微波輔助法提取毛酸漿果實(shí)多糖工藝的優(yōu)化

胡選生，李丹青，張佩潔，劉倩茹

（商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛 726000）

毛酸漿（Physalis pubescensL.）又名黃姑娘，茄科酸漿植物，是一種食藥兩用的新型特色營(yíng)養(yǎng)型水果[1]。毛酸漿果實(shí)及其萼片統(tǒng)稱為燈籠草，是一味傳統(tǒng)中草藥，富含多糖、黃酮類和酸漿苦素等多種化合物，具有治療喉嚨痛、咳嗽、尿道炎、睪丸炎、降血壓、預(yù)防動(dòng)脈硬化和心血管疾病等功效[2-3]。

目前常用的多糖提取方法有熱水浸提法、酸堿提取法、超臨界流體萃取法、超高壓提取法、酶法、超聲波輔助法和微波輔助法等[4-5]。其中，微波輔助提取法具有加熱速度快、提取率高、低污染、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種常用的植物活性成分提取技術(shù)[6-7]。因此，以總多糖的得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化微波輔助提取毛酸漿果實(shí)多糖的工藝條件，為毛酸漿的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮毛酸漿果實(shí)，購(gòu)自遼寧省丹東市，新鮮毛酸漿果實(shí)去萼片后放入60℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定，粉碎后裝袋備用；無(wú)水乙醇、石油醚等有機(jī)試劑，均為分析純。

BJ-300型拜杰多功能粉碎機(jī)，浙江德清拜杰電器有限公司產(chǎn)品；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上?？坪銓?shí)業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品；EG823MF4-NA型微波爐，廣東美的微波電器制造有限公司產(chǎn)品；TD5A型低速臺(tái)式離心機(jī)，湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；LGJ-10D型冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司產(chǎn)品；HHS型電熱恒溫水浴鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 毛酸漿果實(shí)粗多糖的提取

新鮮毛酸漿果實(shí)去萼片后放入60℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定，粉碎至一定目數(shù)，粉末采用石油醚回流提取1 h，過濾，濾渣重復(fù)提取2次。濾渣揮干溶劑后置于60℃烘箱中烘干，得毛酸漿果實(shí)干粉。毛酸漿果實(shí)干粉和蒸餾水按一定料液比充分混勻，先進(jìn)行微波輔助提取一定時(shí)間，再于90℃水浴中加熱一定時(shí)間，提取液于4℃條件下，以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心10 min，上清液濃縮至一定體積后加入4倍體積的無(wú)水乙醇，于4℃下靜置12 h后以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心20 min，經(jīng)沉淀、冷凍、干燥后得到毛酸漿果實(shí)粗多糖。

1.2.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[8]

精密稱取適量干燥的葡萄糖，分別配制質(zhì)量濃度為 10，20，30，40，50，60 μg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)確吸取各質(zhì)量濃度葡萄糖溶液1 mL，加入5%苯酚溶液1 mL，混勻后快速加入5 mL濃硫酸，搖勻，于40℃下水浴30 min，冷卻至室溫。以標(biāo)準(zhǔn)品溶液0 mL管為空白，于波長(zhǎng)490 nm處測(cè)定吸光度，以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 毛酸漿果實(shí)粗多糖提取率的測(cè)定[9]

測(cè)定毛酸漿果多糖提取率時(shí)，將毛酸漿果多糖稀釋至一定質(zhì)量濃度，吸取1 mL于試管中，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線制作步驟操作，于波長(zhǎng)490 nm處測(cè)定吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出多糖的質(zhì)量濃度，按下式計(jì)算多糖提取率：

式中：Y——多糖提取率，%；

C——標(biāo)準(zhǔn)曲線上得出的毛酸漿果多糖的質(zhì)量濃度，mg/mL；

V——樣品體積，mL；

n——稀釋倍數(shù)；

m——毛酸漿果粉末質(zhì)量，g。

1.2.4 單因素試驗(yàn)

