黑松松針多糖提取工藝研究

方 旭,陳 娟

(煙臺(tái)南山學(xué)院 食品系,山東 煙臺(tái) 265713)

松針是松樹(shù)的針形葉,富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性成分,目前已被應(yīng)用到醫(yī)藥、食品、飼料添加劑和化工產(chǎn)品等領(lǐng)域[1-2]。松針中含有一定量的植物多糖。研究表明:植物多糖具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、降血糖、抗輻射等生理功能,對(duì)人體有特殊的保健功效,越來(lái)越受到人們的重視[3-4]。黑松耐海霧、抗海風(fēng),廣泛分布在我國(guó)山東等省市的沿海地帶[5]。本研究通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)黑松松針多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,以期為更好地研究松針多糖的功能特性和開(kāi)發(fā)利用松針資源提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料:黑松松針,采自煙臺(tái)南山學(xué)院校園;葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品;95%乙醇、石油醚、苯酚、硫酸,均為分析純。

儀器:722-P數(shù)顯分光光度計(jì),上?，F(xiàn)科分光儀器有限公司;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋,江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司;9246MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司;L550低速自動(dòng)平衡離心機(jī),長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;FA2004電子天平,上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;RE52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 提取工藝流程

黑松松針多糖提取工藝流程見(jiàn)圖1[6]。

黑松松針→除雜洗凈→粉碎→石油醚回流脫脂脫色2 h→烘干→水提→過(guò)濾→濃縮→5倍體積95%乙醇沉淀12 h→4000 r/min離心15 min→取沉淀物→55 ℃干燥→多糖粗品

圖1黑松松針多糖提取工藝流程

1.2.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱(chēng)取經(jīng)105 ℃干燥至恒重的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，用蒸餾水定容至100 mL，精密量取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別置于試管中，加蒸餾水補(bǔ)至2.0 mL，各加1.0 mL 5%苯酚溶液，搖勻后再加入5.0 mL濃硫酸混勻，室溫放置冷卻5 min，沸水浴15 min取出，冷卻至室溫備

用。以蒸餾水管作為空白對(duì)照，在490 nm處測(cè)定各濃度標(biāo)準(zhǔn)液的吸光值，以葡萄糖質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)、吸光度A為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過(guò)線性回歸得到方程為：y=115.76A+1.5601，相關(guān)系數(shù)R2=0.9992。

1.2.3 黑松松針多糖提取得率的計(jì)算

準(zhǔn)確稱(chēng)取經(jīng)55 ℃干燥至恒重的黑松松針多糖粗品2.0 mg，按1.2.2方法處理，用苯酚硫酸法

測(cè)定其吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出提取多糖的質(zhì)量，按(1)式計(jì)算松針多糖得率。

(1)

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

考察提取溫度(60、70、80、90、100 ℃)、提取時(shí)間(1、2、3、4、5 h)、液料比(1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶30 g/mL)對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響。

1.2.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,挑選有代表性的因素條件進(jìn)行正交試驗(yàn),探討各因素水平對(duì)提取得率的影響及提取的最佳工藝條件。因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 提取溫度對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響

提取溫度對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響如圖2所示。

圖2 黑松松針多糖提取得率隨溫度變化的曲線

由圖2可知,隨著溫度不斷升高,黑松松針多糖化合物的浸出量不斷增加。溫度低于70 ℃時(shí),多糖提取得率上升緩慢;溫度高于70 ℃后,得率迅速上升,在100 ℃時(shí)達(dá)到最大值。出現(xiàn)這一現(xiàn)象,可能是因?yàn)殡S著提取溫度的不斷上升,多糖分子的運(yùn)動(dòng)速度不斷加快,多糖組分在細(xì)胞組織中與溶劑之間的傳質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度也不斷加快[7]。另外,溫度不斷升高可能會(huì)使松針細(xì)胞壁被破壞的程度加大,使得多糖更容易浸出。因此,初步選取最佳提取溫度為100 ℃。

2.1.2 提取時(shí)間對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響

提取時(shí)間對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響如圖3所示。

圖3 黑松松針多糖提取得率隨時(shí)間變化的曲線

從圖3可以看出,在提取時(shí)間為3 h時(shí),黑松松針多糖的提取得率達(dá)到最大值。在提取時(shí)間未到達(dá)3 h之前,多糖得率雖然呈上升趨勢(shì),但在1～2 h 時(shí),上升極為緩慢;在2～3 h時(shí),飛速上升。超過(guò)3 h后,松針多糖的得率有所下降。原因是隨著提取時(shí)間的增加,提取液中的多糖濃度不斷增加,松針細(xì)胞內(nèi)外部的滲透壓在3 h時(shí)趨于平衡。如果提取時(shí)間太長(zhǎng),多糖在高溫作用下發(fā)生氧化分解,會(huì)使得率降低。因此,初步選取最佳提取時(shí)間為3 h。

2.1.3 料液比對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響

料液比對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響如圖4所示。

圖4 黑松松針多糖提取得率隨料液比變化的曲線

如圖4所示,多糖提取得率起初隨著料液比的減小而緩慢上升;當(dāng)料液比為1 ∶10 g/mL時(shí),多糖的提取得率最高;在料液比小于1 ∶10 g/mL后,多糖的提取得率有所下降。這表明溶劑用量的增加有利于多糖的浸出,當(dāng)溶劑達(dá)到一定用量后,繼續(xù)增加溶劑的量反而不利于多糖的浸出。同時(shí)基于節(jié)約能源的角度考慮,初步選取最佳料液比為1 ∶10 g/mL。

2.2 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知,RA>RB>RC,所以三個(gè)因素對(duì)黑松松針多糖提取得率影響的程度依次為提取溫度>提取時(shí)間>料液比,其中提取溫度和提取時(shí)間對(duì)黑松松針多糖提取得率的影響較大,料液比影響較小。提取黑松松針多糖的最佳工藝方案為A3B3C2,即提取溫度100 ℃,提取時(shí)間4 h,料液比1 ∶10 g/mL,在此因素水平條件下,黑松松針多糖的得率為2.640%。

3 結(jié)論

本研究采用的黑松松針多糖提取方法為溶劑提取法中最常用的水提法。水對(duì)松針組織細(xì)胞的貫穿能力極強(qiáng),相對(duì)于其他溶劑,它的優(yōu)勢(shì)在于提取率相對(duì)較高,生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)、安全。研究得出影響黑松松針多糖提取得率各因素的主次順序?yàn)樘崛囟?提取時(shí)間>料液比;最佳提取工藝條件為提取溫度100 ℃,提取時(shí)間4 h,料液比1∶10 g/mL，在此因素水平條件下，黑松松針多糖的得率為2.640%。