黃肉甘薯糖蛋白提取工藝的研究

摘 要：以黃肉甘薯為材料，探索了水提法制備甘薯糖蛋白的工藝。通過單因素和正交試驗(yàn)，得出制備甘薯糖蛋白的最優(yōu)工藝條件：物料粒度為80目，浸提時(shí)間為1h，浸提溫度為50℃，料液比為1∶15，浸提次數(shù)為1次。在該優(yōu)化條件下甘薯糖蛋白的含量為17.730mg/g。方差分析表明，物料粒度、浸提時(shí)間、浸提溫度和料液比對(duì)甘薯糖蛋白提取率的影響均不顯著。

關(guān)鍵詞：甘薯；糖蛋白；提?。粏我蛩?；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào) S531 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）19-119-03

糖蛋白是一類由糖類與蛋白中氨基酸以共價(jià)鍵結(jié)合而成的結(jié)合蛋白[1]。在生物體內(nèi)，糖蛋白發(fā)揮著重要的作用，是粘液、血漿、細(xì)胞間基質(zhì)、細(xì)胞膜、激素等的重要組成成分[2]。甘薯糖蛋白具有維持人體血管的彈性和膜腔、關(guān)節(jié)腔、呼吸道、消化道的潤滑，預(yù)防肝及腎臟等器官結(jié)締組織的萎縮，防止脂類物質(zhì)沉積到動(dòng)脈血管壁上而導(dǎo)致動(dòng)脈硬化，放緩人體器官的老化速度，增強(qiáng)人體免疫力[3]等功效。Kusano-Shuichi等人從白皮甘薯中提取到了一種酸性的糖蛋白，研究表明其具有抗糖尿病活性[4]。國內(nèi)學(xué)者的研究表明，甘薯糖蛋白具有良好的抗腫瘤活性、降血脂功能和體外抗氧化活性。本研究探討甘薯糖蛋白的最佳提取工藝，可為甘薯蛋白資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)，有利于開發(fā)高附加值的甘薯產(chǎn)品，減少廢水污染，增加農(nóng)民的收入，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 新鮮甘薯：紅皮黃肉，市售；所用化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法 將黃肉甘薯洗凈，去皮，切成薄片，護(hù)色（用1%的檸檬酸浸泡1h），烘干（干燥箱40℃），磨粉，過篩，分別收集20目、40目、60目、80目、100目和120目組分，冷藏備用。

稱取10.000g甘薯粉，加入一定比例的蒸餾水，水浴振蕩浸提一定時(shí)間后，3 000g離心30min，上清液醇析（V乙醇∶V提取液=3∶1），離心取沉淀，sevage試劑脫游離蛋白（V氯仿∶V正丁醇=3∶1），透析，冷凍干燥，得糖蛋白混合物。

2 結(jié)果與分析

2.1 物料粒度對(duì)甘薯糖蛋白提取率的影響 在浸提溫度為40℃條件下，分別采用粒度為20目、40目、60目、80目、100目和120目的甘薯粉按固液比（按甘薯粉10.00g提取溶劑150mL的比例）1∶15，浸提2h，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，物料粒度的大小直接影響甘薯糖蛋白的得率，隨著粒度的減小，糖蛋白的得率也隨之提高；在粒度從20目減少到80目的過程中，糖蛋白的提取率增加比較明顯；在80目以后，糖蛋白的提取率逐漸趨向于平穩(wěn)。這可能歸因于原料的粒度越小，原料與溶劑的接觸面積越大，越有利于糖蛋白的溶出，浸提效果越好。但當(dāng)粒度達(dá)到一定程度后，接觸面積的增多對(duì)糖蛋白得率的影響變得不太明顯。從減少動(dòng)力消耗，節(jié)約成本的角度考慮，選擇80目的物料就能獲得較好的提取效果。

2.2 浸提溫度對(duì)甘薯糖蛋白提取率的影響 在顆粒度為80目條件下，固液比為1：15，浸提時(shí)間2h，分別在不同溫度（20℃、30℃、40℃、50℃）下對(duì)甘薯粉進(jìn)行浸提，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著提取溫度的逐漸升高，糖蛋白的得率也隨之逐步提高。在溫度由20℃逐漸升高到40℃的過程中，糖蛋白的得率增加較快，這可能是由于溫度的升高加劇了分子運(yùn)動(dòng)，從而加速了糖蛋白的溶出速度；當(dāng)溫度大于40℃時(shí)，糖蛋白的得率逐漸趨于平穩(wěn)，從節(jié)約成本，降低能耗的角度考慮，后續(xù)試驗(yàn)中以40℃為最佳提取溫度。

