木聚糖的堿法提取工藝研究

摘 要：堿法是一種提取木聚糖較為適用的方法，文章探討了氫氧化鈉濃度、提取溫度、提取時(shí)間、固液比、原料顆粒度等因素對(duì)甘蔗渣中木聚糖提取率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)堿液濃度15～20%、提取時(shí)間90min、提取溫度80～90℃、顆粒度40～60目、固液比為3g/70mL時(shí)，木聚糖得率較高。

關(guān)鍵詞：木聚糖；堿法；提取

木聚糖是植物細(xì)胞中主要的半纖維素成分，占植物細(xì)胞干重的35%，是自然界中除纖維素之外含量最豐富的多糖。木聚糖能高選擇性地促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖，不易被人體消化酶系統(tǒng)所分解，強(qiáng)力吸附大腸桿菌、腸炎門氏菌等病原菌，減少機(jī)體內(nèi)的有毒發(fā)酵、代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生等獨(dú)特的生理作用，具備治療便秘、腹瀉等胃腸疾病，保護(hù)肝臟等療效[1～2]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及儀器

原料為甘蔗渣（市售甘蔗榨汁后所得）；氫氧化鈉，3，5-二硝基水楊酸（DNS），苯酚，濃鹽酸，95%乙醇，冰乙酸、濃硫酸，D-木糖，均為分析純。

儀器為電子恒溫水浴鍋，電熱鼓風(fēng)干燥箱，高性能粉碎機(jī)，電子天平，紫外可見光分光光度儀及其他玻璃儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紫外分光光度法測(cè)定木糖含量

（1） 標(biāo)準(zhǔn)D-木糖溶液的配置。準(zhǔn)確稱取干燥后的分析純D-木糖0.2500g，加蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)入250mL容量瓶稀釋并定容即得lg/L的D-木糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。

（2） D-木糖檢測(cè)波長的確定。準(zhǔn)確移取D-木糖標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0mL至50mL容量瓶中，按基本試驗(yàn)法，配成含量為0.020g/L的D-木糖溶液，在400～700nm范圍內(nèi)進(jìn)行全波長掃描測(cè)其吸光度，實(shí)驗(yàn)表明D-木糖的最佳波長為554nm。

（3） D-木糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。用標(biāo)準(zhǔn)溶液、DNS溶液和蒸餾水準(zhǔn)確配制得D-木糖濃度分別為1.0μg/mL、2.0μg/mL、3.0μg/mL、4.0μg/mL、5.0μg/mL和6.0μg/mL的系列溶液。按基本實(shí)驗(yàn)法，在554 nm處測(cè)定上述各系列溶液的吸光度。結(jié)果表明：隨著D-木糖溶液質(zhì)量濃度的增大，吸光度呈線性增大，做一元線性回歸分析，得D-木糖濃度一吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：A=0.0073C+0.0368，R2=0.9986。

（4） 甘蔗渣提取物中D-木糖含量的測(cè)定。準(zhǔn)確吸取一定量的樣品溶液于50ml 容量瓶，加入1.5ml DNS 溶液和2ml 蒸餾水，于沸水浴中加熱5min，顯色后迅速冷卻，用蒸餾水稀釋定容。另取一50ml 容量瓶，加入1.5ml DNS 溶液，用蒸餾水稀釋定容作為空白溶液，用1cm比色皿，在554nm處，測(cè)定其吸光度并計(jì)算D-木糖的含量。

1.2.2 堿法提取甘蔗渣中木聚糖

稱取甘蔗渣5g（精確至0.001g）于三口燒瓶中，按規(guī)定的固液比加入NaOH溶液，加熱提取。提取完畢后，真空過濾，所得濾液用25%（體積比）鹽酸調(diào)節(jié)pH值至5.0，再加入2倍體積的95%乙醇，靜置30min以使沉淀完全析出。真空過濾，將所得固體物干燥，準(zhǔn)確稱取質(zhì)量，依下式計(jì)算甘蔗渣木聚糖的得率。

木聚糖得率（%）=■×100%

其中：X-測(cè)得的待測(cè)樣品溶液中的D-木糖濃度，μg/mL；M-甘蔗渣質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 氫氧化鈉濃度對(duì)木聚糖得率的影響

