超聲及微波協(xié)同提取滸苔多糖的工藝研究

李藝昕 趙愛(ài)利 陳暉 李彤 黃宇陽(yáng)

摘 要：本研究探討了利用超聲—微波協(xié)同萃取滸苔多糖的提取工藝，經(jīng)過(guò)單因素和正交組合實(shí)驗(yàn)，得到了在超聲—微波協(xié)同作用下最佳提取工藝為：超聲功率40W，微波功率600W，料水比1：50，時(shí)間50min，提取溫度90℃，提取率達(dá)到29.03%。相對(duì)水提醇沉法及單獨(dú)的微波提取法，超聲-微波協(xié)同萃取法具有提取率高，提取時(shí)間短的特點(diǎn)，是滸苔多糖提取的一種新的優(yōu)選方法。

關(guān)鍵詞：滸苔;多糖;超聲-微波協(xié)同萃取

滸苔（Entermorpha）為綠藻門(mén)、石莼目、石莼科藻類，是一種大型經(jīng)濟(jì)綠藻，在我國(guó)沿海一帶有廣泛分布。滸苔具有多種營(yíng)養(yǎng)成分，是一種高蛋白、低脂肪，且富含維生素和礦物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)海洋食品。自古以來(lái)就是我國(guó)沿海居民食、藥用藻類，有清熱解毒、消炎之效。據(jù)《本草綱目》記載，滸苔可“燒末吹鼻止衄血， 湯浸搗敷手背腫痛”。滸苔多糖是滸苔的主要活性物質(zhì)之一，已發(fā)現(xiàn)有諸多的生理功能，如降血脂、抗氧化[1-2]，提高免疫力[3]等。目前對(duì)滸苔多糖的提取研究多采用熱水浸提醇沉法，但這種傳統(tǒng)的提取方法有耗時(shí)長(zhǎng)（需2到4小時(shí)），提取率低（9%左右）等缺點(diǎn)[4-5]。本研究嘗試用微波及超聲協(xié)同應(yīng)用于滸苔多糖的提取。微波提取技術(shù)是近年新發(fā)展起來(lái)的提取方法，在微波電磁場(chǎng)作用下，可以縮短提取時(shí)間、降低能耗減少溶劑用量、提高收率和純度，降低生產(chǎn)成本[6]。而超聲技術(shù)利用空化和機(jī)械振動(dòng)作用瞬間使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破裂，使胞內(nèi)多糖也能有效地溶出，提高了多糖的提取率[7]。本研究將通過(guò)將微波超聲協(xié)同技術(shù)應(yīng)用于滸苔多糖的提取，經(jīng)過(guò)單因素和正交組合實(shí)驗(yàn)，初步探求微波輔助提取滸苔多糖的最佳工藝條件，為后續(xù)滸苔多糖的活性功能研究時(shí)滸苔多糖的制備打下基礎(chǔ)，也可為滸苔多糖的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

滸苔由福建海興保健食品有限公司提供;重蒸酚、濃硫酸等化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 ?儀器與設(shè)備

Satorius BS 224S電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司）;CW-2000超聲微波萃取儀（上海新拓分析儀器科技有限公司）;TDL-5-A低速大容量離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）;VIS-7220N恒溫水浴箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）;GZX-9070MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備）。

1.3 ?研究方法

1.3.1 ?滸苔多糖提取流程

量取滸苔粉→按料水比加入蒸餾水→設(shè)置條件超聲微波協(xié)助萃取→離心取上清液→

1.3.2 ?滸苔多糖提取試驗(yàn)

（1）超聲開(kāi)關(guān)對(duì)提取率的影響實(shí)驗(yàn)：選取料水比1：30，提取時(shí)間30min，提取溫度80℃，微波功率600W，以超聲波是否開(kāi)為變量，以滸苔多糖標(biāo)曲做參考測(cè)定多糖提取率。結(jié)果：超聲開(kāi)時(shí)多糖提取率遠(yuǎn)大于超聲關(guān)的提取率，接下來(lái)將在超聲開(kāi)的條件下進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

（2） 提取溫度的選擇：在超聲開(kāi)，提取時(shí)間50min、料水比1：40、微波功率600W的情況下，分別研究提取溫度為50、60、70、80、90℃時(shí)對(duì)多糖提取量的影響。

（3） 提取時(shí)間的選擇：在超聲開(kāi)，提取溫度80℃、料水比1：40、微波功率600W的條件下，分別研究提取時(shí)間為10、30、50、70、90min時(shí)對(duì)多糖提取量的影響。

（4） 微波功率的選擇：在超聲開(kāi)，提取時(shí)間50min、料水比1：40、溫度80℃的情況下，分別研究微波功率為200、400、600、800、1000W時(shí)對(duì)多糖提取量的影響。

（5） 料水比的選擇：在超聲開(kāi)，提取時(shí)間50min、微波功率600W、溫度80℃的情況下，分別研究料水比為1：20、1：30、1：40、1：50、1：60時(shí)對(duì)多糖提取量的影響。

（6） 滸苔多糖正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，在提取溫度、提取時(shí)間、微波功率和料水比這四因素上取三個(gè)水平，采用L9（34）正交表，以滸苔多糖提取率為指標(biāo)，選取最佳提取工藝。

