牛蒡短鏈菊粉的提取

鄭 越 萍，張 星，韓 璐，蘆 明 春

(大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 大連 116034)

0 引 言

牛蒡是一種藥食同源的兩年生草本植物，其根中含有豐富的菊粉。菊粉分子通式為GFn，是由多個果糖殘?zhí)腔鵉n通過β－2，1糖苷鍵鏈接且末端連有葡萄糖糖殘基的多糖，聚合度通常為2～60，平均聚合度為10[1]。根據(jù)果聚糖聚合度的不同，可分為短鏈菊粉和長鏈菊粉：聚合度為2～10、平均聚合度為4的稱為短鏈菊粉；聚合度為10～60、平均聚合度為25的稱為長鏈菊粉[2]。

菊粉對人體的消化性、益生菌的活性、熱量、甜味、水溶性以及促進人體健康的效果等方面有益，作為功能性食品添加劑日益受到關(guān)注，有必要將長鏈菊粉與短鏈菊粉進行分離制備。目前國內(nèi)外對于菊粉的制備多采用不同的提取方式，而對短鏈菊粉的提取制備研究較少。本文針對目前該項研究的不足，建立了牛蒡短鏈菊粉的提取工藝，以期為牛蒡的開發(fā)利用和牛蒡菊粉的選擇性生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

牛蒡，大連綠苑食品有限公司；Sephadex G－50、標(biāo)準葡聚糖，Pharmacia制藥公司；果糖、蔗糖、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、濃鹽酸、濃硫酸、苯酚、95%乙醇、3，5－二硝基水楊酸，分析純，市售。

722S分光光度計，上海精密儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE－52A，上海亞榮生化儀器廠；普通層析柱(φ1.6×80cm)，上海錦華層析設(shè)備廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預(yù)處理

新鮮牛蒡根洗凈，切片→沸水滅酶2min→80℃烘干，粉碎得牛蒡干粉→90%乙醇于50℃回流提取6h→殘渣烘干得干粉，備用。

1.2.2 工藝流程

牛蒡干粉用70%的乙醇分級沉淀[6]→采用特性黏度法[6]測定各級分的聚合度。

將牛蒡干粉以70%乙醇在不同溫度、不同時間、不同料液比下回流提取，進行單因素試驗。

1.3 分析方法

1.3.1 菊粉含量的測定

菊粉含量的計算以總糖含量減去還原糖含量來表示。水解后總糖與還原糖測定均采用3，5－二硝基水楊酸法(DNS)。

標(biāo)準曲線制作：配制1.0mg／mL果糖標(biāo)準液，用水楊酸法于520nm處測定吸光值，以標(biāo)準果糖溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準曲線。

樣品測定：將提取干燥后的短鏈菊粉樣品定容，吸取一定體積，測定吸光值，按標(biāo)準曲線計算總糖和還原糖含量。

1.3.2 短鏈菊粉得率的計算

1.3.3 菊粉平均相對分子質(zhì)量的測定[3]

采用凝膠過濾法測定菊粉的重均相對分子質(zhì)量。層析柱φ1.6×80cm，Sephadex G－50，選用蔗糖及相對分子質(zhì)量為1 000，2 500，4 600的標(biāo)準葡聚糖進行凝膠層析，上樣量均為2mg，室溫下以水洗脫，體積流量為0.4mL／min，自動收集洗脫液，每15min收集一管(6mL)，苯酚－硫酸法檢測，求得相對應(yīng)的洗脫體積V；以V為縱坐標(biāo)，相對分子質(zhì)量為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準曲線。將樣品以相同的條件進行洗脫，測得洗脫體積，與標(biāo)準曲線對應(yīng)得相對分子質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 果糖標(biāo)準曲線

按照“1.3.1”方法繪制果糖標(biāo)準曲線如圖1所示，求得回歸方程為y＝0.889 8x－0.015 2，其中R2＝0.998 2，線性范圍為0.2～1.2mg。

2.2 牛蒡短鏈菊粉回流提取

2.2.1 回流溫度對牛蒡短鏈菊粉得率的影響

準確稱取干燥菊粉粉末2.0g，提取時間為60min，料液比為1∶10，分別采用不同的溫度進行回流浸提，考察回流溫度對短鏈菊粉得率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖1 果糖標(biāo)準曲線Fig.1 Standard curve of fructose

