超聲輔助提取板栗多糖的方式研究

信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院 劉俊

板栗（Castaneamol lissimaBL.），殼斗科栗屬植物，原產(chǎn)于中國(guó)，與棗、柿并稱為中國(guó)的“鐵桿莊稼，木本糧食”，國(guó)外稱之為“健康食品”[1]。板栗富含多糖、淀粉、蛋白質(zhì)、維生素、脂肪及礦物質(zhì)元素，可供人體吸收和利用的養(yǎng)分高達(dá)98%[2]，且具有藥用價(jià)值[3]，是一種營(yíng)養(yǎng)保健品。有研究表明，板栗多糖具有抗氧化、抗腫瘤、抗凝血、抗疲勞等生物活性。例如板栗多糖對(duì)羥基自由基、超氧陰離子自由基、過(guò)氧化氫、亞硝酸根離子都具有一定程度的清除效果[4]；板栗多糖可使人體宮頸癌海拉細(xì)胞發(fā)生凋亡，經(jīng)過(guò)硒酸化的板栗多糖對(duì)人體宮頸癌海拉細(xì)胞抑制效果更加明顯[5]；板栗多糖會(huì)使抗凝血實(shí)驗(yàn)中得小鼠尾部出血時(shí)間顯著延長(zhǎng)，高劑量的板栗多糖顯著延長(zhǎng)血栓形成時(shí)間[6]；板栗多糖能抑制機(jī)體劇烈運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生血乳酸和血尿氮素，加速清除運(yùn)動(dòng)后代謝產(chǎn)生的乳酸，延緩機(jī)體疲勞[7]?；诎謇醵嗵堑谋＝∨c藥用價(jià)值，本試驗(yàn)選用信陽(yáng)當(dāng)?shù)匕謇?，采用水浸提法提取生板栗果肉中的多糖，分別探究了提取時(shí)間、液料比及提取溫度對(duì)板栗多糖提取率的影響，最終優(yōu)化出一組最佳提取工藝條件。以期為信陽(yáng)本地板栗多糖產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供理論參考。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

新鮮板栗，購(gòu)于信陽(yáng)市當(dāng)?shù)?；苯酚（分析?天津市大茂化學(xué)試劑廠）、硫酸（分析純,洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司）、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（110833-201707,中國(guó)食品藥品檢定研究院）

（二）儀器與設(shè)備

UV-1600型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，北京瑞利分析儀器公司；SF-170型高速粉碎機(jī)，上海中藥機(jī)械廠；80-2型電動(dòng)離心機(jī)，江蘇恒豐儀器廠；微波萃取設(shè)備，廣州萬(wàn)程微波設(shè)備有限公司；電子分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；電熱恒溫水浴鍋，常州國(guó)華電器有限公司。

（三）試驗(yàn)方法

1.試驗(yàn)研究流程

（1）板栗多糖的提取工藝流程新鮮板栗剝殼去皮、切塊，80℃烘干→粉碎、過(guò)60目篩→石油醚浸泡脫除色素→抽濾(布氏漏斗)、干燥→按一定料液比加蒸餾水→超聲波輔助提取→抽濾(布氏漏斗)→定容→測(cè)定板栗多糖的提取率。

