蒲公英根多糖提取及蒲公英多糖飲料的研制

張 靜，溫 暖，劉陽洋，翁 睿，譚振洪，陳井權(quán)，徐樹來

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150076；2.黑龍江省普通高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150076；3.海倫野泰食品加工有限公司，黑龍江綏化 152000）

0 引言

蒲公英 （Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz） 多年生草本植物，植株內(nèi)有白色乳汁，是國(guó)家衛(wèi)計(jì)委公布的藥食同源材料之一。我國(guó)除華南地區(qū)外，幾乎各地都有分布[1-2]。其藥用價(jià)值早已載入各種醫(yī)書，性平味甘、微苦，可清熱解毒、消腫散結(jié)[3]，有“天然抗生素”之美稱。在食用方面，近年已被一些國(guó)家和地區(qū)列為“天然野味”“健康食品”。蒲公英的化學(xué)成分主要有多糖類、黃酮類[4]、三萜類、甾醇類和香豆精類等[5]。其中的多糖作為重要組分，具有抗腫瘤[6]、抗病毒、抗衰老、抗輻射、降血糖等多種作用[7]。研究發(fā)現(xiàn)，用苯酚-硫酸法測(cè)得蒲公英各組分多糖含量，其根、花、葉中多糖含量分別為42.75%，11.21%，9.63%，其中蒲公英根多糖含量最高[8]，試驗(yàn)以蒲公英根為原料，制作出方便攜帶、使用簡(jiǎn)單、口感極佳的功能性飲料，適應(yīng)了未來市場(chǎng)需要[9-10]。以探究蒲公英產(chǎn)品開發(fā)及綜合利用的新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蒲公英根，要求呈棕色、均勻小段的干燥蒲公英根，海倫野泰食品加工有限公司提供；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，中國(guó)食品藥品鑒定研究院提供；石油醚（30～60℃）、無水乙醇、丙酮、95%乙醇、90%苯酚溶液、濃硫酸等化學(xué)試劑均為分析純，天津市天力化學(xué)試劑有限公司提供；蒲公英根原液、蒲公英根多糖，實(shí)驗(yàn)室制備；檸檬酸、甜菊糖，天津市天力化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ-500VDED型雙頻數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；索氏提取器，實(shí)驗(yàn)室組合；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海恒科有限公司產(chǎn)品；DEF-500型搖擺式高速萬能粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司產(chǎn)品；TDL-4A型離心機(jī)，上海菲恰爾分析儀器有限公司產(chǎn)品；R2050型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、W20513型數(shù)控恒溫浴鍋，上海申勝生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品；透析膜，上海易佰聚經(jīng)貿(mào)有限公司產(chǎn)品；V5000型可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立參考文獻(xiàn)所述方法[11]。

1.3.2 多糖的提取

（1）蒲公英根多糖提取的操作要點(diǎn)。①材料預(yù)處理，將干燥的蒲公英根洗凈，于50℃條件下干燥至恒質(zhì)量，用中草藥粉碎機(jī)磨成粉末，過80目篩備用；②脫脂，將蒲公英根粉末用濾紙包好，放入索氏提取器中，于50℃條件下石油醚回流脫脂3～4 h[12]；③單糖和寡糖的去除，將脫脂后的濾紙包風(fēng)干，再用80%乙醇回流2 h；④熱水浸提，將回流后的濾紙包風(fēng)干，各取5 g進(jìn)行單因素及正交試驗(yàn)；⑤除蛋白，用木瓜蛋白酶解蛋白[13]；⑥醇析，向提取液中緩緩加入95%的乙醇，并用玻璃棒緩慢攪拌，使乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到80%，靜置4 h，以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心5 min；⑦濃縮，取離心后的上清液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮至原體積的1/3[14]；⑧純化，濃縮后的溶液用80%乙醇沉淀蒲公英根多糖，以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心5 min，多糖沉淀分別用無水乙醇、丙酮洗3次，真空干燥得精制多糖。