1.3.3 ?指標(biāo)計(jì)算

滸苔多糖提取率=[滸苔多糖質(zhì)量（g）/滸苔質(zhì)量（g）]×100%

1.3.4 ?標(biāo)曲的確定

取0.24g經(jīng)120度高溫干燥后的滸苔多糖溶于10ml蒸餾水中，并繼續(xù)配置濃度分別為2.4、1.8、1.2、0.6、0.3（mg/ml）的溶液1ml，用苯酚硫酸法測(cè)出不同濃度滸苔多糖待測(cè)液對(duì)應(yīng)的吸光度值，平行試驗(yàn)做三組。并以滸苔多糖質(zhì)量為橫坐標(biāo)x（μg），以吸光度值為縱坐標(biāo)y做散點(diǎn)圖，并得線性表達(dá)式：y=0.0035x+0.0097，r=0.9993。1.3.5 ?苯酚-硫酸法測(cè)定多糖的含量

量取前震蕩均勻，量取0.1ml滸苔上清液加入比色管中，再加入0.9ml蒸餾水稀釋，加入5%苯酚1ml和5ml濃硫酸，震蕩均勻放入95℃恒溫水浴箱加熱15min，后冷卻15min，以蒸餾水對(duì)照測(cè)定其吸光度值，根據(jù)滸苔多糖標(biāo)準(zhǔn)曲線公式得出滸苔多糖的含量并計(jì)算出提取率。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?溫度對(duì)多糖提取率的影響

在超聲開(kāi)，提取時(shí)間50min、料水比1：40、微波功率600W的情況下，分別研究提取溫度為50、60、70、80、90℃時(shí)對(duì)多糖提取量的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，隨著提取溫度的升高，提取多糖的量在逐漸增加，因?yàn)槎嗵窃谒械娜芙舛扰c溫度有關(guān)，隨著水溫的升高，多糖的溶解度也逐漸增大，所以溫度對(duì)多糖的提取率有很大的影響。

2.2 ?提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

在超聲開(kāi)，提取溫度80℃、料水比1：40、微波功率600W的條件下，分別研究提取時(shí)間為10、30、50、70、90min時(shí)對(duì)多糖提取量的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)，在50min時(shí)，多糖的提取量達(dá)到最大，延長(zhǎng)到70min時(shí)，反而略有下降。說(shuō)明了提取時(shí)間并非越長(zhǎng)越好，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間處在高溫的提取條件下，可能會(huì)使其糖苷鍵斷裂造成其降解，從而使提取率降低。

2.3 ?微波功率對(duì)多糖提取率的影響

在超聲開(kāi)，提取時(shí)間50min、料水比1：40、溫度80℃的情況下，分別研究微波功率為200、400、600、800、1000W時(shí)對(duì)多糖提取量的影響見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，隨著功率的增加提取率也增加，但是達(dá)到600W以后，功率的增加反而使多糖的提取量下降，這很可能是更大的功率有著更大的能量，對(duì)滸苔多糖的結(jié)構(gòu)造成破壞，從而使其降解。

2.4 ?料水比對(duì)多糖提取率的影響

在超聲開(kāi)，提取時(shí)間50min、微波功率600W、溫度80℃的情況下，分別研究料水比為1：20、1：30、1：40、1：50、1：60時(shí)對(duì)多糖提取量的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，隨著料水比的增大，多糖提取率增加，但到達(dá)1：50時(shí)多糖提取率下降。這可能是因?yàn)楣桃嘿|(zhì)量的增幅逐漸降低，多糖的提取率也逐漸趨于平緩。

2.5 ?正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，選擇料水比、提取溫度、時(shí)間和微波功率四個(gè)因素設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，因素水平表見(jiàn)表1，結(jié)果見(jiàn)表2。

由極差分析可以看出，影響滸苔多糖提取量的最主要因素是溫度，其次按順序分別為提取時(shí)間，料水比和功率。 從正交結(jié)果得到的最佳提取工藝條件是在90℃下，用1：50的料水比，功率600W，提取50min。

為驗(yàn)證所優(yōu)選工藝的可靠性和重復(fù)性，我們最佳工藝參數(shù)條件下，進(jìn)行滸苔多糖提取的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，得出每克滸苔能提出的多糖的質(zhì)量為290.3mg ，結(jié)果表明該工藝穩(wěn)定可行。

3 ?結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)考察了在超聲協(xié)同的情況下，微波功率、料水比、提取溫度、提取時(shí)間等因素對(duì)滸苔多糖提取率的影響，結(jié)果表明：在超聲—微波協(xié)同作用下，比常規(guī)的水提醇沉法或單純的微波提取法縮短了操作時(shí)間，提高了多糖的提取率。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，得出了滸苔多糖提取工藝的最佳參數(shù)組合為： 料水比為1：50，微波功率600W，提取溫度為90℃，提取時(shí)間為50min。在此最佳參數(shù)組合下，每克滸苔提取多糖的量為290.3mg。隨著滸苔多糖的生理功能被逐漸的發(fā)掘[8-11]，對(duì)滸苔多糖的需求量增大，如何快速、高效而又經(jīng)濟(jì)的提取是各位研究者共同關(guān)心一個(gè)問(wèn)題。因此本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為后續(xù)的不論是滸苔多糖的保健品開(kāi)發(fā)還是功能性研究都提供了值得參考的數(shù)據(jù)。

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