超聲法提取大棗多糖的工藝研究

宋俊梅 方慧 高玉榮

摘 要：目的：利用超聲波的熱效應(yīng)、機械效應(yīng)及空化效應(yīng)提取大棗多糖并且進行工藝探究.方法：以大棗粉為原料，多糖得率為評價指標，采用單因素試驗和L9（33）正交試驗考察超聲過程中的提取時間、超聲功率、料液比、溫度對大棗多糖提取效果的影響.結(jié)果：大棗多糖最佳的提取工藝條件為：溫度70℃，提取時間30min，料液比1：10（g：mL），超聲功率40%，該工藝參數(shù)下的大棗多糖提取率為4.90%.結(jié)論：探索了超聲法提取大棗多糖的最佳提取工藝，穩(wěn)定性良好，為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考.

關(guān)鍵詞：超聲波;大棗多糖;單因素試驗;正交試驗;提取

中圖分類號：O426.9? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）10-0015-03

大棗外形呈橢圓形，有香味，口感甜，是具有藥食價值的植物.我國的大棗資源相對比較充足[1].大棗中含有多種珍貴的天然產(chǎn)物，如多糖、黃酮類、皂苷類、環(huán)磷酸腺苷等[2].大棗多糖具有重要的藥理作用，可以廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)藥、保健和功能型食品、化妝品等領(lǐng)域的開發(fā)，具有十分廣泛的經(jīng)濟前景[3-5].在傳統(tǒng)提取中，利用熱水浸沒大棗粉末通過回流的方式來提取大棗多糖，雖方便操作，但提取時間過于漫長、提取效率不高，不適用于大棗多糖的工業(yè)化生產(chǎn).本實驗擬借助超聲波的熱效應(yīng)、機械效應(yīng)及空化效應(yīng)破壞大棗的細胞壁，增加多糖分子的溶出速度，多糖含量使用硫酸-苯酚法進行測定，為工業(yè)化大規(guī)模提取大棗多糖提供依據(jù)和參考.

1 材料與儀器

1.1 實驗材料

1.2 儀器與設(shè)備

2 方法與結(jié)果

2.1 葡萄糖標準曲線的制備

按照《中國藥典》2015版中硫酸-苯酚法，以葡萄糖為對照品進行測定.

用精密天平精確稱量葡萄糖10.0mg，定容至10mL.再從中分別移取0.3mL，0.5mL，0.7mL，0.9mL，1.1mL溶液到10mL容量瓶中，用純化水進行定容，配成以下濃度的葡萄糖溶液：30μg/mL，50μg/mL，70μg/mL，90μg/mL，110μg/mL.取各濃度標準品溶液0.5mL于試管中，加1mL 5%苯酚溶液，搖勻后加5mL濃硫酸溶液[6].快速搖晃后，30℃水浴加熱30min，室溫下放置10min后于490nm下測吸光度.空白對照中加入與標準品溶液相同量的蒸餾水，不加多糖溶液，重復(fù)上述的操作.以葡萄糖濃度為橫坐標，A490nm為縱坐標繪制標準曲線，詳見圖1.所得的方程為A=0.006C-0.0049，R2=0.9987，在30～110μg/mL范圍內(nèi)的濃度與吸光度成正相關(guān).

2.2 大棗總多糖的提取及測定

2.2.1 供試品溶液的制備 稱取過80目篩的大棗粉10.0g，置于250mL燒杯中，按所要求的料液比量取對應(yīng)的蒸餾水，加入燒杯中并不斷攪拌使之溶解，設(shè)置好超聲時間、溫度、功率.超聲結(jié)束后，將燒杯冷卻至室溫于4000r/min離心5min.量取上清液體積后再將之倒入茄形瓶.調(diào)整水浴溫度及轉(zhuǎn)速，將上清液濃縮到45mL左右，緩慢加入95%乙醇，攪拌至出現(xiàn)絮狀沉淀，25℃下靜置數(shù)小時，再次離心后棄上清，留多糖沉淀.多糖沉淀置于烘箱中干燥2至3天（烘箱溫度不要超過60℃）.將其干燥至恒重后，取樣品約10mg，配成0.1mg/mL的溶液.

2.2.2 樣品中總多糖的測定 取0.5mL的0.1mg/mL的樣品溶液于試管中，按照《中國藥典》2015版中硫酸-苯酚法進行紫外測定，計算相應(yīng)的多糖提取率%.