選取液料比、物料粒度、浸提時(shí)間、微波時(shí)間為考查因素。固定提取溫度90℃，通過研究不同料液比 （1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30）、浸提時(shí)間（10，20，30，40，50 min）、微波處理時(shí)間（30，60，90，120，150 s）、粉碎粒度 （20，40，60，80，100目）4個(gè)因素對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以葡萄糖質(zhì)量濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得線性回歸方程為Y=0.014 5X+0.016 7，R2=0.998 4。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線圖見圖1。

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 料液比對(duì)毛酸漿果實(shí)粗多糖提取率的影響料液比對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響見圖2。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

圖2 料液比對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

由圖2可知，隨著料液比的增加，溶液的黏度降低，使多糖的擴(kuò)散和溶出加速，毛酸漿果實(shí)多糖提取率逐漸上升。當(dāng)料液比大于1∶25之后，毛酸漿果實(shí)多糖提取率反而下降，可能是由于料液比的增加導(dǎo)致濃縮過程中損失較多多糖[10]。因此，選擇料液比為1∶25。

2.2.2 物料粒度對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

物料粒度對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響見圖3。

圖3 物料粒度對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

由圖3可知，毛酸漿果實(shí)多糖提取率隨物料粒徑的減小而上升，當(dāng)粒徑小于80目后，毛酸漿果實(shí)多糖提取率上升緩慢，可能是由于粒徑過小，表面積增加，從而導(dǎo)致溶液黏度增大，擴(kuò)散速率降低[11]。因此，選擇物料粒徑為80目。

2.2.3 浸提時(shí)間對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

浸提時(shí)間對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響見圖4。

由圖4可知，毛酸漿果實(shí)多糖提取率隨著浸提時(shí)間的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在40 min時(shí)達(dá)到最大值。持續(xù)增加浸提時(shí)間多糖提取率反而下降，可能是由于長(zhǎng)時(shí)間的水浴浸提會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu)[12]。因此，確定浸提時(shí)間為40 min。

2.2.4 微波時(shí)間對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

微波時(shí)間對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響見圖5。

圖4 浸提時(shí)間對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

圖5 微波時(shí)間對(duì)毛酸漿果實(shí)多糖提取率的影響

由圖5可知，毛酸漿果實(shí)多糖提取率隨微波處理時(shí)間增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)提取時(shí)間達(dá)到120 s時(shí)，毛酸漿果實(shí)多糖提取率達(dá)到最大。繼續(xù)增加提取時(shí)間，容易導(dǎo)致多糖的降解和蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的產(chǎn)生，降低多糖提取率[13]。因此，選擇微波處理時(shí)間為120 s。

2.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)影響毛酸漿果實(shí)多糖提取率的主要因素料液比、物料粒度、浸提時(shí)間、微波時(shí)間各取3個(gè)水平，進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定毛酸漿果實(shí)多糖的最佳提取工藝參數(shù)。

L9（34）正交試驗(yàn)的因素與水平設(shè)計(jì)見表1，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表2。

表1L9（34）正交試驗(yàn)的因素與水平設(shè)計(jì)

由表2可知，影響毛酸漿果實(shí)多糖提取率的主次順序?yàn)槲锪狭６龋―） ＞微波時(shí)間（C） ＞料液比（A） ＞浸提時(shí)間（B）。最優(yōu)微波提取工藝組合為A2B1C2D3，即料液比1∶25，浸提時(shí)間30 min，微波時(shí)間120 s，物料粒度100目。最優(yōu)組合包含在正交表中，故不需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。在此最佳條件下毛酸漿果實(shí)多糖提取率達(dá)5.51%，優(yōu)于傳統(tǒng)水提醇沉法[14]。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)對(duì)微波提取毛酸漿果實(shí)多糖進(jìn)行工藝優(yōu)化，得到其最佳工藝條件為料液比1∶25，浸提時(shí)間30 min，微波時(shí)間120 s，物料粒度100目，在此條件下毛酸漿果實(shí)多糖提取率達(dá)5.51%。