真空耦合超聲波提取綠豆衣中多糖工藝

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(宿州學(xué)院，安徽 宿州 234000)

0 引 言

綠豆( Phaseolus radiatus L.)，屬于豆科，別名青小豆、植豆、菉豆等[1]。綠豆原產(chǎn)于中國，栽培史悠久[2]，綠豆不僅營養(yǎng)豐富，而且富含多種生物活性物質(zhì)，如多肽、生物堿、低聚糖等，具有增強免疫力、抗氧化、降血壓和抗腫瘤等藥用療效。綠豆中多糖物質(zhì)大部分存在于綠豆皮中，而綠豆皮在生產(chǎn)過程中常被當(dāng)成飼料或廢料，造成資源浪費[6]。近年來，超聲波、微波和超臨界二氧化碳萃取等方法提取植物中活性成分成為研究的熱點。試驗以綠豆衣為原料，利用真空耦合超聲波法提取多糖，在單因素試驗基礎(chǔ)上進行正交試驗，探索提取時間、提取溫度、提取功率、料液比和真空度對綠豆衣中多糖提取率的影響，以確定多糖的最佳提取工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠豆衣(購于康美中藥城)：將綠豆衣在40℃的烘箱中干燥，用粉碎機粉碎后，過60目篩，得到綠豆衣細粉，密封保存?zhèn)溆谩?/p>

葡糖糖、濃硫酸(98%)、苯酚(配制好的苯酚溶液置于棕色瓶中避光保存)均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Q-500B中藥粉碎機 上海冰都電器有限公司；FA110B電子天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市杰瑞爾電器有限公司；KQ5200DE型超聲波 江蘇省昆山市超聲儀器有限公司；UV-5100H紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用苯酚硫酸法。準(zhǔn)確稱取無水葡萄糖25.0 mg，加入蒸餾水定容配成0.01 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1，0.2，0.4， 0.6，0.8，1.0，1.2 mL于試管中，加蒸餾水至2.0 mL，設(shè)空白對照。然后加入1 mL 6 %的苯酚溶液，5 mL濃硫酸溶液，靜置5 min后沸水浴加熱15 min，冷卻至室溫。在490 nm處測吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。

1.3.2 綠豆衣中多糖的提取與測定

精密稱量綠豆衣粉末于圓底燒瓶中，在試驗條件下進行真空耦合超聲波提取，然后進行真空抽提過濾，最終稀釋定容得到多糖提取液，后續(xù)方法同1.3.1在490nm測吸光度。

多糖得率=樣品溶液中多糖含量×稀釋倍數(shù)/樣品總質(zhì)量×100 %

1.3.3 單因素試驗

精密稱取2 g左右(精確到0.0001)粉末狀綠豆衣，移取20 ml 70 %(v/v)乙醇于圓底的燒瓶內(nèi)，探索提取時間(10 min、20 min、30 min、40 min、50 min)、料液比(1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50)、超聲功率(80 W，100 W，120 W，140 W，160 W)、溫度(40℃、50℃、60℃、70℃、80℃)和真空度(0.015MPa，0.03MPa，0.05MPa，0.07MPa，0.095MPa)對綠豆衣中多糖提取率的影響。

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，選擇溫度(A)、真空度(B)、時間(C)、料液比(D)作為正交試驗因素，以綠豆衣多糖得率為指標(biāo)，探索真空耦合超聲波提取綠豆衣中多糖的最佳工藝條件，正交試驗因素水平表如表1所示。

表1 正交試驗因素水平表

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

如圖1所示，橫坐標(biāo)是葡萄糖溶液濃度(mg/mL)，縱坐標(biāo)是吸光度值。由實驗所得葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y= 12.792x+ 0.051,R2= 0.9922。

2.2 提取時間對綠豆衣中多糖提取率的影響

如圖2所示，隨著提取時間的增加，綠豆衣中多糖的提取率逐漸，提取液顏色越來越深。這可能是因為隨著提取時間的延長，綠豆衣中多糖逐漸溶解，綠豆衣中多糖得率也就越大。在提取時間為50 min時多糖得率最大為1.85%。

圖2 提取時間對綠豆衣多糖提取率的影響

圖3 提取溫度對綠豆衣多糖提取率的影響

2.3 提取溫度對綠豆衣中多糖提取率的影響

如圖3所示，隨著提取溫度的增加，綠豆衣中多糖提取率呈逐漸增加趨勢，提取液顏色也越來越深。這可能是因為溫度能夠改變植物體中多糖結(jié)構(gòu)與活性，高溫使得多糖更易分解為單糖。試驗中最大溫度是80℃，此時綠豆衣多糖得率最大為2.85%。

圖4 提取功率對綠豆衣多糖提取率的影響

2.4 提取功率對綠豆衣中多糖提取率的影響

如圖4所示，隨著超聲波功率的增加，綠豆衣中多糖的提取率先增加后降低。當(dāng)超聲波功率大于100W時，隨著功率的增加，多糖得率明顯下降，這可能是因為過高的超聲功率對綠豆衣中多糖結(jié)構(gòu)有破壞作用。在超聲波功率為100W時，綠豆衣多糖得率有最大值1.75 %。

圖5 料液比對綠豆衣多糖提取率的影響

2.5 料液比對綠豆衣中多糖提取率的影響

如圖5所示，隨著溶劑量的增加，綠豆衣中多糖的提取率反而減小，這可能是因為過多的溶劑會使溫度傳遞較慢，綠豆衣中多糖不易溶解。在料液比為1∶10的時候，綠豆衣多糖提取率有最大值，此時多糖得率為1.35 %。

圖6 真空度對綠豆衣多糖提取率的影響

2.6 真空度對綠豆衣中多糖提取率的影響

如圖6所示，隨著真空度的增加，綠豆衣中多糖提取率明顯增加，這可能是因為真空度的增加影響了綠豆衣中多糖的穩(wěn)定性，使多糖溶解度減小更易溶解出來，而且隨著真空度的增加，水的沸點降低，使得多糖更易分解為單糖。真空度越接近于0.1MPa，多糖提取率越大，因為實際實驗中真空度很難達到0.1 MPa，所以在真空度為0.095 MPa時綠豆衣多糖有最大提取率1.9 % 。

2.7 正交試驗結(jié)果

表2 正交試驗結(jié)果

由正交試驗結(jié)果如表2所示，四個因素對綠豆衣中多糖得率的影響主次順序依次為D>B>C>A，即料液比>真空度>時間>溫度，比較這四個因素在各條件下的k值大小，得到最佳組合為A2B2C3D1，考慮到超聲波功率對綠豆衣中多糖提取影響不是很明顯，因此提取功率選擇100 W，即綠豆衣中多糖提取的最佳工藝是料液比1∶10、時間50 min、溫度70℃、真空度0.07MPa，最佳工藝進行驗證，得到綠豆衣中多糖得率為 4.88%。

3 結(jié) 論

采用真空耦合超聲波法提取綠豆衣中多糖，經(jīng)過單因素和正交試驗，得到多糖提取的最佳工藝為：提取溫度為70℃、真空度為0.07 MPa、提取時間50 min、料液比1∶10，超聲功率100W。在此提取條件下，綠豆衣中多糖得率為4.88%。真空耦合超聲波法提取綠豆衣中多糖不僅效率高而且節(jié)約了資源消耗，具有應(yīng)用價值。