荔枝中提取多糖的工藝研究

宋照風(fēng)

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)與化工系,廣東佛山 528000)

荔枝中提取多糖的工藝研究

宋照風(fēng)

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)與化工系,廣東佛山 528000)

目的:以荔枝干肉為原料,采用熱水浸提技術(shù)從荔枝干肉中提取水溶性多糖。方法:首先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),然后通過正交實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)分析方法優(yōu)化熱水浸提荔枝干肉得到水溶性多糖的最佳工藝參數(shù),最后對多糖含量進(jìn)行測定 結(jié)果:熱水浸提提取的最佳工藝參數(shù)為荔枝干肉與水溶劑最佳比例1:17(g/ml)、提取溫度100℃、提取時(shí)間4.0h、醇沉?xí)r加入3倍體積乙醇,醇沉?xí)r間為5h。

荔枝干 多糖 水提醇沉 提取工藝參數(shù)優(yōu)化 正交試驗(yàn)

1 引言

荔枝(litchi)是無患子科荔枝屬植物，原產(chǎn)自中國，至今有2000多年的栽培歷史。荔枝果皮色澤鮮紅，肉質(zhì)則潔白而晶瑩，汁多而味甜，營養(yǎng)非常豐富，深受人們的喜愛。《本草綱目》述稱：常食荔枝能補(bǔ)腦健身，能治療瘰病療腫，開胃益脾補(bǔ)養(yǎng)元?dú)?，是產(chǎn)婦和老弱者的良好補(bǔ)品[1-2]。荔枝的成分：可食用部分73%。每100g中含能量293KJ、水分81.9g、蛋白質(zhì)0.9g、脂肪0.2g、膳食纖維0.5g、碳水化合物16.lg、胡蘿卜素10μg、視黃醇當(dāng)量2μg、硫胺素0.1mg、核黃素0.04mg、尼克酸1.1mg、維生素C41mg，鉀151mg、鈉1.7mg、鈣2mg，鎂12mg、鐵0.4mg，錳0.09mg、鋅0.17mg、銅0.16mg、磷24mg、硒0.1等[3]。荔枝果肉中含有大量的糖、維生素c，磷、鈣，以及少量蛋白質(zhì)、脂肪、鐵、維生素B等人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，味道甜美可口，是難得的滋補(bǔ)佳品。研究顯示，荔枝多糖在抗活性氧、抗衰方面具有較強(qiáng)的作用[4]。果皮中還存在著一些具有很強(qiáng)抗氧化作用的酚酸、黃酮類物質(zhì)，這些物質(zhì)可用于制藥或制保健食品的功能性輔料[5]。荔枝核種子中含有1.12%的皂甙，3.43%的蒜質(zhì)，9.74%的還原糖淀粉及12.5%的總糖，此外還有脂肪酸仁，氨基酸仁及聚合花色素成分[6]。不同品種的荔枝果肉中多糖含量有一定差異，多糖含量由高到低依次是：桂味＞黑葉＞妃子笑＞糯米糠＞槐枝＞白蠟[7]。荔枝果實(shí)的糖/酸比較高，存在品種差異，妃子笑為65.7，糯米糍高達(dá)92.3[8]。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 不同料液比對荔枝多糖提取率的影響

多糖又稱多聚糖(Polysaccharide)，它是由10個(gè)以上單糖通過糖苷鍵連接成的聚糖，分子量一般為數(shù)萬甚至達(dá)數(shù)百萬。多糖作為構(gòu)成生命的四大基本物質(zhì)之一，它來自于高等植物、動(dòng)物細(xì)胞膜以及微生物細(xì)胞壁中的天然高分子化合物[9]。現(xiàn)在國際上多糖研究以日本、美國、德國和加拿大處于領(lǐng)先地位，我國多糖的研究雖然起步較晚，自80年代以后各地紛紛掀起研究熱潮。藥理和臨床研究證明，某些多糖具有增強(qiáng)免疫功能、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗氧化、抗衰老、降血脂等多種生理活性[10-12]。