（2）蒲公英根多糖提取的單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)。以蒲公英根多糖的得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。各單因素固定化水平分別設(shè)定為料液比1∶30，提取溫度80℃，提取時(shí)間3 h，提取次數(shù)2次，各單因素變量分別設(shè)置為料液比1∶20，1∶30，1∶40，1∶50（g∶mL）；提取溫度60，70，80，90℃；提取時(shí)間1，2，3，4 h；提取次數(shù)1，2，3，4次。準(zhǔn)確稱取5 g過80目篩的脫脂蒲公英根粉進(jìn)行單因素試驗(yàn)，平行3次取平均值，純化后計(jì)算多糖得率。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化提取條件。

蒲公英根多糖提取因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 蒲公英根多糖提取因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.3 蒲公英根多糖得率的計(jì)算

通過標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，利用下式求出蒲公英根多糖的得率[15]。

式中：Y——蒲公英根多糖的得率，%；

C——蒲公英根多糖的質(zhì)量濃度，mg/mL；

N——稀釋的倍數(shù)；

m——稱取蒲公英根粉末的質(zhì)量，g。

1.4 蒲公英根多糖飲料的研制

1.4.1 操作要點(diǎn)

（1） 原液制備。取預(yù)處理蒲公英根粉5 g，以料液比1∶40加蒸餾水，水浴溫度80℃，保溫3 h，提取2次，合并2次離心所得上清液[16]。

（2）復(fù)配。以蒲公英原液為基液，按正交試驗(yàn)最優(yōu)配方，強(qiáng)化添加蒲公英根多糖、檸檬酸、甜菊糖，復(fù)配蒲公英飲料。

（3） 精濾。依次用60，80，100，200目的濾袋過濾，過濾后所得產(chǎn)品無肉眼可見雜質(zhì)[17]。

（4）滅菌。采用高溫滅菌，將濾液煮沸約1 min后迅速灌入PET瓶中，封蓋后倒立，利用液體余熱對(duì)瓶體和瓶蓋滅菌[18-19]。

（5）冷卻。迅速用冷水將成品冷卻至室溫[20]。

1.4.2 飲料復(fù)配試驗(yàn)

在文獻(xiàn)和預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得到蒲公英原液添加量為56%～64%，蒲公英根多糖添加量為2.52%～3.04%，甜菊糖添加量為1.5%～2.5%，檸檬酸添加量為0.08%～0.16%。為得到最佳配方，進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)。

飲料配方因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 飲料配方因素與水平設(shè)計(jì)

1.5 蒲公英根多糖飲料品質(zhì)評(píng)價(jià)

對(duì)配制飲料的色澤、香氣、滋味和組織狀態(tài)進(jìn)行感官評(píng)定。根據(jù)蒲公英根多糖飲料的特點(diǎn)，制定感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[21-23]。

蒲公英根多糖飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 蒲公英根多糖飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

可見分光光度計(jì)在490 nm處，分別測(cè)定不同濃度梯度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液的質(zhì)量濃度作為橫坐標(biāo)，吸光度作為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可知，其回歸方程為Y=12.971X+0.0057，R2=0.998 8，具有良好的線性關(guān)系。

2.2 蒲公英根多糖提取的單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 料液比對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

料液比對(duì)蒲公英根多糖得率的影響見圖2。

圖2 料液比對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

由圖2可知，隨著料液比的增加，蒲公英根多糖含量呈上升趨勢(shì)，直到料液比為1∶40時(shí)，曲線開始下降。說明隨著料液比中溶劑量的升高，蒲公英根多糖提取率有所增加，直到最高，當(dāng)料液比中溶劑用量繼續(xù)增加，水的添加量增大，蒲公英根多糖被稀釋，其提取率反而下降，且用水量增大，會(huì)加大后期濃縮能耗[24]。因此，選擇適合的料液比1∶30～1∶50。

2.2.2 提取時(shí)間對(duì)多糖得率的影響

提取時(shí)間對(duì)蒲公英根多糖得率的影響見圖3。

圖3 提取時(shí)間對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

由圖3可知，隨著提取時(shí)間的增加，蒲公英根多糖含量緩慢增加，直到3 h后，有所下降。說明在一定浸提時(shí)間范圍內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，蒲公英根多糖逐漸被溶出，直到全部。當(dāng)浸提時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，蒲公英根多糖由于提取時(shí)間過長(zhǎng)及長(zhǎng)時(shí)間的高溫而發(fā)生降解，從而多糖得率下降。而且提取時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)造成整體操作的效率降低。因此，選擇適宜的提取時(shí)間為2～4 h。