2.3 單因素實驗

2.3.1 提取時間對大棗多糖提取率的影響 稱取10g的過篩紅棗粉，控制功率為50%，溫度為50℃，料液比為1：10.從10-50min中每隔10min設(shè)置一個水平，即10min，20min，30min，40min，50min，考察不同提取時間對大棗多糖提取率的影響.由圖2可知，隨著提取時間的延長，多糖提取率逐漸增加，在提取時間為30min時，提取的多糖含量達到最高.這是因為在提取的開始階段，多糖在兩相中含量有著明顯的差異，較大的含量差可以促進多糖的提取.當(dāng)提取時間超過30min時，多糖提取率明顯降低.所以提取時間以30min為宜.

2.3.2 超聲功率對大棗多糖提取率的影響 稱取10g的過篩紅棗粉，控制溫度為50℃，料液比1：10，溫度為30min.因本實驗所用的超聲清洗器功率可調(diào)范圍只能從40%開始，超聲清洗儀的最高功率為500W，故從40%-80%中每隔10%設(shè)置一個水平，考察不同超聲功率對大棗多糖提取率的影響.由圖3可知，隨著超聲功率的逐漸增大，提取的多糖含量在明顯地下降，功率為40%時多糖提取率最高，可能是超聲功率過高對已提取出來的粗多糖造成破壞[7]，又因為本設(shè)備最低只能調(diào)到40%，故最佳的超聲功率是40%.因功率40%所提取的多糖含量明顯高于其他功率組，故將功率40%條件進行固定，在后續(xù)正交實驗中不再考慮.

2.3.3 料液比對大棗多糖提取率的影響 稱取10g的過篩紅棗粉，控制溫度為50℃，功率為40%，提取時間為30min.根據(jù)參考文獻和實際情況，料液比選擇以下五個水平：1：5，1：10，1：15，1：20，1：3.由圖4可知，從1：5至1：15，隨著料液比的增加，粗多糖提取率明顯上升，1：15達到最大;但料液比超過1：15后，粗多糖提取率逐漸下降，故最佳料液比選擇為1：15.

2.2.4 溫度對大棗多糖提取率的影響 稱取10g的過篩紅棗粉，固定提取時間為30min，超聲功率為40%，料液比為1：15.設(shè)置超聲提取溫度為30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，以紅棗溶液實際溫度為準，用溫度計實時進行測量控制.結(jié)果表明，從30℃-60℃，隨著提取溫度的上升，多糖提取率明顯提高.可能是在該溫條件下多糖分子運動得快.超過60℃，多糖提取率急劇下降，可能是多糖提取液的溫度變高，對提取出來的多糖結(jié)構(gòu)造成了一定的破壞，導(dǎo)致多糖含量下降;且溫度升高會導(dǎo)致水分蒸發(fā)，減少溶劑，會降低多糖提取率[7].故最佳的溫度設(shè)置為60℃（圖5）.

3 正交試驗

3.1 正交試驗設(shè)計

選定超聲功率為40%的前提條件下，結(jié)合單因素實驗數(shù)據(jù)及參考文獻[8，9]，按照L9（33）正交試驗設(shè)計表，以多糖提取率為評價指標，對超聲提取大棗多糖的提取工藝進行正交試驗優(yōu)化.因素與水平表見表1.

3.2 正交試驗結(jié)果分析

超聲提取大棗多糖的正交試驗結(jié)果見表2，方差分析見表3.

由表2可知，三個因素對多糖提取率的影響程度是不同的，溫度>料液比>提取時間.溫度70℃為最佳，其次是溫度為60℃，最后是溫度50℃.提取時間30min為最佳，其次是提取時間為20min，最后是提取時間40min.料液比為1：10的最佳，其次是料液比為1：20，最后是料液比1：15.這些數(shù)據(jù)說明了超聲提取大棗多糖的最佳組合為溫度70℃，時間30min，料液比1：10，超聲功率為40%.

3.3 正交試驗的驗證

經(jīng)過三組平行實驗驗證，表明了最佳工藝組合為超聲功率40%，溫度70℃，提取時間30min，料液比1：10，該條件下的多糖提取率為4.90%.詳見表4.

4 結(jié)論

本實驗通過單因素實驗與L9（33）正交試驗探索了超聲法提取大棗多糖的最佳提取工藝.實驗結(jié)果表明：超聲提取大棗多糖的最佳工藝條件為溫度70℃，提取時間30min，料液比1：10，超聲功率為40%.在最佳條件下，大棗多糖的平均提取率為4.90%.但本實驗未能對大棗多糖的各種提取方法進行比較，也未能對多糖的抗氧化性質(zhì)進行探究，后期需要進一步探討.

參考文獻：

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