荸薺多糖提取條件研究

王穎，曾霞，周天，王一飛

（1.廣東石油化工學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院，廣東茂名525000；2.暨南大學(xué)國家基因工程藥物研究中心廣東省生物醫(yī)藥研究開發(fā)基地，廣東廣州510632）

荸薺多糖提取條件研究

王穎1，2，曾霞1，周天1，王一飛2

（1.廣東石油化工學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院，廣東茂名525000；2.暨南大學(xué)國家基因工程藥物研究中心廣東省生物醫(yī)藥研究開發(fā)基地，廣東廣州510632）

在單因素試驗基礎(chǔ)上設(shè)計L9（33）正交試驗，研究不同料液比、提取時間、提取溫度對荸薺多糖得率的影響，篩選出最佳提取工藝。結(jié)果表明：影響荸薺多糖提取率的主次關(guān)系依次是料液比、提取時間、提取溫度。荸薺多糖最佳提取工藝為：固液比1∶30 g/mL，浸提時間3 h，提取溫度80℃，在此工藝條件下，荸薺多糖的得率為1.78%。

荸薺；水溶性多糖；熱浸提法；優(yōu)化

多糖（Polysaccharides）又稱多聚糖，多糖是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸外的又一類重要信息分子，具有多種生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，多糖具有抗腫瘤、抗病毒、抗突變、抗衰老、抗凝血、降血糖和環(huán)境治理等作用［1-2］。因其來源廣泛，沒有毒副作用，而且藥物質(zhì)量通過化學(xué)手段容易控制等優(yōu)點，成為當(dāng)今新藥及功能保健品和綠色食品添加劑發(fā)展的新方向。

荸薺（Eleochairistoberosa），又名馬蹄（Water chestnut），地栗、烏芋、通天草等，屬莎草科荸薺屬，是多年生淺水草本植物。在中國長江流域以南各省均有栽培［3］。荸薺以其地下球莖為食用器官，是一種藥食兼用的果蔬類食品。其肉質(zhì)細(xì)嫩，營養(yǎng)豐富，汁多味甜，清脆爽口，在南方自古有“地下雪梨”之美譽，北方則稱其為“江南人參”［4］。因此，對荸薺多糖提取工藝的研究，可以為該植物的進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論參考。

1材料與方法

茂名市售新鮮荸薺經(jīng)沖洗、去皮、切分。然后置于50℃烘箱中烘干后粉碎，過40目（0.45 mm）篩備用。

1.1主要儀器與試劑

DHG-9246A型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；DK-S24型電熱恒溫水浴鍋：上海精宏試驗設(shè)備有限公司；SS250-A型打漿機：佛山萬勝電器實業(yè)有限公司；AUY220電子天平：日本島金有限公司；JY92-2D超聲波細(xì)胞粉碎機：寧波新芝生物科技有限公司；80-2型電動離心機：常州澳華儀器有限公司；722N型可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司。

無水乙醇、苯酚、濃硫酸、抗壞血酸、DPPH均為國產(chǎn)分析純；葡萄糖對照品，購自天津市大茂化學(xué)試劑廠。

2方法

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液的配制

準(zhǔn)確稱取105℃烘干至恒質(zhì)量的分析純葡萄糖1.0 mg，用蒸餾水溶解并于250 mL容量瓶中定容，得到0.004 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，備用。

2.1.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確移取上述葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，分置于50 mL比色管中，依次加蒸餾水使其總體積均為1.0 mL，再各精確加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的苯酚溶液1.0 mL，搖勻，然后迅速精確滴加濃硫酸5.0 mL，快速充分搖勻，室溫下放置20 min，加蒸餾水容至50 mL。另以蒸餾水1.0 mL，與上述操作同法加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的苯酚溶液1.0 mL和濃硫酸5 mL，室溫下放置20 min，加蒸餾水定容至50 mL，以此溶液作為空白對照。將上述各溶液于最佳波長490 nm處測定其吸光度，以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。其線性回歸方程為：Y=6.9329X-0.0244，R2=0.991 7。

2.2多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法［5］。首先，用水作為浸提劑提取荸薺的水溶性多糖，以葡萄糖為對照品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后，用苯酚-硫酸法測定其多糖的提取率，提取率公式為：

提取率=質(zhì)量濃度×稀釋倍數(shù)×加入反應(yīng)液的體積/樣品質(zhì)量×100%

2.3單因素試驗

考察固液比、提取溫度、提取時間3個因素對荸薺多糖提取率的影響。每次準(zhǔn)確稱取荸薺1.0 g，對固液比（1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30）、提取時間（1、2、3、4 h和5 h，）、提取溫度（40、50、60、70℃和80℃）3個因素進(jìn)行實驗。按標(biāo)準(zhǔn)曲線方法計算多糖含量，選擇最佳單因素提取條件。

2.4正交設(shè)計

在單因數(shù)試驗的基礎(chǔ)上，選擇料液比提取時間提取溫度3個因素較優(yōu)條件下的3個水平進(jìn)行正交試驗，正交試驗設(shè)計見表1。

表1　正交因素水平設(shè)計Table 1Orthogoual levels and Factors

3結(jié)果

3.1單因素試驗

3.1.1固液比對荸薺多糖得率的影響

固液比對荸薺多糖得率的影響見圖1。

圖1　固液比對荸薺多糖得率的影響Fig.1Effect of solid-solvent ratio on extraction rate of polysaccharides

