超聲波輔助法提取桔子水溶性多糖的工藝優(yōu)化

衛(wèi)怡穎　王宇娜　藺蓉　楊楠　卞思靜　王建紅　孫紅艷

摘要 桔子食用方便，富含多種營養(yǎng)，為提高其綜合利用價值，本研究以桔子果實為原料，利用超聲波提取法做單因素試驗，然后結(jié)合正交試驗，探索液料比、超聲時間和超聲溫度對桔子水溶性多糖提取率的影響，以期得到桔子水溶性多糖的最佳提取工藝。結(jié)果表明：桔子水溶性多糖的最佳提取條件為液料比3∶1，超聲提取60 min，提取溫度50 ℃，此條件下桔子水溶性多糖提取率可達(dá)17.376%。本提取工藝條件將對實際生產(chǎn)中桔子水溶性多糖的分離提取提供借鑒。

關(guān)鍵詞 桔子；水溶性多糖；正交試驗；工藝優(yōu)化

中圖分類號 TS20 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）21-0256-02

桔子是蕓香科柑橘屬的一種水果，味道酸甜不一，在我國有廣泛的栽培，其果實富含多糖、蛋白質(zhì)和多種維生素[1]。多糖類化合物是桔子中一類重要活性成分，具有抑菌、降低血糖、抑制腫瘤生長、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫等多種功能[2-4]。目前對桔子藥用方面的研究較多的是其桔皮[5-6]，對其果實的研究主要集中在桔子果醋及桔汁釀酒方面[7-9]，對桔子果實多糖的提取及抑菌方面的研究鮮見報道。本試驗對桔子果實水溶性多糖的超聲波提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期為桔子果實的綜合利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

桔子采購自山西省太原市蔬菜市場，普通食用級，金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）（ATCC25923）、大腸桿菌（Escherichia Coli）（ATCC 25322）均購買自中國微生物菌種網(wǎng)。多糖標(biāo)準(zhǔn)品蔗糖購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)，其他試劑均為普通分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 桔子水溶性多糖提取方法。挑取無病蟲害、新鮮可食的桔子果實清洗干凈后去皮，稱取一定量果肉后，破碎打漿，用研缽磨細(xì)后置于錐形瓶中，加入一定比例的水作提取劑，在特定溫度下，超聲波功率為100 W條件下超聲提取一定時間后冷卻，加入1倍體積的95%乙醇，靜置15 min，8 000 r/min離心15 min，取上清液，即得桔子果實水溶性多糖提取液。

1.2.2 桔子水溶性多糖含量的測定。采用蒽酮硫酸法測定桔子果實多糖含量[10]，其原理是在濃硫酸的作用下，糖可生成糠醛或羥甲基糠醛，接著再與蒽酮反應(yīng)生成藍(lán)綠色糠醛衍生物，它在可見光區(qū)的吸收峰為630 nm，故在765 nm下用紫外可見分光光度計測定其吸光度；用蔗糖作標(biāo)準(zhǔn)品，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算多糖質(zhì)量。多糖得率的計算公式如下：

多糖得率（%）=（m2/m1）×100

式中，m1為桔子原料質(zhì)量，m2為提取所得多糖質(zhì)量。

1.2.3 超聲波法輔助法提取桔子水溶性多糖條件的優(yōu)化。①單因素試驗。在查閱多糖提取文獻(xiàn)和桔子多糖提取預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，固定液料比（v/m）為3∶1，超聲溫度為50 ℃下提取40 min的條件下，分別將液料比定為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1，超聲提取時間定為30、40、50、60、70、80 min，提取溫度定為40、50、60、70、80、90 ℃，分別進(jìn)行單因素試驗，分析各因素不同水平對桔子多糖提取量的影響。②正交試驗。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，確定上述3個因素的上、下臨界限，各因素分別選擇3個水平進(jìn)行正交試驗，確定最佳提取工藝，試驗設(shè)置如表1所示。

1.3 統(tǒng)計分析

所有試驗均做3次重復(fù)，并采用Excel和 DPS 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對桔子水溶性多糖提取率的影響

2.1.1 液料比對桔子水溶性多糖提取率的影響。在不同液料比（mL/g）條件下，設(shè)定超聲波功率100 W、溫度為50 ℃、超聲波提取40 min后，測定桔子水溶性多糖含量，結(jié)果如圖1a所示，液料比對桔子果實提取液中水溶性多糖的含量有較明顯的影響。隨著液料比的逐漸增大，桔子水溶性多糖的含量也逐漸增加，當(dāng)液料比達(dá)3∶1時多糖含量達(dá)到最大值，且增長百分比也達(dá)最大值9.5%（相比液料比為2∶1時）；此后，再增大液料比，水溶性多糖含量逐漸減小，在液料比為5∶1時，降低百分比達(dá)最大值，比液料比為4∶1時降低5.7%。桔子水溶性多糖含量隨著液料比先增大后減小的趨勢可能是由于在較小的液料比條件下，原料桔子與提取劑水不能充分接觸，隨著液料比的增加它們之間的接觸面逐漸擴(kuò)大，水溶性多糖才能更加充分?jǐn)U散到溶劑中；但當(dāng)液料比繼續(xù)增大，就會導(dǎo)致原料過分分散，導(dǎo)致超聲波的超聲提取作用相對減弱，多糖溶出量就會下降，而且過多的提取劑會使后續(xù)提取手續(xù)增多[4]，故正交試驗液料比的篩選范圍應(yīng)選擇2∶1、3∶1和4∶1。