2.2.3 提取次數(shù)對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

提取次數(shù)對(duì)蒲公英根多糖得率的影響見圖4。

圖4 提取次數(shù)對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

由圖4可知，隨著提取次數(shù)的增加蒲公英根多糖含量逐漸增加，初次的提取，未能將其提取完全。在提取3次時(shí)，蒲公英根多糖的提取達(dá)到完全，提取次數(shù)繼續(xù)增加，蒲公英根多糖含量有所減少。說明，提取次數(shù)增加，蒲公英根多糖質(zhì)量濃度越來越小，而水分越來越多，多次提取也會(huì)導(dǎo)致部分多糖分解，即含量減少。多次的提取也會(huì)增加提取時(shí)間、降低提取效率、增加試驗(yàn)成本。因此，選擇適合的提取次數(shù)為2～4次。

2.2.4 提取溫度對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

提取溫度對(duì)蒲公英根多糖得率的影響見圖5。

由圖5可知，隨著提取溫度的升高，蒲公英根多糖得率逐漸增加，但70℃以后，蒲公英根多糖得率逐漸下降，說明高溫能夠提高傳質(zhì)速度并且能夠增加蒲公英根多糖的溶解度[25]，同時(shí)，高溫對(duì)蒲公英細(xì)胞壁起到一定的破壞作用，有利于多糖的浸出，當(dāng)溫度過高時(shí)，蒲公英根多糖的浸出率呈下降趨勢(shì)，因?yàn)楦邷貙?dǎo)致了蒲公英根多糖的降解，降低了多糖的浸出率，所以多糖得率減少。因此，選擇適宜的提取溫度為60～80℃。

圖5 提取溫度對(duì)蒲公英根多糖得率的影響

2.3 蒲公英根多糖提取的正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化提取工藝，以蒲公英根多糖得率為衡量指標(biāo)。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4極差R可知，料液比是熱水浸提蒲公英根多糖最主要的因素，其次是提取時(shí)間、提取次數(shù)，最后是提取溫度?？紤]到生產(chǎn)的成本，確定蒲公英根部熱水浸提的最佳參數(shù)組合為A3B2C2D2，即料液比1∶40，提取溫度80℃，提取時(shí)間3 h，提取次數(shù)2次。在此條件下，通過驗(yàn)證試驗(yàn)，蒲公英根多糖得率為 8.945%。

2.4 飲料感官評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

蒲公英多糖飲料的感官評(píng)價(jià)見表5

根據(jù)極差R的大小，從表5中可以看出蒲公英多糖飲料的最佳配方方案為A3B3C3D1，即蒲公英原液添加量64%，蒲公英根多糖添加量3.04%，檸檬酸添加量0.08%，甜菊糖添加量2.5%。以此配方制備的蒲公英飲料中，蒲公英多糖含量為5.18%，且產(chǎn)品呈淡黃色，具有蒲公英特有的清香，入口甜酸適宜且略帶苦味，液體呈透明狀，無沉淀，穩(wěn)定性好。

表5 蒲公英多糖飲料的感官評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，確定了蒲公英根多糖的最優(yōu)提取工藝為料液比1∶40，提取時(shí)間3 h，提取溫度80℃，提取次數(shù)2次，在此條件下，蒲公英根多糖得率為8.945%；同時(shí)，以蒲公英原液為基液，強(qiáng)化添加蒲公英根多糖，再輔以檸檬酸、甜菊糖等，復(fù)配研制蒲公英多糖飲料，并獲得了蒲公英飲料的最佳配方為蒲公英原液64%，蒲公英根多糖添加量3.04%，檸檬酸添加量0.08%，甜菊糖添加量2.5%，以該配方制備的飲料中蒲公英多糖含量為5.18%，能夠較好地發(fā)揮保健作用，且產(chǎn)品為淡黃色，具有蒲公英特有的清香，入口甜酸適宜且略帶苦味，液體呈透明狀，無沉淀，穩(wěn)定性好。

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