圖3 浸提時(shí)間對荔枝多糖提取率的影響

圖4 浸提溫度對荔枝多糖提取的影響

圖5 醇沉加入無水乙醇體積對荔枝多糖提取率的影響

對多糖提取研究正日益引起人們的關(guān)注，因此在荔枝中提取多糖的工藝研究有了重要的意義。本實(shí)驗(yàn)采用水提醇沉法提取荔枝多糖。目前，這也是在植物活性多糖提取中應(yīng)用最多的方法。多糖常與其它分子共存于植物中，可利用多糖不溶于有機(jī)溶劑的性質(zhì)在提取液中加入乙醇等使多糖從提取液中沉淀出來，達(dá)到初步分離純化的目的。本文研究了對荔枝多糖提取工藝。選用廉價(jià)且無毒副作用的水作溶劑，對荔枝多糖提取條件進(jìn)行優(yōu)化，從而以最大限度提高荔枝多糖的提取率，從而為荔枝多糖產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用奠定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也為開發(fā)高檔次、附加值高的各種食品和營養(yǎng)保健品提供參考。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 正交試驗(yàn)及結(jié)果分析

表3 正交實(shí)驗(yàn)的方差分析表

2 材料與方法

2.1 試劑及儀器

荔枝干(糯米糍)當(dāng)?shù)厥袌鲑徺I；葡萄糖(分析純)；苯酚(分析純)；濃硫酸(分析純)；無水乙醇(分析純)；氯仿(分析純)；正丁醇(分析純)；丙酮(分析純)；木瓜蛋白酶(酶活力≥6000U/mg)；透析袋：截留分子量14000；T200型電子天平；數(shù)顯電子恒溫水浴鍋；KA-1000型離心機(jī)；721可見分光光度計(jì)；CS101-1C電熱鼓風(fēng)干燥箱。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[13-14]

采用分光光度法測定荔枝多糖的濃度，其原理是：多糖類成分在濃硫酸作用下，先水解成單糖，然后迅速脫水成糖醛衍生物，最后與苯酚縮合成有色化合物，該產(chǎn)物在490nm處有強(qiáng)吸收峰。

精密稱取105℃干燥至恒重的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品20mg，置于500mL容量瓶中，加入蒸餾水稀釋至刻度，配成0.04mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。然后精密移取標(biāo)準(zhǔn)溶液0.4mL，0.6mL，0.8mL，1.0mL，1.2mL，1.4mL，1.6mL，1.8mL，置于具塞試管中，各以蒸餾水補(bǔ)充至2.0mL，然后加入6%苯酚1.0mL及濃硫酸5.0mL，靜止l0min，搖勻，室溫放置20min后于490nm測吸光度，以2.0mL水按同樣顯色操作作為空白，以吸光度(A)對葡萄糖濃度(C)做回歸處理，得回歸方程：y=0.0539x-0.0224 R2=0.9994

2.2.2 荔枝多糖含量的計(jì)算[15,16]

荔枝多糖的計(jì)算多糖產(chǎn)率(%)=粗多糖質(zhì)量/原料質(zhì)量×100%

多糖含量測定采用苯酚-硫酸法。樣品溶液的制備：精密稱取經(jīng)過處理的荔枝多糖10mg，置于250mL的容量瓶中，蒸餾水定容濃度為，放入冰箱中備用。荔枝多糖得率測定：吸取樣品溶液1.0mL(3份)，分別置于20mL的試管中，加1mL水，1mL6%苯酚，5mL硫酸，共計(jì)體積8mL。測其吸光度，根據(jù)回歸方程計(jì)算多糖含量。

其中C為多糖中葡萄糖濃度，D為稀釋因子，F(xiàn)為多糖換算因子(經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定糯米糍荔枝多糖F值為2.116)，m為粗多糖質(zhì)量。

2.2.3 荔枝肉水溶性多糖的提取流程

原料處理→熱水浸提→趁熱離心去渣→濃縮→脫蛋白→離心→醇沉→洗滌→干燥→透析→干燥→分析測定。

操作工藝要點(diǎn)：

(1)原料處理：荔枝干去掉殼和核，稱取一定量(5g)的荔枝干肉，使用60℃熱水浸提20min，待荔枝干肉吸水膨脹后靜置冷卻至室溫，使用攪拌機(jī)搗碎成漿。

(2)熱水浸提：首先將攪碎的樣品液在電爐上慢慢加熱至所需溫度，然后將其放進(jìn)恒溫水浴鍋中進(jìn)行恒溫浸提所需時(shí)間。

(3)離心：趁熱將浸提液用臺(tái)式高速離心機(jī)進(jìn)行離心25min，速度為4000r/min(實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)最大轉(zhuǎn)數(shù))，除去殘?jiān)玫匠吻宥容^高的浸提液，以提高多糖提取率。

(4)濃縮：將離心過濾后的浸提液放進(jìn)65℃的水浴鍋中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，直至體積濃縮為原來的1/5。

