趙艷　王白娟　楊青松　秦向東

摘要：【目的】優(yōu)化紅雪茶多糖過氧化氫（H2O2）脫色工藝條件，為紅雪茶多糖的純化及其資源深度開發(fā)提供技術支持?！痉椒ā吭趩我蛩卦囼灮A上，選擇脫色時間、脫色溫度、H2O2體積分數(shù)為影響因素，以多糖脫色率為考察指標，采用正交試驗優(yōu)化紅雪茶多糖的H2O2脫色工藝，確定最優(yōu)工藝參數(shù)?！窘Y(jié)果】3個因素對紅雪茶多糖脫色效果影響的排序為：H2O2體積分數(shù)>脫色溫度>脫色時間，其中H2O2體積分數(shù)有極顯著影響（P<0.01）。紅雪茶多糖的最佳H2O2脫色工藝條件為：脫色溫度55 ℃、脫色時間20 min、H2O2體積分數(shù)20%，在此條件下脫色率為81.55%?！窘Y(jié)論】H2O2脫色法對紅雪茶多糖的脫色效率較高，且成本低廉、工藝穩(wěn)定，是紅雪茶多糖脫色的可行方法。

關鍵詞： 紅雪茶；多糖；過氧化氫（H2O2）；脫色

中圖分類號： R284.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）05-0710-05

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to optimize decolorization process of Lethariella spp. polysaccharides with hydrogen peroxide（H2O2）， in order to provide theoretical and experimental basis for purification and further development of Lethariella spp. polysaccharides. 【Method】Based on single-factor experiment， the conditions of decolorization process of Lethariella spp. polysaccharides were optimized by orthogonal test， with decolorization temperature and time， H2O2 volume fraction as influence factors， and decolorization rate as index， so as to determine optimum process parameters. 【Result】The results showed that， the primary and secondary sequence of 3 factors affecting decolorization rate of Lethariella spp. polysaccharides were as follows： H2O2 volume fraction>decolorization temperature>decolorization time， especially H2O2 volume fraction with extremely significant influence（P<0.01）. The optimal extraction conditions were as follows： decolorization temperature of 55 ℃， decolorization time of 20 min， and H2O2 volume fraction of 20%. Under the optimal conditions， the decolorization rate could reach up to 81.55%. 【Conclusion】It is feasible that H2O2 is used to discolor Lethariella spp. polysaccharides， due to its low cost， stability and hight decolorization efficiency.

Key words： Lethariella spp.； polysaccharides； hydrogen peroxide（H2O2）； decolorization

0 引言

【研究意義】雪茶大多生長于海拔4000 m以上的雪域高原地區(qū)（韓碧群和彭勇，2012），傳統(tǒng)藏醫(yī)學發(fā)現(xiàn)雪茶中的紅雪茶（Lethariella spp.）具有補益、清肝明目、生津止渴、養(yǎng)心安神等功效，可用于治療咽炎、肺熱、中暑和神經(jīng)衰弱及對抗高原反應等（唐麗等，2009；毛貴元，2012）。紅雪茶富含粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、總糖、可溶性糖、灰分等營養(yǎng)成分（付惠等，2005）。植物多糖具有多種生物活性作用，如參與調(diào)節(jié)免疫功能、細胞間物質(zhì)的識別、物質(zhì)在細胞間的運輸?shù)龋ㄗT周進和謝達平，2002；王如濤等，2013；尚軍等，2014）。但多糖中的色素會直接影響多糖的純度和外觀顏色（闞建全等，2001），前期研究結(jié)果也表明紅雪茶粗多糖顏色較深（楊青松等，2013）。因此，研究其脫色工藝對深入開發(fā)紅雪茶資源具有重要意義。【前人研究進展】目前有關紅雪茶多糖的研究較少，主要為多糖含量測定及其提取工藝優(yōu)化。莊筱葳等（2012）通過測定紅雪茶總糖和還原糖含量、計算兩者差值的方法，確定紅雪茶多糖含量為63.6%。楊蓉生等（2012）利用復合酶法提取紅雪茶粗多糖，其提取率為8.91%。楊青松等（2013）利用響應面法優(yōu)化紅雪茶水溶性多糖的水浸提法工藝條件，發(fā)現(xiàn)在提取溫度82 ℃、料液比1∶20的條件下提取2 h，提取率為5.8%。脫色是粗多糖精制的重要步驟之一，常用的脫色方法有活性炭吸附法、化學脫色法、大孔樹脂脫色法等（蔣俊等，2013）。在工業(yè)生產(chǎn)上常使用氧化脫色劑進行多糖脫色，包括次氯酸鹽、過氧化氫（H2O2）等（張亨，1999）。次氯酸鹽脫色時主要為氧化反應，也伴有氯化反應的發(fā)生，常用于紙漿、紡織品、化學纖維和淀粉等的脫色（張亨，1999；賴喆和宗剛，2010）。采用H2O2進行漂白脫色是通過氧化劑的氧化作用，使有色物質(zhì)經(jīng)氧化作用后分解，該方法具有脫色后不易復色的特點，主要適用于色素多且含有不飽和雙鍵、羥基和芳香環(huán)的物質(zhì)（王文彤等，2014；金路等，2014；宮春宇等，2015；孟迪等，2015；秦亞東等，2015）?！颈狙芯壳腥朦c】目前尚未見有關紅雪茶多糖脫色工藝的研究報道?！緮M解決的關鍵問題】選擇脫色時間、脫色溫度、H2O2體積分數(shù)為影響因素，以多糖脫色率為考察指標，在單因素試驗的基礎上，利用正交試驗設計對紅雪茶多糖的H2O2脫色條件進行優(yōu)化，為紅雪茶多糖的純化及其資源深度開發(fā)提供技術支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