2.3 浸提時(shí)間對(duì)甘薯糖蛋白提取率的影響 在物料粒度80目，浸提溫度40℃、料液比1∶15的條件下，采用不同的浸提時(shí)間（1h、2h、3h、4h和5h）對(duì)物料進(jìn)行浸提，研究時(shí)間對(duì)提取效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著浸提時(shí)間的延長，糖蛋白的提取率隨之提高，浸提時(shí)間為1～2h，糖蛋白得率增幅較大，2h后糖蛋白的得率逐漸趨向平緩。這可能是因?yàn)殚_始提取時(shí)，糖蛋白的溶出速度是很快的，但隨著糖蛋白的溶出，體系的濃度也隨之增加，達(dá)到一定濃度后，糖蛋白的溶出逐漸趨于平衡，使得糖蛋白的得率增加變得較平緩。由此，確定糖蛋白的最佳提取時(shí)間為2h。

2.4 料液比對(duì)糖蛋白提取效果的影響 在物料粒度80目，浸提溫度40℃，浸提時(shí)間2h的條件下，通過改變料液比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25）來研究其對(duì)糖蛋白提取效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，在糖蛋白提取過程中，提取液的量直接影響提取效果，糖蛋白提取率隨料液比增大呈現(xiàn)先增加而后逐漸趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì)。在1∶（5～15）時(shí)提高得較快，但達(dá)到1∶15后得率的增加變得比較平緩。從提取效果與減少溶劑消耗量的角度考慮，料液比以1∶15較佳。

2.5 pH值對(duì)糖蛋白提取率的影響 在物料粒度80目、料液比1∶15、浸提溫度40℃和浸提時(shí)間2h的條件下，用0.1% HCl和0.1% NaOH調(diào)節(jié)提取溶劑的pH值，來研究提取液pH對(duì)提取效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，當(dāng)pH值>5.0時(shí)，pH值對(duì)甘薯糖蛋白的提取效果沒有顯著的影響，因此在提取甘薯糖蛋白時(shí)，用蒸餾水即可。

2.6 浸提次數(shù)對(duì)糖蛋白提取率的影響 在物料粒度80目，料液比1∶15，浸提溫度40℃，每次浸提時(shí)間為2h的條件下，采用不同浸提次數(shù)（1、2、3、4次）對(duì)甘薯粉進(jìn)行浸提，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

本試驗(yàn)中把浸提4次的總糖蛋白的含量（提取率）看作糖蛋白完全溶出。由圖6可知，在上述試驗(yàn)最佳提取條件下，提取1次，糖蛋白溶出99.2%，當(dāng)提取次數(shù)大于2時(shí)，提取液中的糖蛋白含量越來越少。從提取效果和經(jīng)濟(jì)效益兩方面綜合考慮，一般選擇提取1次。

2.7 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析 在單因素試驗(yàn)初步篩選的基礎(chǔ)上，以對(duì)提取率影響最為顯著的物料粒度、浸提溫度、浸提時(shí)間和料液比為4因素，以提取液中糖蛋白含量的變化為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行4因素3水平的L9（34）正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析見表1。

3 結(jié)論

本研究確定了水提法提取甘薯中糖蛋白的最優(yōu)工藝條件：物料粒度為80目，浸提時(shí)間為1h，浸提溫度為50℃，料液比為1∶15，浸提次數(shù)為1次。影響糖蛋白得率因素的主次順序?yàn)椋航釡囟龋–）>浸提時(shí)間（B）>料液比（D）>物料粒度（A）。方差分析表明A、B、C和D對(duì)甘薯糖蛋白提取率的影響均不顯著。

糖蛋白是甘薯淀粉生產(chǎn)中的重要副產(chǎn)物，本研究為甘薯淀粉生產(chǎn)廢液中糖蛋白的回收利用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為充分利用甘薯資源，獲得高附加值的甘薯產(chǎn)品打下基礎(chǔ)，具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]程坷偉，許時(shí)嬰，王璋.甘薯糖蛋白的分離純化和組成[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2004，30（11）：130-134.

[4]Kusano S.Isolation of antidiabetic comonents from white-skinned sweet potato （Ipomoea batatas L）[J].Biosci Biotedhnol Biochem，2001，65（1）：109-114.

（責(zé)編：施婷婷）