2.1.2 提取時間對桔子水溶性多糖提取率的影響。不同的超聲波提取時間對桔子水溶性多糖含量的影響見圖1b，其變化規(guī)律和液料比對水溶性多糖的影響相似。隨著提取時間的延長，桔子水溶性多糖含量逐漸增加，在提取時間為50 min時含量達(dá)最大值134.3 mg/g，提取時間再延長，水溶性多糖含量將隨之降低。這種變化趨勢可能和超聲波的剪切作用和空化作用相關(guān)，在一定時間范圍內(nèi)，超聲有助于水溶性多糖從桔子果肉中溶出，但過長的超聲作用會使多糖分子受到嚴(yán)重創(chuàng)傷而斷裂[5]。因此，本試驗選擇40、50、60 min為正交試驗超聲波提取時間的篩選范圍。

2.1.3 提取溫度對桔子水溶性多糖提取率的影響。在其他條件一致的情況下，在超聲提取溫度為40、50、60、70、80、90 ℃下提取桔子水溶性多糖，得圖1c。由圖可知，超聲提取溫度在60 ℃時，桔子水溶性多糖含量達(dá)最大值，以此為分界點升高或者降低提取溫度，水溶性多糖含量均降低，且在50～70 ℃范圍內(nèi)多糖含量顯著高于其他溫度時的含量值。水溶性多糖含量隨著超聲提取溫度的這種變化趨勢可能是由于在低溫條件下多糖無法充分溶于水中，但溫度過高又會氧化損耗掉部分多糖[11]，同時高溫條件下多糖會與其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生結(jié)合或締合[12]，從而降低桔子水溶性多糖的提取效率，故提取溫度選擇50、60、70 ℃為正交試驗的篩選范圍。

2.2 桔子水溶性多糖最佳提取工藝

在上述單因素試驗的基礎(chǔ)上，以液料比、超聲時間和超聲溫度為主要試驗因素進(jìn)行3因素3水平正交試驗，試驗因素水平見表1。桔子果肉用量為每份1.00 g，試驗結(jié)束后對提取液中所得水溶性多糖進(jìn)行測定分析，結(jié)果見表2。由表2可知，在試驗的3個因素中，影響桔子水溶性多糖得率的因素依次為C>A>B，即超聲溫度>液料比>超聲時間，可知超聲溫度對桔子水溶性多糖含量的影響最大，其次是液料比，而超聲時間的影響最??；其理論最優(yōu)工藝條件為A2B3C1，即液料比為3∶1，超聲時間為60 min，超聲溫度為50 ℃，即本次試驗中的6號試驗，在此條件下桔子水溶性多糖提取得率最高，可達(dá)17.376%。

3 結(jié)論與討論

本試驗采用超聲波輔助法對桔子果實中水溶性多糖進(jìn)行分離提取，首先通過單因素試驗探索了液料比、超聲提取時間和提取溫度對桔子多糖提取率的影響，并結(jié)合正交試驗對其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出桔子水溶性多糖的最佳提取條件，即液料比3∶1，在50 ℃超聲提取60 min時條件最佳，桔子水溶性多糖提取率最高達(dá)17.376%；并得到影響水溶性多糖提取的因素關(guān)系為提取溫度>提取時間>液料比。本試驗得出的桔子水溶性多糖的最佳提取條件對桔子的工業(yè)生產(chǎn)有一定的參考價值。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 李妍，魏建和，許旭東.苯酚-硫酸法定量測定桔梗多糖的研究[J].時珍國醫(yī)國藥，2009（1）：5-7.

[2] 李娜.桔梗多糖的分離純化及生物活性研究[D].齊齊哈爾：齊齊哈爾大學(xué)，2012.

[3] 黃曉東.五味子和桔梗多糖對人結(jié)直腸癌細(xì)胞生物學(xué)行為的影響[D].長春：吉林大學(xué)，2012.

[4] 張喜峰，史庚林，李彩霞，等.葵花籽水溶性多糖的提取工藝研究[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，26（1）：56-60.

[5] 曾祥燕，趙良忠.桔子皮渣水溶性膳食纖維提取工藝的優(yōu)化[J].食品與機(jī)械，2012，28（1）：193-196.

[6] 謝善梅，彭偉.桔子皮中多糖含量的分析[J].當(dāng)代化工，2009，38（3）：321-325.

[7] 簡清梅，陳清嬋，王勁松.桔子酒澄清劑配方優(yōu)化[J].中國釀造，2015，34（5）：138-141.

[8] 何國慶，王友永，吳長青.桔汁釀酒可行性研究[J].食品科技，2000（6）：45-46.

[9] 鐘世榮，夏兵兵，劉達(dá)玉.桔子果酒的釀造及成分分析[J].食品工業(yè)科技，2010（7）：294-297.

[10] 陳麗葉，王令充，吳皓，等.正交試驗優(yōu)化文蛤水溶性多糖的水提醇沉工藝[J].中國實驗方劑學(xué)雜志，2016，22（5）：18-21.

[11] 金麗梅，劉偉，湯一哲，等.水提醇沉法玉米須多糖提取工藝研究[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2007，19（5）：62-66.

[12] 宋于洋，南立軍，王炳舉，等.枸杞果實水溶性多糖的水提優(yōu)化工藝及抗氧化性研究[J].食品科技，2006（9）：90-92.