惠樓山藥多糖提取研究

石月鋒，李亞會，王 珂

(商丘職業(yè)技術學院 園林食品加工系，河南 商丘 476100)

山藥(Chinese Yam)分布于我國很多地區(qū)，并形成了許多地方品種.惠樓山藥有悠久的種植和食用歷史，在明朝萬歷年間曾被列為貢品.河南省商丘市虞城縣店集鄉(xiāng)等12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)121個行政村(地理坐標為東經34°08′-34°56′，北緯115°01′-116°59′[1])，以獨特的水土及氣候條件，成為惠樓山藥的原產地，享譽省內外.惠樓山藥為中國國家地理標志產品，其口感好，藥性強，被作為保健品和各種食品供人食用，開發(fā)價值極高[1-2].

作為藥食同源的山藥，主要應用于食品、保健品、藥品等行業(yè).它營養(yǎng)豐富，含有多糖、蛋白質、氨基酸、礦物質、維生素等多種活性成分，其中，多糖被科研界和消費者廣泛關注.山藥多糖具有降血糖、抗氧化、免疫調節(jié)抗腫瘤、抗突變和神經保護、抗菌等作用[2-3].快速有效且實用的提取多糖的方法，是山藥多糖研究領域的焦點問題.惠樓山藥本身的功能成分含量豐富[4].本文以惠樓山藥中的多糖成分提取為基本的研究內容，為惠樓山藥的開發(fā)利用提供簡單思路.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

惠樓山藥(市購).

葡萄糖、苯酚、濃硫酸、乙醚、丙酮、無水乙醇、氯仿、正丁醇、石油醚等試劑均采用分析純.

1.2 儀器

精密電子天平：梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司.

752型紫外-可見分光光度計：青島聚創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?

恒溫水浴鍋：河南益源儀器有限公司.

純水儀：深圳市宏森環(huán)保科技有限公司.

離心機：湖南赫西儀器裝備有限公司.

粉碎機：濟南普萊申機械設備有限公司.

水浴鍋：鄭州生化儀器有限公司.

旋轉蒸發(fā)器：鞏義市予華儀器有限責任公司.

1.3 試驗設計

以惠樓山藥為原料，提取方法：水煮醇沉法提取山藥多糖，苯酚-硫酸法對惠樓山藥水溶性的粗多糖進行測定.結合已有的文獻，主要研究乙醇體積、提取溫度、浸提時間等對粗多糖提取率的影響.

1.4 標準曲線制備

標準曲線制備參考中華人民共和國出入境檢驗檢疫行業(yè)標準SN/T-4260-2015《出口植物源食品中粗多糖的測定 苯酚-硫酸法》.

分別量取40 mg/L葡萄糖標準溶液0 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL，蒸餾水補至2.0 mL，然后加入濃硫酸5.0 mL及濃度6%的1 mL苯酚，搖勻后冷卻，室溫放置 20 min 后，用0.4 mL比色管進行全波長掃描，掃描結果顯示，體系最大吸收波長為490 nm.用分光光度計在最大波長條件下測定各個樣品吸光度，以葡萄糖重量為橫坐標，以最大波長條件下吸光度為縱坐標，得標準曲線，求出線性回歸方程.

1.5 原料處理

將購買的鮮山藥清洗后去皮，切碎后用榨汁機破碎，取100 g樣品，按料液比(W/V)1∶6比例加入600 mL去離子水，然后分別在設定的條件下水浴，在水溶加熱過程中不斷攪拌，加快多糖溶出[5].多次提取，提取液采用3000 r/min 的轉速離心30 min，取上清液，減壓濃縮至原體積的1/3 后，在5 ℃的冰箱里恒溫靜置12 h，使大分子物質沉淀出來，然后離心去除[6].

向處理過后的溶液加入乙醇，調整體系達到設定的乙醇濃度，沉淀多糖.將得到的沉淀定容，分別取1 mL樣液，按照苯酚-硫酸法測定粗多糖重量.

1.6 響應面試驗設計

在已有文獻資料基礎上，以提取溫度、提取時間、乙醇濃度三個因素為自變量.按照Box-Benhnken試驗設計原理，進行三因素三水平的響應面分析[7-9].把山藥多糖提取率作為響應值，按照響應面優(yōu)化試驗方法進行工藝參數(shù)的優(yōu)化，求得回歸方程，優(yōu)化提取工藝，預測最佳提取工藝條件.試驗設計，如表1所示.

表1 響應面因素與水平編碼

2 結果與討論

2.1 標準曲線繪制

以葡萄糖含量為橫坐標，以490 nm吸光度為縱坐標，得到葡萄糖測定標準曲線回歸方程：Y=0.008 4X-0.003 4，R2=0.999 2，結果如圖1所示.

圖1 葡萄糖標準曲線

2.2 試驗結果與響應面分析

在現(xiàn)有文獻基礎上，用水提醇溶法提取山藥多糖，設定提取工藝.利用Design Expert software (Version 8.0)軟件，設計試驗，各因素水平下惠樓山藥多糖提取得率，如表2所示.

表2 響應面試驗結果

續(xù)表2 響應面試驗結果

2.3 試驗結果方差分析

表3 方差分析表

2.4 擬合回歸方程的建立

以山藥多糖得率(Y)為因變量，對按照試驗設計所獲得數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合.以提取溫度(A)、提取時間(B)和乙醇濃度(C)為自變量.根據(jù)軟件處理得到的二次多項式回歸方程：Y=0.31+0.019A+0.018B+0.031C-0.020AB-0.018AC-0.020BC-0.023A2-0.035B2-0.038C2.

2.5 響應面分析結果

響應面分析結果如圖2、圖3、圖4所示.

圖2 溫度和時間交互影響響應曲面圖

圖3 乙醇濃度和溫度交互影響響應曲面圖

圖4 乙醇濃度和時間交互影響響應曲面圖

各因素之間的交互作用能從響應面圖的坡度表現(xiàn)出來.響應面中橢圓形等高線表示因素交互作用顯著.根據(jù)所得到的響應面和方差分析顯示，對山藥多糖試驗結果影響程度大小的因素依次為：乙醇濃度(C)>提取溫度(A)>提取時間(B).

2.6 試驗驗證

根據(jù)軟件分析的結論，生成了43組優(yōu)化方案，按照提取溫度85 ℃，乙醇濃度80%，提取時間2.5 h的工藝進行試驗驗證，結合實際試驗條件進行操作，做三次求平均值，最終得出的山藥多糖提取率為0.31%，基本上達到預期的試驗結果.

3 結論

許多文獻對山藥多糖的提取工藝做了描述.王曉敏[10]用超聲波的方法提取淮山藥中的多糖，提取率為15.23%(干制山藥)，并對去除自由基做了相關研究.葉春苗[11]對山藥粉碎顆粒大小與提取率的關系做了研究，認為顆粒大小與提取率有關直接關系.適當?shù)念w粒大小可以增加提取率，但顆粒太小，溶液黏稠度增大，不利于提取.粉碎顆粒和溶液濃度的關系也是多糖提取研究的一個方面.李東華[12]認為，山藥多糖的提取率和提取時間及山藥粉目數(shù)關聯(lián)度較小，和提取溫度及料液比關聯(lián)度較大.

本研究所采用的提取方法考慮到實際應用情況，雖便于實際操作，但也有一些問題值得后續(xù)深入研究，比如，惠樓山藥的多糖在功能性方面和其他山藥相比有沒有突出的功效，一些先進的設備或者技術比如超聲波或者微波技術的使用是否會對提取率有顯著的提高，這些方面在工業(yè)生產中是否具有實用性等.