多頻超聲波輔助提取大棗多糖的工藝研究

姚瑞祺，高敏

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌712100）

多頻超聲波輔助提取大棗多糖的工藝研究

姚瑞祺，高敏

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌712100）

為了探討大棗多糖的超聲波輔助提取最佳工藝條件，通過研究超聲波頻率、液料比、時間、溫度對大棗多糖提取率的影響，以正交試驗(yàn)優(yōu)化了超聲波輔助提取的工藝條件。結(jié)果表明，超聲波輔助提取大棗多糖的最佳工藝條件為：超聲波頻率28 kHz，液料比10∶1（mL/g）、時間2.5 h、溫度70℃，該條件下多糖提取率可達(dá)7.51%；與無超聲波輔助提取相比，超聲波輔助提取可大大縮短提取時間，且使提取率提高48.7%。

超聲波；提??；大棗多糖

大棗（Ziziphus jujuba Mill.）是鼠李科棗屬植物棗樹的果實(shí)[1]，具有養(yǎng)肝護(hù)肝、養(yǎng)血安神、補(bǔ)中益氣的作用[2]，屬于藥食同源植物產(chǎn)品。大棗多糖是大棗中提取的活性物質(zhì)，能夠有效控制細(xì)胞分裂和分化，具有明顯促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖的作用，可以有效提高人體免疫力[3-4]。大棗多糖可以廣泛應(yīng)用于保健食品及醫(yī)療用品中，在綠色生物醫(yī)藥產(chǎn)品方面具有良好的市場前景[5]。超聲波輔助提取屬于新型食品分離技術(shù)，其空化作用可以快速將食品中的活性成分有效分離。超聲波作用于植物細(xì)胞時，可以將植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致其細(xì)胞內(nèi)容物滲出[6-8]。

本試驗(yàn)主要探討大棗多糖的提取工藝，研究多頻超聲波輔助提取大棗多糖的影響因素，通過正交試驗(yàn)確定超聲波輔助提取大棗多糖的最佳工藝條件，旨在為工業(yè)化提取大棗多糖提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試大棗產(chǎn)自陜西清澗縣。

1.2 試劑及儀器設(shè)備

試驗(yàn)用試劑石油醚、苯酚、濃硫酸、CHCl3、正丁醇、濃鹽酸、NaOH、活性炭、KH2PO4、無水乙醇，均為分析純，水為雙蒸水。

KQ-200VDE型三頻數(shù)控超聲波清洗器、KQ-250DB型超聲波清洗器、KQ-200KDE型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；WFJ2000型可見分光光度計(jì)，尤尼卡（上海）儀器有限公司；JA1203型電子天平，上海精科天平廠；SHB-III型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；DFY-5L/40W型低溫恒溫反應(yīng)浴，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；LXJ-II型離心沉淀機(jī)，上海醫(yī)用分析儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程大棗→清洗、去核→干燥→粉碎→多糖提取→過濾→濃縮→醇沉→脫脂→除蛋白[9]→脫色[10-11]→過濾→干燥→純多糖。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作取7個10 mL比色管，分別加入葡萄糖供試液0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2mL，再用雙蒸水補(bǔ)充至2.0 mL。每個比色管中分別再加入5%的苯酚溶液1.0 mL、濃硫酸5.0 mL，混勻后置于40℃水浴環(huán)境中保持30min，然后取出放置10 min，利用分光光度計(jì)在波長490 nm處測定吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)、葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。

1.3.3 換算因子的測定準(zhǔn)確稱取制取的大棗純多糖20.0mg，用雙蒸水配制質(zhì)量濃度為0.20mg/mL的大棗純多糖溶液。準(zhǔn)確吸取該純多糖溶液1.0mL，用雙蒸水補(bǔ)充至2.0mL，加入5%的苯酚溶液1.0mL、濃硫酸5.0 mL，混勻后置于40℃水浴環(huán)境中保持30 min，然后取出放置10 min，利用分光光度計(jì)在490 nm處測定吸光度。由1.3.2中的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算出試液中葡萄糖含量，按公式（1）計(jì)算換算因子（f）。

式中，W1為稱取的大棗純多糖質(zhì)量（mg），此處為20.0 mg；C1為計(jì)算出的葡萄糖含量（mg）；D1為純多糖的稀釋倍數(shù)，此處為200。

1.3.4 大棗多糖提取率的測定[12-13]精確吸取所得樣品溶液2 mL，加入5%的苯酚溶液1.0 mL，濃硫酸5.0mL，混勻后置于40℃水浴環(huán)境中保持30min，然后取出放置10 min，按上述方法測定吸光度，由1.3.2中的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算樣品溶液中葡萄糖含量，按公式（2）計(jì)算各大棗多糖提取率。

式中，C為計(jì)算出的葡萄糖含量（mg）；D為多糖的稀釋倍數(shù)，此處為200；f為換算因子；W為稱取的大棗粉質(zhì)量（mg），此處為20.0 mg。

1.3.5 多糖提取單因素試驗(yàn)

1.3.5.1 溫度的單因素試驗(yàn)稱取2.0g大棗粉，在超聲波功率200W，頻率40kHz，液料比10∶1（mL/g），提取時間1 h，溫度分別為30，40，50，60，70℃下進(jìn)行大棗多糖的提取。提取液定容到100 mL，再稀釋400倍。用苯酚-硫酸法測定吸光度，計(jì)算大棗多糖提取率。

1.3.5.2 液料比的單因素試驗(yàn)稱取2.0 g大棗粉，在超聲波功率200 W，頻率40 kHz，提取時間1.5 h，溫度50℃，液料比分別為5∶1，8∶1，10∶1，12∶1，15∶1，18∶1（mL/g）條件下進(jìn)行大棗多糖的提取。提取液定容到100 mL，再稀釋400倍。用苯酚-硫酸法測定吸光度，計(jì)算大棗多糖提取率。

