西洋菜中多糖提取工藝研究

武 蕓，丁 莉，趙黎明

(1．湖北民族學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施445000;2．生物資源保護與利用湖北省重點實驗室(湖北民族學(xué)院)，湖北 恩施445000)

西洋菜(Nasturtium officinale)是十字花科西洋菜屬的一年生或二年生的草本水生植物［1－2］，別名豆瓣菜、水芥、水蔊菜、水茼蒿、水田芥菜等，匍匐或半匍匐狀叢生莖圓形，青綠色，幼嫩時實心，長老后中空，具多數(shù)節(jié)，每節(jié)均能發(fā)生分枝和不定根．西洋菜是一種有特色、較為新穎的珍稀蔬菜，營養(yǎng)豐富而較全面，其莖葉柔嫩多汁，清香可口，可供做沙拉、羹湯或單炒、盤菜配料、生食，適合制作各種菜肴，其味無窮．其嫩莖葉富含維生素C、蛋白質(zhì)、纖維素、鈣、磷、鐵，還含有多種氨基酸和維生素等，深受賓館、飯店、酒樓及市民的歡迎，是一種具有較高開發(fā)價值的綠色保健食品［3－10］．西洋菜原為野生，經(jīng)受惡劣條件的磨練，生命力極強，基本上沒有病蟲害，根本無須使用農(nóng)藥，是真正的無公害綠色食品．本研究對西洋菜多糖的提取工藝進行優(yōu)化，為西洋菜的深加工和開發(fā)利用提供技術(shù)支撐．

1 材料與試劑

1．1 試驗材料

1)原材料的預(yù)處理

新鮮西洋菜，采摘于湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實驗基地．將新鮮西洋菜用水洗凈后，再用雙蒸水沖洗3 次，切碎，于烘箱中烘干(60℃左右)至恒重，用粉碎機磨成粉末后過40 目篩，裝瓶備用．

將西洋菜粉末以1∶ 10 加入丙酮，密封，在磁力攪拌器上攪拌脫脂脫色2 h，過濾，于60℃下烘干，裝瓶后置于干燥器內(nèi)備用．

2)儀器與試劑

試驗儀器:植物樣品粉碎機，TU－1810 紫外分光光度計，電熱恒溫水浴鍋，DGX 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，磁力攪拌器，電子天平，冷凍干燥機，DL6MB－低速大容量多管離心機，雙重蒸餾水器等．

試劑:丙酮，蒸餾水，氯仿，正丁醇，無水乙醇，濃硫酸，苯酚，葡萄糖，乙醚．所有試劑均為分析純，由恩施市紅霞化工有限公司提供．

1．2 試驗方法

1．2．1 制備多糖提取液 精確稱取1 g 脫色脫脂的西洋菜粉末放入三角燒瓶中，加入料液比1∶ 30 的雙蒸水，于80℃水浴鍋中水浴2 h 后，以5 000 r/min 離心20 min，取其上清液;加入sevage 試劑(氯仿∶ 正丁醇=4∶ 1)充分振蕩后靜置過夜以除去蛋白質(zhì)后，于離心機中離心，取上清液，加入4 倍體積乙醇，醇析過夜后于5 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，重復(fù)醇析一次．再依次用乙醇、丙酮、乙醚分別洗滌三次，用雙蒸水定容至100 mL，即西洋菜的粗多糖提取液．

1．2．2 可溶性多糖測定 采用苯酚－硫酸法測定［11－14］．

1．2．3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 取6 支試管并編號，按表1 順序加入各種試劑，在最大吸收波長下，用0 號管調(diào)零，分別讀取各管的吸光值．吸取2 mL 樣品液于試管中，步驟與制作標(biāo)準(zhǔn)曲線相同，按順序分別加苯酚、濃硫酸溶液，顯色并測定吸光度．由標(biāo)準(zhǔn)曲線查出多糖的含量．橫坐標(biāo)為葡萄糖質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)為吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線．

按下式計算樣品的糖含量:

多糖含量/% = C ×V ×N/m ×100，式中:C 為測得樣品溶液中葡萄糖的質(zhì)量濃度(mg/mL);V 為樣品溶液的最終稀釋體積(mL);N 為稀釋倍數(shù);m 為樣品質(zhì)量(mg)．

1．2．4 單因素實驗

1)提取溫度對多糖得率的影響．分別稱取樣品1 g 放入各三角燒瓶中，料液比為1∶ 30，提取時間為2 h，提取次數(shù)為1 次，提取溫度分別為50，60，70，80，90℃，然后5 000 r/min 離心20 min 后取上清液，然后加入sevage 試劑充分振蕩后靜置過夜以除去蛋白質(zhì)，離心取上清液，測量其體積后，加入4 倍體積的乙醇，醇析過夜，5 000 r/min 離心10 min 后，棄去上清液，再重復(fù)溶解醇析1 次．再用乙醇、丙醇、乙醚洗滌三次，測定多糖的含量，每個樣品重復(fù)3 次．

2)料液比對多糖得率的影響．分別稱取樣品1 g 放入各三角燒瓶中，料液比為1∶ 15，1∶ 20，1∶ 25，1∶ 30，1∶ 35，提取時間為2 h，提取次數(shù)為1 次，提取溫度為1．2．4 實驗1)中的最佳溫度．方法同上，測定多糖的含量．

3)提取次數(shù)對多糖得率的影響．分別稱取樣品1 g 放入各三角燒瓶中，料液比為1．2．4 實驗2)中最佳值，提取時間為2 h，提取次數(shù)為1，2，3，4 次，提取時間為2 h，提取溫度為1．2．4 實驗1)的最佳溫度．方法同上，測定多糖的含量．

4)提取時間對多糖得率的影響．分別稱取樣品1 g 放入各三角燒瓶中，料液比為1．2．4 實驗2)的最佳值，提取次數(shù)為1 次，提取時間為1.0，1．5，2.0，2．5，3 h 提取時的溫度為1．2．4 實驗1)的最佳溫度．方法同上，測定多糖的含量．

1．2．5 正交實驗設(shè)計 根據(jù)單因素試驗結(jié)果確定正交組合試驗的因素與水平，見表2．

表2 正交實驗因素水平表Tab．2 The factors and lever of orthogonal experiment

2 結(jié)果與分析

2．1 最大吸收波長的測定結(jié)果

用TU－1810 紫外可見分光光度計對乙醇浸提

的西洋菜多糖液進行光譜掃描，結(jié)果如圖1 所示，光譜在紫外區(qū)490 nm 處有強烈的吸收峰，因此在實驗過程中可選擇可見光范圍內(nèi)最大吸收波長490 nm 作為吸光度測定波長．

2．2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

據(jù)1．2．3 作標(biāo)準(zhǔn)曲線，橫坐標(biāo)為葡萄糖質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)為吸光度值．葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2 所示．

圖1 西洋菜多糖乙醇提取液光譜掃描Fig．1 UV－spectral diagram of Polysaccharide in Nasturtium officinale strioatum in acidic alcohol

圖2 葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig．2 The standard curve of glucose

該標(biāo)準(zhǔn)曲線對應(yīng)的方程為:Y=14．828X－0．0163(R2=0．9988)，其中Y為波長490 nm 處吸光度值;X為葡萄糖質(zhì)量濃度(mg/mL)．

2．3 不同提取條件對多糖得率的影響

2．3．1 溫度對多糖得率的影響 由圖3 可以看出，隨著溫度的升高，多糖的得率升高，即在一定溫度范圍內(nèi)，升高溫度可以增加多糖在水中的溶解度;但當(dāng)溫度超過80℃時，多糖的得率開始大幅度下降，可能的原因是溫度過高導(dǎo)致多糖分子的旋光性、變旋性等物理性質(zhì)發(fā)生改變，即多糖的空間構(gòu)象發(fā)生變化或者被破壞等，因此檢測到多糖分子含量降低［9］．所以從經(jīng)濟和多糖得率方面的考慮，正交實驗選擇較適合的溫度范圍為60℃、70℃、80℃．