(5)除蛋白：酶法—Savage聯(lián)合法 荔枝多糖溶液中加入1%的木瓜蛋白酶(g/ml)，在pH6.4條件下，于60℃酶解3h后使用離心機(jī)4000r/min離心25min，取上清液，再采用Savage法：荔枝多糖溶液中加入1/4體積的正丁醇—氯仿混合液(正丁醇氯仿=1：4)，磁力攪拌器高速攪拌20min，4000r/min離心20min，取出上層多糖溶液，棄去下層有機(jī)相和蛋白沉淀，重復(fù)多次，直到無蛋白沉淀為止[15]。

(6)醇沉：將脫蛋白多糖溶液沿玻棒慢慢加入到無水乙醇溶液中，將多糖沉淀液靜置于冰箱冷藏室調(diào)至4℃。

(7)抽濾：將已經(jīng)醇沉過的多糖液經(jīng)抽濾裝置進(jìn)行抽濾，收集濾渣。

(8)透析：將濾渣溶解于適量蒸餾水后灌入透析袋中，夾緊透析袋，置于一大燒杯中，加入蒸餾水至完全浸沒透析袋，每8h換1次水，重復(fù)3次。本驗(yàn)所用的透析袋是截留分子量為14000的透析袋。

(9)洗滌干燥：將已經(jīng)過透析的多糖溶液依次用無水乙醇、丙酮、乙醚清洗，重復(fù)2次。洗滌后多糖在30℃烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥即得多糖[1]。

3 結(jié)果與討論

3.1 單因素實(shí)驗(yàn)

3.1.1 水溶劑浸提料液比的選擇

稱取經(jīng)過預(yù)處理的荔枝干肉5.0g，熱水溶脹處理，打漿，分別以料液比1：8、1：11、1：14、1：17、1：20(g/ml)，在70℃的條件下浸提3h根據(jù)多糖的提取率確定水溶劑浸提最佳料液比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，當(dāng)料-液比小于1：17時(shí)，隨著料液增大，荔枝粗多糖的提取率也隨之提高；但料-液比超過1：17后，粗多糖提取率增加不明顯，因此，料-液比選擇為1：15，1：17，1：19，1：21為佳。

3.1.2 水溶劑浸提時(shí)間的選擇實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取經(jīng)過預(yù)處理的荔枝干肉5.0g，打漿，提取的料液比由上一實(shí)驗(yàn)確定(1：17)，加熱分別浸提2，3，4，5，6h，溫度為70℃多糖的提取率，確定水溶劑浸提最佳浸提時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出：當(dāng)浸提時(shí)間小于4h時(shí)，隨著浸提時(shí)間的增加，荔枝多糖的提取率也隨之提高；當(dāng)浸提時(shí)間大于4h后，隨著浸提時(shí)間的增加，多糖的提取率反而緩慢下降。在4h后隨著浸提時(shí)間的延長，提取率總體呈下降趨勢，部分原因可能是由于浸提時(shí)間過長，降低了某些反應(yīng)的活化能，使多糖分子之間、多糖分子與其他分子之間形成新的作用力，增加分子之間碰撞機(jī)會(huì)，阻止多糖分子溶出；也可能是山于蛋白變性沉淀后包裹在果肉顆粒表面，導(dǎo)致多糖浸出率下降[17]。因此，浸提時(shí)間可以選為4、4.5、5、5.5、6h。

3.1.3 水溶劑加熱浸提溫度的選擇實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取經(jīng)預(yù)處理的荔枝干肉5.0g，稱取5組，打漿，提取的料液比及時(shí)間由上一組確定，浸提溫度分別為60、70、80、90、100℃確定最佳浸提溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出：當(dāng)浸提溫度小于80℃時(shí)，隨著溫度提高，荔枝多糖提取率會(huì)逐漸上升；當(dāng)浸提溫度大于80℃后，隨著溫度繼續(xù)的升高，荔枝多糖提取率開始緩慢下降。因此，選擇70℃，80℃，90℃，100℃為宜。

3.1.4 無水乙醇加入體積對多糖得率的影響

在所得的多糖溶液中分別準(zhǔn)確加入1、2、3、4、5倍無水乙醇，確定加入無水乙醇的最佳體積。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5所示：隨著無水乙醇加入體積的增加，在1到3倍內(nèi)，多糖量明顯增加，超過三倍后，隨著無水乙醇體積的增加，荔枝多糖的提取率逐漸下降。所以選用3、3.5、4、4.5倍為宜。

3.1.5 醇沉?xí)r間對多糖得率的影響

醇沉過后，將多糖醇沉液放入冰箱冷藏中(4℃)，分別靜置3、4、5、6、7h，確定最佳醇沉?xí)r間。

由圖6可以看出：在3到6小時(shí)內(nèi)，隨著醇沉?xí)r間的增加，多糖提取率明顯上升，隨后曲線坡度降低，提取率變化不大，所以選用4、5、6、7h為宜。