由圖1可以看出，固液比為1∶30時荸薺多糖的提取率最高（1.758%）。固液比在1∶10到1∶30間時，荸薺多糖的得率隨提取溶劑量的增加（料液比的減?。┒尸F(xiàn)上升趨勢，這是因為增加固液比會使細(xì)胞內(nèi)外多糖濃度差增大，從而增大多糖溶出的動力，更利于多糖的溶解、提取，也使提取更快速、完全。但到固液比為1∶30時且超過時，多糖提取率開始有下降的趨勢；同時提取溶劑量過大還會增加后期的濃縮工作量，從而增加了多糖的提取成本。

3.1.2提取溫度對荸薺多糖得率的影響

溫度也是影響水溶性多糖溶出效果的重要因素。多數(shù)報道表明，多糖提取溫度在60℃～100℃之間。不同浸提溫度對荸薺多糖提取率的影響如圖2所示。

圖2　浸提溫度對荸薺多糖得率的影響Fig.2Effect of extraction temperature on extraction rate of polysaccharides

由圖2可知，在40℃～80℃的溫度范圍內(nèi)，荸薺多糖的得率隨溫度的升高而增加，當(dāng)溫度達(dá)到80℃時馬蹄多糖的提取率最高，為1.76%。其原因可能是因為溫度的升高使多糖溶解度增加［6］。但是浸提溫度過高，多糖的提取率反而會急速下降。推測高溫浸提會對多糖的結(jié)構(gòu)和生理活性有一定的影響。

3.1.3浸提時間對荸薺多糖得率的影響

不同浸提時間對荸薺多糖提取率的影響結(jié)果見圖3。

圖3　浸提時間對荸薺多糖得率的影響Fig.3Effect of extraction duration on extraction rate of polysaccharides

由圖3可知，荸薺多糖的提取率隨著浸提時間的延長呈先升高后降低的變化趨勢。1 h～3 h內(nèi)隨著提取時間的延長，荸薺多糖的提取率明顯增加，在3 h時荸薺多糖的提取率達(dá)到最大（1.761%），提取時間超過3 h后，多糖提取率隨時間延長逐漸下降。隨著時間的延長某些不穩(wěn)定的多糖降解造成多糖得率的降低。因此馬蹄多糖浸提的最佳時間是3 h。

3.2正交設(shè)計

綜合單因素試驗，選取固液比（g/mL）、浸提溫度（℃）和浸提時間（h）3個因素，采用3因素3水平正交分析方法。試驗結(jié)果見表2。

表2　正交試驗結(jié)果Table 2Results of orthogonal tests

續(xù)表2正交試驗結(jié)果Continue table 2Results of orthogonal tests

由表2可以看出，采用熱水浸提荸薺多糖，各因素對提取荸薺多糖效果的影響大小次序為A＞C＞B，即固液比＞提取時間＞提取溫度。最佳提取工藝條件為A1B3C3，即固液比為1∶30（g/mL），提取溫度為80℃，提取時間為3 h。經(jīng)驗證，在此條件下荸薺多糖的提取率1.701%。

4結(jié)論

本實驗采用熱水浸提，正交優(yōu)化的方法對對荸薺水溶性多糖的提取工藝進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明，固液比對荸薺多糖提取率的影響最大，提取時間次之，提取溫度影響最小。從而得出荸薺水溶性多糖最佳的提取條件為：固液比為1∶30（g/mL），提取溫度為80℃，提取時間為3 h。

［1］唐潔.植物多糖生物活性功能的研究進(jìn)展［J］.食品研究與開發(fā)，2006，27（5）：130-132

［2］劉姚，歐陽克蕙，葛霞，等.植物多糖生物活性研究進(jìn)展［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（1）：1-4

［3］張育英，陳三陽.熱帶亞熱帶果樹分類學(xué)［M］.上海：上?？萍汲霭嫔?，1992：31

［4］孔進(jìn)喜，韓文芳，呂廣英，等.荸薺食品加工研究進(jìn)展［J］.保鮮與加工，2011，11（1）：43-46

［5］北京大學(xué)生物系生物化學(xué)教研室.生物化學(xué)試驗指導(dǎo)［M］.北京：人民教育出版社，1980：22-24

［6］胡位榮，孫茹，李昭露，等.霸王花水溶性多糖提取工藝及其對羥自由基的清除作用［J］.食品科學(xué)，2013，34（14）：104-107

Study on Extraction Technology of Polysaccharides from Eleochairistoberosa

WANG Ying1，2，ZENG Xia1，ZHOU Tian1，WANG Yi-fei2
（1.School of Environmental and Biological Engineering，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，Guangdong，China；2.Biomedicine Research&Development Center，Jinan University，Guangzhou 510632，Guangdong，China）

Using the methods of single-factor test and orthogonal design test of L9（33），theeffectsofvariousfactors such as the ratio of sample to water，the extraction time and temperature on the extraction of polysaccharides in Eleochairistoberosa were investigated and the optimal conditions were concluded.The results showed that the main factors from the most important to the less affecting the extraction efficiency of polysaccharides were as following：extraction time，ratio of sample to water and extraction temperature.The optimal extracting conditions are established as following：ratio of sample to water 1∶30，extraction time 3 h hand extraction temperature 80℃.Under the optimized parameters，the extracting rate of polysaccharides in Eleochairistoberosa was 1.78%.

Eleochairistoberosa；soluble polysaccharides；heat extraction；optimization

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.014

2014-07-01

茂名市科技計劃項目（項目編號：2012B01027）

王穎（1980—），女（漢），講師，碩士，從事生物方面的教學(xué)與研究。