1.3.5.3 時間的單因素試驗(yàn)稱取2.0 g大棗粉，在超聲波功率200 W，頻率40 kHz，溫度50℃，液料比10∶1（mL/g），提取時間分別為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h的條件下進(jìn)行大棗多糖的提取。提取液定容到100 mL，再稀釋400倍。用苯酚-硫酸法測定吸光度，計(jì)算大棗多糖提取率。

1.3.5.4 頻率的單因素試驗(yàn)稱取2.0 g大棗粉，在超聲波功率200 W，時間1.0 h，溫度70℃，液料比10∶1（mL/g），頻率分別為28，40，60，80，100 kHz條件下進(jìn)行大棗多糖的提取。提取液定容到100mL，再稀釋400倍。用苯酚-硫酸法測定吸光度，計(jì)算大棗多糖提取率。

1.3.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[14]按照表1的因素和水平設(shè)計(jì)4因素3水平L9（34）正交試驗(yàn)，探討提取溫度、料液比、時間、超聲波頻率對大棗多糖提取率的影響，確定最優(yōu)工藝。

表1 因素水平

1.3.7 無超聲波輔助提取大棗多糖稱取2.0 g大棗粉，進(jìn)行無超聲輔助提取大棗多糖的試驗(yàn)。液料比10∶1（mL/g），時間2.5 h，溫度70℃，提取液定容到100 mL，再稀釋400倍。用苯酚-硫酸法測定吸光度，計(jì)算大棗多糖提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，所得回歸方程為:y＝0.014x＋0.004（R2＝0.999）。

2.2 換算因子的測定

根據(jù)公式（1）計(jì)算得到，換算因子f＝4.505。

2.3 多糖提取單因素試驗(yàn)

2.3.1 溫度的單因素試驗(yàn)從圖2可以看出，在所選取的提取溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，大棗多糖提取率呈線性增長。由于超聲提取的設(shè)備最高溫度為70℃，故本研究最終選擇提取溫度為70℃。

2.3.2 液料比的單因素試驗(yàn)從圖3可以看出，液料比從5∶1（mL/g）開始，提取率迅速上升，到10∶1（mL/g）時達(dá)到最大，之后又不斷下降，故選取液料比為10∶1（mL/g）效果較好。

2.3.3 時間的單因素試驗(yàn)從圖4可以看出，在0.5～2.0 h內(nèi)大棗多糖的提取率呈現(xiàn)先增長后穩(wěn)定的趨勢，前期提取率增幅明顯，后期增加變緩，趨于穩(wěn)定。因此，選擇提取時間為2.0 h比較合適。

2.3.4 頻率的單因素試驗(yàn)已有研究表明，空化效應(yīng)是超聲波的一種主要效應(yīng)，較低頻率的超聲波更易發(fā)生瞬態(tài)空化，空化作用隨超聲波頻率的增加而減少以至消失[15-16]。從圖5可以看出，當(dāng)超聲波的頻率為28 kHz時，空化作用明顯，大棗多糖提取率最高。當(dāng)超聲波頻率大于28 kHz時，提取率不斷下降。因此，本試驗(yàn)選取28 kHz頻率的超聲波比較合適。

2.4 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果列于表2。由表2可知，影響大棗多糖提取率各因素的主次關(guān)系依次為液料比＞超聲頻率＞時間＞溫度，最佳工藝組合為A3B2C1D3，正交試驗(yàn)所獲得的優(yōu)化提取工藝條件為液料比10∶1（mL/g）、超聲波頻率28 kHz、時間2.5 h、溫度70℃。該條件下大棗多糖得率可達(dá)7.51%。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

2.5 無超聲波輔助提取大棗多糖試驗(yàn)

無超聲波輔助提取的大棗多糖提取率為5.05%，超聲波輔助提取大棗多糖的提取率為7.51%，二者比較可知，超聲波輔助提取較無超聲波輔助提取的提取率提高了48.7%。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，超聲波輔助提取大棗多糖的最優(yōu)工藝條件為提取時間2.5 h、提取溫度70℃、液料比10∶1（mL/g）、所用超聲波頻率28 kHz。該條件下，超聲波輔助提取大棗多糖的提取率為7.51%，而無超聲波輔助提取的大棗多糖提取率為5.05%，超聲波輔助提取可使提取率提高48.7%。

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Study on Extraction Technology of Jujube Polysaccharide by Multi Frequency Ultrasonic-assisted

YAORuiqi，GAOMin
（YanglingVocational&Technical College，Yangling712100，China）

The purposes of this experiment are to investigate the best ultrasonic-assisted extraction condition of jujube polysaccharide.Four main factors,including the ultrasonic frequency，proportion of raw material and water,time and temperature are studied for the jujube polysaccharide extraction.Through orthogonal test,the best extraction condition is determined.The result shows that the best extraction condition is 28 kHzfor ultrasonic frequency,10∶1（mL/g）for proportion ofwater and rawmaterial,2.5 h for time, 70℃for temperature,the extraction rate of polysaccharide is 7.51%.Compared to extraction without ultrasonic,ultrasonic can reduce the extraction time and can increase the extraction rate ofpolysaccharide by48.7%.

ultrasonic;extraction;jujube polysaccharide

TQ281

A

1002-2481（2017）04-0627-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.04.34

2016-11-25

姚瑞祺（1983-），男，陜西吳堡人，講師，主要從事食品生物技術(shù)的教學(xué)及科研工作。