紅雪茶購自云南省香格里拉縣山原土特產(chǎn)品經(jīng)銷店，干燥后經(jīng)小型植物試樣粉碎機粉碎，過80目篩，置于干燥器密封保存?zhèn)溆?。葡萄糖、氯仿、正丁醇、無水乙醇、H2O2均為分析純，購自重慶川東化學試劑廠。主要儀器設備：722型紫外分光光度計（山東高密儀器分析廠）、數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海雙捷實驗設備有限公司）、電子天平（北京賽多利斯天平有限公司）、低速離心機（常州澳華儀器有限公司）。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 紅雪茶粗多糖提取 參照楊青松等（2013）的方法，具體工藝流程為：1.0 g紅雪茶粉碎樣品→熱水提?。?0 ℃、2 h、料液比1∶20）→離心取上清液（4000 r/min離心10 min）→上清液濃縮→80%乙醇溶液沉淀（3倍體積）→粗多糖樣品→Sevage法除蛋白→待脫色樣品（蒸餾水復溶，0.1 mg/mL）。

1. 2. 2 單因素試驗 準確移取5.0 mL稀釋后的待脫色溶液5份，以450 nm波長處測定的吸光值為指標，考察H2O2體積分數(shù)（1%、6%、10%、15%和20%）、脫色時間（10、15、20、25和30 min）和脫色溫度（35、45、55、65和75 ℃）3個因素對紅雪茶多糖脫色率的影響。重復3次。脫色率計算公式為：

脫色率（%）=（A1-A2）/A1×100

式中，A1、A2分別為紅雪茶多糖溶液在脫色前、后的吸光值。

1. 2. 3 正交試驗 結(jié)合單因素試驗結(jié)果，選擇H2O2體積分數(shù)、脫色溫度、脫色時間為考察因素，以多糖脫色率為考察指標，采用L16（43）正交表進行正交試驗設計，以優(yōu)化紅雪茶多糖脫色工藝。每個因素選取4個水平，如表1所示。

1. 3 統(tǒng)計分析

單因素試驗采用SPSS 19.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，正交試驗采用正交試驗設計助手V 3.1進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 H2O2體積分數(shù)對紅雪茶多糖脫色效果的影響

由圖1可知，隨著H2O2體積分數(shù)的增大，紅雪茶多糖脫色率逐漸提高。當H2O2體積分數(shù)由1%增至10%時，紅雪茶多糖脫色率提高了1.6倍；H2O2體積分數(shù)超過10%后，多糖脫色率的增加趨勢變緩，體積分數(shù)達20%時，脫色率為體積分數(shù)1%時的2.9倍。隨著H2O2體積分數(shù)增大，多糖溶液存在過氧化、降解等風險，同時考慮成本問題，故選擇6%、10%、15%和20% 4個水平進行正交試驗。

2. 2 脫色溫度對紅雪茶多糖脫色效果的影響

由圖2可以看出，脫色溫度對紅雪茶多糖脫色率的影響與H2O2體積分數(shù)對多糖脫色率的影響趨勢相似，隨著脫色溫度的升高，多糖脫色率呈逐漸增加趨勢，超過55 ℃后，脫色率增長幅度變小；脫色溫度升至55 ℃時，其脫色率為35 ℃時的2.6倍，升至75 ℃時，脫色率為35 ℃時的2.7倍。從能源損耗方面考慮，選擇35、45、55和65 ℃ 4個水平進行正交試驗。

