酶協(xié)同超聲波提取黃秋葵多糖工藝

于滿 張仲桓 尹通 李國海 李啟龍 吳正凡

摘 ?要：以黃秋葵粉末為原料，用酶協(xié)同超聲波的方法對黃秋葵多糖的提取工藝進行優(yōu)化，通過單因素試驗，探究提取溫度、提取時間、pH值、酶配比對提取率的影響，得到提取溫度40℃、提取時間30min、pH值為5、酶配比（m果：m纖）為1：3時黃秋葵多糖的提取率最高。

關鍵詞：黃秋葵多糖;酶協(xié)同超聲波;單因素實驗;提取

黃秋葵多糖是一種天然抗氧化物質(zhì)，劉曉霞[1]、任丹丹[2]等研究發(fā)現(xiàn)黃秋葵花果膠類多糖有抗疲勞、降血脂糖、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)活性的生理功 能和良好的增稠、乳化特性。近年來人們對天然多糖類物質(zhì)具有眾多研究，常見的提取方法有熱水提取法、酸提法、堿提法等，但提取率偏低、耗時長。本文采用酶協(xié)同超聲波提取的方法，針對多糖的分布部位，破壞細胞壁，增加溶劑穿透力，提高提取率和縮短提取時間。并通過正交試驗和響應面試驗對工藝進行了優(yōu)化，為黃秋葵多糖的開發(fā)利用提供理論支持。

1材料與方法

1.1材料與試劑

黃秋葵多糖粉末、葡萄糖、苯酚、濃硫酸、纖維素酶、果膠酶。

1.2儀器與設備

電子天平 賽多利斯科學儀器（北京）有限公司

KQ-250DE型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52AA上海亞榮生化儀器廠

SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠。

1.3單因素實驗

1.3.1提取溫度對提取率的影響

準確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W、pH 5.0，控制總酶用量為0.5%，酶配比〔m（果膠酶）：m（纖維素酶）〕為1：3，料液比為1∶30（g/mL）條件下提取40 min，考察不同提取溫度（20、30、40、50、60℃）的條件下對黃秋葵多糖得率的影響。

1.3.2提取時間對提取率的影響

確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W，提取溫度40 ℃，pH 5.0，控制總酶用量為0.5%，酶配比〔m（果膠酶）：m（纖維素酶）〕為1：3，料液比為1：30（g/mL）的條件下，考察不同提取時間（20、40、60、80、100min）條件下對黃秋葵多糖提取率的影響。

1.3.3 PH對提取率的影響

準確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W，提取溫度40 ℃，控制總酶用量為0.5%，酶配比〔m（果膠酶）：m（纖維素酶）〕為1：3，料液比為1：30（g/mL）的條件下提取40 min，考察不同pH（2、3、4、5、6）條件下對黃秋葵多糖提取率的影響。

1.3.4酶配比對提取率的影響

準確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W，提取溫度40 ℃，控制體系pH為5.0，控制總酶用量為0.5%，料液比為1：30（g/mL）的條件下提取40min，考察了果膠酶與纖維素酶不同酶配比（3：1、2：1、1：1、1：2、1：3）條件下對黃秋葵多糖提取率的影響。

2結(jié)果與分析

2.1提取溫度對黃秋葵多糖得率影響

如圖1（a）所示，從20℃開始，隨溫度上升多糖提取率呈現(xiàn)升高狀態(tài)，到40℃達到最高點，然后開始下降，多糖提取率隨溫度升高而升高一方面是可能因為隨著溫度上升，多糖的溶出速率變快;另一方面，隨著溫度升高，酶的活性也在變強。而達到40℃以后，多糖提取率開始降低，可能是因為溫度過高導致酶活性降低，還可能是過高的溫度會引起表面張力的降低和空化泡內(nèi)的蒸汽壓力的增加，造成超聲波的阻尼，從而使提取率下降。

2.2提取時間對多糖提取率的影響

如圖1（b）所示，從20min到30min多糖提取率增長迅速，在30min時達到峰值，然后緩慢下降.可能是因為酶和多糖的反應需要時間，短時間內(nèi)酶不能與多糖充分地接觸和反應，多糖的溶出低，所以提取率不高。而30min以后，酶已經(jīng)充分發(fā)揮了作用，隨酶解時間增加，酶活降低，隨著時間的延長，超聲波對多糖的糖苷鍵降解程度加大，對多糖造成了破壞，而使提取率降低。

2.3 pH對多糖提取率的影響

如圖1（c）所示，黃秋葵多糖的提取率隨pH的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，原因可能是酶蛋白受酸堿環(huán)境的影響，易使酶蛋白結(jié)構(gòu)構(gòu)象的改變[25]，使酶活力降低。果膠酶的最適pH在2.5-6.0之間，纖維素酶的最適pH在4.5-6.5之間，所以在強酸環(huán)境下，酶的活性較低，隨著pH上升，多糖提取率升高，pH為5.0時達到最高，隨著pH繼續(xù)升高，酶活力降低，提取率隨之下降。

2.4酶配比對多糖提取率的影響

如圖1（d）所示，當m纖：m果比例從1：3到1：2時，變化并不明顯，從m纖：m果的比例為1：2開始，隨著纖維素酶的比例變大，多糖提取率顯著提升，在m纖：m果比例為3：1時達到最大。原因可能是纖維素酶和果膠酶對多糖提取都有積極影響，但對于黃秋葵細胞壁的結(jié)構(gòu)而言，纖維素含量多于果膠類物質(zhì)，纖維素酶作用效果更好，纖維素酶利于將細胞壁中纖維素成分轉(zhuǎn)化的更徹底，所以多糖提取率隨纖維素酶的含量提高而提高。但m纖：m果比例達到4：1時，果膠酶的含量過低，不利于轉(zhuǎn)化黃秋葵內(nèi)的果膠類物質(zhì)，所以酶配比m纖：m果在3：1時達到最優(yōu)。

3.結(jié)論

通過單因素實驗，得到了提取溫度、提取時間、pH值、酶配比對黃秋葵多糖提取率的影響，確定了在提取溫度40℃、提取時間30min、pH值為5、酶配比（m果：m纖）為1：3時黃秋葵多糖的提取率最高，約為8.51%。本實驗為黃秋葵多糖的提取和開發(fā)利用提供理論支持。

參考文獻

[1] ?劉曉霞. 黃秋葵花果膠類多糖的提取工藝及其性質(zhì)的研究[D]. 浙江大學，2014.

[2] ?汪俊軍，劉小偉，劉效林，等. 刺梨汁對金地鼠的抗動脈硬化作用 [J] . 中國動脈硬化雜志，2001，9（1）：17-20.

基金項目：大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201910214287）

作者簡介：于滿（2000—），女，黑龍江省綏化市人，在讀本科生，專業(yè)為食品科學與工程。