在恒定溫度75℃，提取時(shí)間1h的條件下，考察了氫氧化鈉濃度對(duì)木聚糖得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。從表中結(jié)果可以看出，低濃度氫氧化鈉溶液的透壁作用不強(qiáng)使得木聚糖得率不高，當(dāng)濃度達(dá)到15%以上時(shí)，木聚糖得率明顯提高。但濃度太高容易造成糖類成分分解，木聚糖得率降低且提取物顏色變深。較為合適的氫氧化鈉水溶液濃度應(yīng)維持在15%～20%。

表1 NaOH濃度對(duì)木聚糖得率的影響

2.2 提取時(shí)間對(duì)木聚糖得率的影響

在恒定溫度75℃，氫氧化鈉濃度為15%的條件下，考察了提取時(shí)間對(duì)木聚糖得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2中數(shù)據(jù)可以看出，隨著提取時(shí)間的延長，木聚糖得率逐漸增加，至90min時(shí)達(dá)到最大。隨后木聚糖得率緩慢下降可能是由于原料顆粒內(nèi)外的木聚糖濃度趨于平衡，且時(shí)間過長而引起了少量糖分分解所致。因此，從提取效果和效率兩方面考慮，提取時(shí)間應(yīng)控制在90min左右，不應(yīng)超過2h。

表2 提取時(shí)間對(duì)木聚糖得率的影響

2.3 提取溫度對(duì)木聚糖得率的影響

在恒定氫氧化鈉濃度為15%，提取時(shí)間1h的條件下，考察了提取溫度對(duì)木聚糖得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3，從表中數(shù)據(jù)可以看出，溫度影響提取溶劑在原料顆粒內(nèi)、外部之間的擴(kuò)散速度，溫度越高，目標(biāo)物質(zhì)的傳質(zhì)速度越快，在提取時(shí)間相同的情況下，目標(biāo)物得率越高。當(dāng)溫度超過80℃之后，目標(biāo)物得率略有降低，可能是高溫引起了部分糖分分解所致。因此，堿液提取甘蔗渣中木聚糖的適宜溫度溫度為80～90℃為宜。

表3 提取溫度對(duì)木聚糖得率的影響

2.4 原料顆粒度對(duì)木聚糖得率的影響

在氫氧化鈉濃度為15%，提取溫度為75℃，提取時(shí)間為1h的條件下，考察了原料（甘蔗渣）粒度對(duì)木聚糖得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4，從表中數(shù)據(jù)可以看出，甘蔗渣粒度為40～60目是較為合適的提取粒度。

表4 原料顆粒度對(duì)木聚糖得率的影響

2.5 固液比對(duì)木聚糖得率的影響

在氫氧化鈉濃度為15%、提取溫度為75℃、提取時(shí)間為1h的條件下，考察了固液比（甘蔗渣與溶劑用量）對(duì)木聚糖得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5，從表中結(jié)果可以看出，提取溶劑較少時(shí)，原料顆粒外部溶液中目標(biāo)物質(zhì)的濃度提高得快，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部目標(biāo)物質(zhì)向外擴(kuò)散的推動(dòng)力在很短的時(shí)間內(nèi)即變得小，因而當(dāng)固液比在3：60以下時(shí)得率不高。當(dāng)固液比超過3：70以后，得率隨溶劑用量的增加而逐漸增大，這是由于大量溶劑體系能在較長時(shí)間內(nèi)維持較大的傳質(zhì)推動(dòng)力所致。因此，對(duì)于甘蔗渣中木聚糖的提取，固液比應(yīng)維持在3g/70mL以上。

表5 固液比對(duì)木聚糖得率的影響

3 結(jié)束語

堿液提取法用于甘蔗渣中木聚糖的提取是可行的。用氫氧化鈉水溶液提取甘蔗渣木聚糖較為適宜工藝參數(shù)為：氫氧化鈉濃度15～20%左右、提取溫度80～90℃左右、提取時(shí)間90min、顆粒度20～40目、固液比為3g/70mL。

參考文獻(xiàn)

[1]黃廣民，姚伯元，劉仁成.椰殼中木聚糖含量的測(cè)定[J].食品科學(xué)，2007，28（6）：271～274.

[2]王文嶺，黃雪松.DNS法測(cè)定木糖含量時(shí)最佳測(cè)定波長的選擇[J].食品科學(xué)，2006，27（4）：196～198.

作者簡介：周浩（1990.0-），男，湖北孝感人，大學(xué)本科四年級(jí)學(xué)生，專業(yè)方向?yàn)榛瘜W(xué)工程與工藝。