糖含量的影響Figure 3 Effects of solid to liquid rate on the content of onion water soluble polysaccharides

2.2.4 提取次數(shù)對(duì)水溶性多糖提取率的影響 由圖4可知，隨著提取次數(shù)的增加，所測(cè)多糖含量增加，提取2次比提取1次的提取率要高很多，提取3次或更多次數(shù)，提取得更徹底，測(cè)定結(jié)果更大，但增加的幅度越來(lái)越小，直到基本相當(dāng)。1次提取時(shí)，洋蔥水溶性多糖檢測(cè)含量隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，溶劑中的濃度越來(lái)越高，當(dāng)濃度達(dá)到平衡時(shí)，水溶性多糖就難以浸出；分次更換溶劑提取時(shí)，濃度差增大，殘留的水溶性多糖不斷被浸出，提取總量增加；隨著提取次數(shù)的不斷增加，水溶性多糖總量增加的幅度越來(lái)越小，但所耗能量及時(shí)間越多，成本越高，效率越低。

圖4 提取次數(shù)對(duì)水溶性多糖含量的影響Figure 4 Effects of extraction times on the content of water soluble sugar

2.3 洋蔥水溶性多糖提取最佳工藝的條件選擇

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定洋蔥水溶性多糖提取的正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 因素水平表Table 1 Effective factors and levels for extracting onion water soluble sugar

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 The result of orthogonal design

由表2可知，影響洋蔥水溶性多糖浸出的影響因素大小為提取溫度＞料液比＞提取次數(shù)＞提取時(shí)間。所獲得的洋蔥中總水溶性多糖最佳提取工藝條件為A2B2C3D3，即提取溫度80℃，提取時(shí)間為3.0h，料液比為1∶12（m∶V），提取次數(shù)為3次。

2.4 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上述正交試驗(yàn)所確定的洋蔥水溶性多糖的提取工藝參數(shù)條件進(jìn)行3次洋蔥水溶性多糖的提取實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明洋蔥（鮮重）中水溶性多糖的平均含量為3.697%。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)采用新鮮洋蔥，且設(shè)計(jì)的料液比較大，故結(jié)果中顯示料液比的影響不及提取溫度大；提取溫度、提取料液比及提取次數(shù)三因素的影響較接近，只有提取時(shí)間影響最小，可能是因?yàn)檠笫[細(xì)胞壁對(duì)水溶性多糖的浸出有阻礙作用，試驗(yàn)提取時(shí)間較長(zhǎng)，增加30min對(duì)測(cè)定結(jié)果影響不明顯。

洋蔥中水溶性多糖含量相對(duì)其它物質(zhì)來(lái)說(shuō)較高，并且具有良好的生物學(xué)活性，是一種很好的保健食品。洋蔥的化學(xué)成分主要為硫化物、類(lèi)黃酮、苯丙素酚類(lèi)、甾體皂苷類(lèi)、含氮化合物和前列腺素類(lèi)、多糖等［3］，用傳統(tǒng)的水提法制備的水溶性多糖制品含量不高，不到4%，水提物中多糖只占極小部分，不能充分顯示其生物活性，如果經(jīng)過(guò)進(jìn)一步純化提高洋蔥多糖純度，獲得高純產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼜V泛，應(yīng)用前景將十分廣闊。用洋蔥干粉為原料通過(guò)使用微波輔助凍融法提取，多糖得率只有3.58%［6］，用本法得率可達(dá)3.697%。洋蔥耐貯藏，多糖穩(wěn)定，在貯藏過(guò)程中變化小，本試驗(yàn)采用新鮮洋蔥為原料直接提取洋蔥水溶性多糖，與用洋蔥干粉提取的工藝相比，可省去干燥材料的環(huán)節(jié)，從而節(jié)約成本，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了依據(jù)，也為將來(lái)用現(xiàn)代高新技術(shù)提取洋蔥水溶性多糖的研究提供參考。

1 張強(qiáng)，牟雪姣，周正義，等.洋蔥水溶性糖的提取及其抗氧化活性研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33（1）：138～141.

2 鄒磊，宋楊.洋蔥的抗氧化能力及發(fā)酵對(duì)其的影響［J］.食品與機(jī)械，2008，26（2）：76～78.

3 張鋒倫，吳素玲，孫曉明，等.洋蔥多糖不同提取工藝的提取效果研究［J］.時(shí)真國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2009，20（4）：34～35.

4 郭梅，趙靖，王娜，等.洋蔥多糖的水浸提取工藝條件研究［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2011，32（4）：59～62.

5 黃愛(ài)民，馬林，楊華，等.洋蔥多糖的提取工藝改進(jìn)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（10）：5 113～5 114，5 124.

6 董群，鄭麗伊，方積年.改良的苯酚－硫酸法測(cè)定多糖和寡糖含量的研究［J］.中國(guó)藥學(xué)雜志，1996，31（9）：550～553.