2．3．2 料液比對多糖得率的影響 研究結(jié)果顯示(見圖4)，隨加入料液體積的增加，西洋菜多糖提取得率間隔性呈上升趨勢，當(dāng)料液比很小時，溶液的粘度大，多糖分子的擴散速度慢，所以多糖分子的溶解度?。?dāng)料液比為1∶ 25 時，多糖得率最大，這是由于提取液用量加大增加了西洋菜粉與提取液接觸面的濃度差，從而提高了多糖與提取液的擴散速度，多糖得率增加，隨后多糖得率又開始下降［12］．從多糖的得率和經(jīng)濟效益考慮，正交實驗較合適的料液比范圍為1∶ 20、1∶ 25、1∶ 30．

圖3 溫度對多糖得率的影響Fig．3on tEheff eycite lodfs eoxft rpaocltyiosanc tcehmarpiedrea ture

圖4 料液比對多糖得率的影響Fiogn． 4th e Eyifefeldcst ooff spoolliyds/alciqcuhiadr idraetsio

2．3．3 提取次數(shù)對多糖得率的影響 由圖5 可知，隨著提取次數(shù)的增加，西洋多糖菜的得率逐漸上升，由于單位量的西洋菜中所含多糖量一定，因此，在提取多次之后，多糖得率會不再增加［10］．從西洋菜多糖得率和經(jīng)濟效益考慮，提取次數(shù)為3 次既能得到較高含量的多糖，又能節(jié)約能源，對西洋菜多糖正交提取實驗范圍較合適．

2．3．4 提取時間對多糖得率的影響．圖6 顯示，增加提取時間，西洋菜多糖得率先上升再下降，當(dāng)樣品被長時間浸提，可能會導(dǎo)致多糖中糖分子的理化性質(zhì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致多糖得率降低．從西洋菜多糖得率和經(jīng)濟效益考慮，正交實驗較合適的時間范圍為1．5，2．0，2．5 h．

2．4 正交試驗結(jié)果分析

從表3 可以看出，優(yōu)化西洋菜多糖提取的工藝參數(shù)，4 個因素中C 因素(提取次數(shù))的極差最大，影響西洋菜多糖得率各因素的關(guān)系為:C ＞A ＞D ＞B，即提取次數(shù)＞提取溫度＞提取時間＞料液比．

圖5 提取次數(shù)對多糖得率的影響Fiogn． 5t he Eyfifeelcdts oof f epxotrlaycsaticocnh anruidmebse r

圖6 提取時間對多糖得率的影響Fonig ．th6e yEieflfdesc to of f peoxlytrsaacctciohna rtiidmese

從表4 方差分析可知，提取時間對西洋菜多糖得率的影響存在著顯著差異(P＜0．05)，提取次數(shù)的影響則呈極顯著性差異(P＜0．01)，提取溫度的影響呈極顯著性差異(P＜0．01)，但料液比對西洋菜多糖得率的影響不顯著．因此，西洋菜多糖提取的最優(yōu)工藝參數(shù)應(yīng)為:A1B2C3D2，即在提取溫度為60℃，料液比1∶ 25 的條件下，提取次數(shù)為3 次，每次提取2 h，所得多糖得率最高．

表3 正交實驗結(jié)果及分析Tab．3 The result of orthogonal experiment and the analysis of difference

3 小結(jié)

本研究以西洋菜為原料，利用熱水浸提法，以水溶性多糖總得率為指標(biāo)，通過正交分析法優(yōu)化提取西洋菜水溶性多糖的工藝條件為:提取溫度為60℃，料液比為1∶ 25，提取次數(shù)為3 次，提取時間為2 h． 西洋菜的深加工和綜合開發(fā)利用提供技術(shù)支撐．

表4 西洋菜多糖提取的正交實驗方差分析Tab 4 The analysis of variance of orthogonal experiment Nasturtium officinale

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