2. 3 脫色時間對紅雪茶多糖脫色效果的影響

從圖3可以看出，紅雪茶多糖脫色率隨脫色時間的延長呈先升高后降低的變化趨勢，在脫色時間10～20 min范圍內(nèi)，脫色率隨脫色時間的延長而提高，在20～30 min范圍內(nèi)脫色率呈緩慢下降趨勢。表明脫色時間超過20 min后，隨著脫色時間的繼續(xù)延長，紅雪茶多糖脫色效果變差。因此，選擇15、20、25和30 min 4個水平進行正交試驗。

2. 4 正交試驗結(jié)果

根據(jù)極差R可知，3個因素對紅雪茶多糖脫色效果影響的排序為：C>A>B，即H2O2體積分數(shù)影響最大，其次是脫色溫度，而脫色時間的影響相對較?。ū?）。顯著性分析結(jié)果（表3）表明，H2O2體積分數(shù)對紅雪茶多糖脫色率影響極顯著（P<0.01），脫色溫度和脫色時間對多糖脫色率無顯著影響（P>0.05）。根據(jù)正交試驗K值可知，理論優(yōu)化方案為A4B4C4，但根據(jù)生產(chǎn)實際及脫色率的綜合考慮，選擇優(yōu)化方案為A3B2C4，即脫色溫度55 ℃、脫色時間20 min、H2O2體積分數(shù)20%，在實際進行的16組試驗中，該條件下紅雪茶多糖的脫色效率最高。

2. 5 最佳工藝驗證試驗結(jié)果

為驗證上述脫色工藝的穩(wěn)定性和可信度，在選擇的優(yōu)化條件下進行3次平行驗證試驗，測得紅雪茶脫色率為（81.47±1.20）%，與正交試驗結(jié)果（81.55%）較接近。3次平行測定結(jié)果差異較小，說明該脫色工藝穩(wěn)定、可行。

3 討論

脫色是化工生產(chǎn)中產(chǎn)品精制的主要工藝過程之一。Gao等（2004）研究表明，粗多糖經(jīng)精制后，抗氧化活性明顯提高。因此，對多糖進行脫色純化研究尤為重要，可提高粗多糖有效成分的純度，同時經(jīng)純化獲得的均一多糖組分可為后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析、藥理和構(gòu)效關系提供試驗條件。不同脫色方法的脫色效果存在明顯差異，陳健等（2010）采用樹脂脫色法和H2O2脫色法對香菇多糖進行脫色，結(jié)果表明，H2O2脫色時間短、香菇多糖保留率高、影響香菇多糖降解作用較小，脫色效果優(yōu)于樹脂，且香菇多糖分子量不受H2O2脫色工藝的影響；蔣俊等（2013）對比活性炭吸附法、H2O2脫色法和大孔樹脂法對猴頭菌多糖的脫色效果，結(jié)果表明，大孔樹脂的脫色率最高，活性炭最低，高濃度H2O2脫色效果能達到與大孔樹脂相當?shù)乃健？梢?，H2O2脫色法是一種成本低、效率高的脫色方法。

本研究選取脫色溫度、脫色時間及H2O2體積分數(shù)為影響因素，結(jié)合單因素試驗結(jié)果，設計了3因素4水平的正交試驗方案，以優(yōu)化H2O2法脫除紅雪茶多糖色素的最佳工藝。結(jié)果表明，在脫色溫度55 ℃、脫色時間20 min、H2O2體積分數(shù)20%的優(yōu)化條件下，紅雪茶多糖H2O2脫色的脫色率達81.55%，通過驗證試驗測得紅雪茶脫色率為（81.47±1.20）%，兩者差異小，表明紅雪茶多糖H2O2脫色工藝穩(wěn)定可行、脫色效率高，與前人研究結(jié)果（陳健等，2010；蔣俊等，2013）一致。考察脫色溫度、脫色時間及H2O2體積分數(shù)對紅雪茶多糖脫色效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)H2O2體積分數(shù)的影響最大，達極顯著水平，與孟迪等（2015）的研究結(jié)果一致； H2O2具有強氧化性，既可對多糖進行脫色，也可能造成多糖的氧化或破壞，故下一步將結(jié)合多糖保留率指標篩選H2O2的更優(yōu)水平。此外，H2O2脫色法的實質(zhì)是利用H2O2對發(fā)色基團進行不可逆地破壞（張亨，1999），可能會降低脫色多糖的免疫活性（馮慎等，2010），因此，下一步還需開展紅雪茶多糖脫色后體外免疫活性的分析。

4 結(jié)論

本研究通過正交試驗法優(yōu)化紅雪茶多糖H2O2脫色工藝，確定其最佳工藝條件為：脫色溫度55 ℃、脫色時間20 min、H2O2體積分數(shù)20%，該條件下脫色率達81.55%。H2O2脫色法對紅雪茶多糖的脫色效率較高，且成本低廉、工藝穩(wěn)定，是紅雪茶多糖脫色的可行方法。

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（責任編輯 羅 麗）