3.2 正交試驗(yàn)與結(jié)果分析

在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用四因素四水平作正交實(shí)驗(yàn)

表2可看出，7號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最好，對應(yīng)的優(yōu)化組合為料液比1：17，溫度100℃，時(shí)間為4h，以及3倍體積無水乙醇進(jìn)行醇沉，沉淀時(shí)間5h，由極差R分析可知，多糖提取條件因素的主次順序?yàn)榇汲馏w積＞浸提溫度＞浸提時(shí)間＞料液比＞醇沉?xí)r間。

對正交試驗(yàn)結(jié)果再進(jìn)行方差分析結(jié)果見表3，由表3可以看出：影響荔枝多糖提取率的主要因素是醇沉無水乙醇體積，然后是浸提溫度和浸提時(shí)間，最后是浸提料液比和醇沉?xí)r間，主次順序?yàn)椋捍汲馏w積＞浸提溫度＞浸提時(shí)間＞料液比＞浸提時(shí)間。

4 結(jié)語

本研究結(jié)果表明，影響荔枝多糖提取的主要因素是醇沉無水乙醇體積，其次是浸提溫度與浸提時(shí)間，最后是料液比和醇沉?xí)r間，主次順序?yàn)椋捍汲馏w積＞浸提溫度＞浸提時(shí)間＞料液比＞浸提時(shí)間。荔枝多糖提取的最優(yōu)條件為：浸提時(shí)間4h，浸提溫度100℃、料液比1：17，醇沉?xí)r無水乙醇體積為多糖溶液3倍，醇沉?xí)r間為5小時(shí)，在這組工藝條件下，荔枝多糖的提取率最高。

[1]周儂.荔枝粗多糖提取工藝的研究[J].《現(xiàn)代食品科技》,2006,(3):121.

[2]因庚元.天然多糖的研究與應(yīng)用上[J].上?；?2000,(10):21.

[3]file:///F:/Program%20Files/Youdao/Dict4/5.4.43.3217/YoudaoDictPlugin_360.crx.荔枝更新日期:2012.

[4]吳華慧,李雪華,邱莉.荔枝、龍眼果肉及荔枝、龍眼多糖清除活性氧自由基的研究[J].食品科學(xué),2004,25(3):166-169.

[5]唐傳核,彭志英.天然花色營類色素的生理功能及應(yīng)用前景[J].冷飲與速凍食品工業(yè),2001,(1):26-28.

[6]鄭琳穎,韓超,潘競鏘.荔枝核的化學(xué)、藥理臨床研究概況[J].中醫(yī)藥學(xué)報(bào),1998,(5):51-53.

[7]董周永,楊公明,池建偉.荔枝多糖的提取、分離純化及抗氧化性研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)博士學(xué)位論文,2006.

[8]Usov AI, Smirnara GP, Klochkova NG., Algae polysaccharides composition of some brown kamchatka algae[J]. Bioorg Khim,2001,27(6):444-448.

[9] 張智芳,林文庭,陳燦坤.植物多糖提取工藝的研究進(jìn)展[J].海峽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2008,14(3):18.

[10]方修貴,鄭益清,蔡愛勤等.粒粒橙飲料生產(chǎn)工藝[J].食品工業(yè)科技,2000,21(2):37-38.

[11]扶教龍,劉凈,楊天逸等.南瓜多糖提取工藝研究[J].食品工業(yè),2011,(12):38.

[12]張惟杰.糖復(fù)合物生化研究技術(shù)[M].第二版.杭州:浙江人學(xué)出版社,1998:11-12.

[13]唐小俊,池建偉,張名位等.荔枝多糖的提取條件及含量測定[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,(2): 28.

[14]孔凡利,張名位,于淑娟等.荔枝粗多糖脫蛋白方法的研究[J].食品科技,2008.10:143-144.

[15]張鐘,唐緒明,張玲.荔枝肉水溶性多糖提取工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué),2011,(10):72.

[16]羅煒,李東.香菇多糖的研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2000,26(4):63-67.

[17]孔凡利,于淑娟.荔枝果肉多糖的分離純化與結(jié)構(gòu)表征及抗氧化活性研究[D].華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文,2010.

宋照風(fēng)(1984—),女,實(shí)驗(yàn)師,碩士研究生,主要從事實(shí)驗(yàn)室工作,研究方向?yàn)槲镔|(zhì)提取。