圖2 回流溫度對短鏈菊粉得率的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on the yield of short－chain inulin

由圖2可見，溫度從30℃升高到50℃，短鏈菊粉得率有較顯著的增大，分析其原因可能是溫度低則短鏈菊粉的溶解度低，隨著溫度升高，短鏈菊粉的溶解度升高，得率也增大。50℃以后得率增加不明顯，因此宜選擇回流溫度為50℃。

2.2.2 回流時間對牛蒡短鏈菊粉得率的影響

在回流溫度50℃、料液比為1∶10的條件下，考察回流時間對短鏈菊粉得率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 回流時間對短鏈菊粉得率的影響Fig.3 Effect of extraction time on the yield of short－chain inulin

由圖3可見，隨著回流時間的延長，短鏈菊粉得率迅速上升，分析其原因可能是回流時間的延長有利于短鏈菊粉充分溶出，得率提高。1.5h后趨于平穩(wěn)，宜選擇回流時間為1.5h。

2.2.3 料液比對牛蒡短鏈菊粉得率的影響

在回流溫度50℃、時間1.5h的條件下，考察料液比對短鏈菊粉得率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 料液比對短鏈菊粉得率的影響Fig.4 Effect of solid－liquid ratio on the yield of short－chain inulin

由圖4可見，隨著料液比的增大，短鏈菊粉得率也在上升，分析其原因可能是當(dāng)乙醇用量較低時，短鏈菊粉沒有充分溶出，導(dǎo)致得率較低。當(dāng)料液比達1∶20后趨于平穩(wěn)，因此宜選擇料液比為1∶20。

2.3 短鏈菊粉平均相對分子質(zhì)量測定

為驗證制備的短鏈菊粉的相對分子質(zhì)量情況，對所得的短鏈菊粉進行凝膠過濾層析。蔗糖、3種標(biāo)準葡聚糖及樣品的洗脫曲線見圖5。

圖5 3種標(biāo)準葡聚糖、蔗糖及短鏈菊粉的凝膠過濾曲線Fig.5 The gel filtration curve of three standard dextran，sucrose and short－chain inulin

根據(jù)測定結(jié)果，以V為縱坐標(biāo)，相對分子質(zhì)量為橫坐標(biāo)，繪制相對分子質(zhì)量測定標(biāo)準曲線，見圖6?；貧w方程為y＝－10.367x＋166.82，其中R2＝0.998 1，線性范圍為342～4 600。短鏈菊粉的洗脫體積為159.9mL，與標(biāo)準曲線對應(yīng)得其平均相對分子質(zhì)量為667，即平均聚合度為4。這與短鏈菊粉定義的平均聚合度相一致，也與特性黏度法測得的結(jié)果一致，說明了該制備工藝實現(xiàn)了短鏈菊粉的提取。

圖6 相對分子質(zhì)量測定標(biāo)準曲線Fig.6 Standard curve of determining molecular weight

3 結(jié) 論

通過單因素試驗確定了牛蒡中短鏈菊粉提取的最佳工藝條件為：回流溫度50℃，回流時間1.5h，料液比1∶20，并測得其平均相對分子質(zhì)量為667，該工藝實現(xiàn)了牛蒡中短鏈菊粉的提取。

[1]郝林華，陳靠山，李光友，等.牛蒡菊糖及其制備方法的研究[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報，2004，5(3)：423－428.

[2]LO′PEZ－MOLINA D，NAVARRO－MARTíNEZ M D，ROJAS－MELGAREJO F.Molecular properties and prebiotic effect of inulin obtained from artichoke(CynarascolymusL.)[J].Phytochemistry，2005，66(12)：1476－1484.

[3]沈建林，余龍江.香蕉多糖的分離純化及其性質(zhì)研究[J].食品科學(xué)，2004(8)：73－76.

[4]譚曉瓊，董全，丁紅梅.功能保健食品菊糖的研究進展與發(fā)展前景[J].中國食物與營養(yǎng)，2007(1)：22－24.

[5]ROBERFROID M B.Inulin－type fructans：functional food ingredients[J].The Journal of Nutrition，2007，137(11Suppl)：2493S－2502S.

[6]鄭曉麗.菊粉的制備及對乳酸桿菌生長的影響[D].大連：大連工業(yè)大學(xué)，2011.