（2）主要工藝操作要點(diǎn)①原材料的處理。將新鮮板栗剝殼去皮、切小塊，置于80℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干到質(zhì)量不變，利用高速粉碎機(jī)將干燥后的板栗粉碎，過(guò)60目篩，最后裝入密封袋中，置于干燥器中保存?zhèn)溆?。②葡萄糖?biāo)準(zhǔn)溶液的配制。使用分析天平精密稱取0.1000g葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，將其溶于適量的蒸餾水中，轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，然后定容至刻度線，即得1mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。③葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。分別準(zhǔn)確移取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液將已經(jīng)配制好的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液分別取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL于6支干凈的10mL容量瓶中，各加入蒸餾水補(bǔ)足至2mL，再向試管中分別加入1mL的5%苯酚溶液，搖勻后，快速加入5mL濃硫酸至6支試管中，震蕩充分，待溶液冷卻后迅速在490nm處測(cè)定吸光度，取3次平行試驗(yàn)的平均值。以吸光度A為縱坐標(biāo)，葡萄糖含量（mg/mL）為橫坐標(biāo)，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程為Y=9.49X+0.0023，R2=0.9996（其中，X 為樣品濃度，Y為吸光值，線性濃度范圍：0.01-0.05mg/mL）。④樣品溶液的制備。準(zhǔn)確稱量1.000g干板栗粉于燒杯中，加入足量蒸餾水，在設(shè)定溫度、超聲頻率下提取一段時(shí)間，離心，重復(fù)上訴步驟提取三次，合并提取液。再移至100mL容量瓶中并用蒸餾水定容，制成樣品溶液。⑤多糖提取率的測(cè)定。準(zhǔn)確移取1mL提取液于10mL試管中，然后加入蒸餾水定容至2mL，再加入1mL5%苯酚溶液充分混合，然后立即加入5mL濃硫酸，搖勻，等待溶液冷卻后，在490nm處測(cè)量吸光度值A(chǔ)，以不加提取液組為對(duì)照組，使用相同的方法測(cè)定不同濃度的板栗多糖提取液在490nm處的吸光度值，根據(jù)吸光度和葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算粗多糖的提取率，并按下式計(jì)算:提取率W（%）=C0×V÷M×100%（W為板栗多糖的提取率%，C0為提取液被稀釋后的濃度mg/mL，V為稀釋前的體積mL，m為被提取的板栗的質(zhì)量g）。

（3）單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案以蒸餾水為溶劑，在固定超聲頻率下，利用水浸提法提取板栗粉末中的多糖，分別設(shè)計(jì)以提取時(shí)間20、30、40、50、60min；液料比10:1、15:1、20:1、25:1、30:1mL/g； 提取溫度40、50、60、70、80℃為條件對(duì)板栗多糖提取率影響的試驗(yàn)。

①提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響固定超聲頻率，設(shè)定提取溫度為60℃、液料比為20:1mL/g，考察不同提取時(shí)間20、30、40、50、60min對(duì)板栗多糖提取率的影響。

②液料比對(duì)多糖提取率的影響固定超聲頻率，設(shè)定提取溫度為60℃、微波時(shí)間為50min，考察不同液料比10:1、15:1、20:1、25:1、30:1mL/g對(duì)板栗多糖提取率的影響。

③提取溫度對(duì)多糖提取率的影響固定超聲頻率，設(shè)定提取時(shí)間為50min、液料比為20:1mL/g，考察不同提取溫度40、50、60、70、80℃對(duì)板栗多糖提取率的影響。

（4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理運(yùn)用Origin8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析，并作圖。

二、單因素試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

（1）本試驗(yàn)研究的提取時(shí)間對(duì)板栗多糖提取率的影響。如圖1所示，固定超聲頻率，設(shè)定提取溫度為60℃、液料比為20:1mL/g時(shí)，50min以內(nèi)板栗中多糖的提取率是隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增大的，在50min時(shí)達(dá)到最大值；50min后板栗多糖的提取率趨于穩(wěn)定。提取時(shí)間是影響得率和選擇性的因素之一，較長(zhǎng)的提取時(shí)間有利于多糖的產(chǎn)生。為了節(jié)約時(shí)間與成本，后續(xù)試驗(yàn)中設(shè)定提取時(shí)間為50min。

圖1 提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

（2）液料比對(duì)板栗多糖提取率的影響如圖2所示，固定超聲頻率，設(shè)定提取時(shí)間為50min、提取溫度為60℃時(shí)，考察液料比對(duì)板栗多糖的提取率的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溶劑量的增大，多糖提取率呈現(xiàn)先快速增長(zhǎng)而后下降的趨勢(shì)。這可能是提取溶劑不足時(shí)，原料中的多糖不能充分溶出；提取溶劑過(guò)多，一方面使其它水溶性成分溶出增加，另一方面也會(huì)使?jié)饪s時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致多糖損失。當(dāng)液料比為20:1mL/g時(shí)，提取率達(dá)到最大值；大于20:1mL/g時(shí)，提取率下降明顯。因此，板栗粉末與水的比例為1:10～1:20時(shí)，有利于板栗多糖的提取，故選定液料比為20:1mL/g。

圖2 提取液料比對(duì)多糖提取率的影響

（3）提取溫度對(duì)板栗多糖提取率的影響固定超聲頻率，設(shè)定提取時(shí)間為50min、液料比為20:1mL/g時(shí)，如圖3所示，隨著提取溫度的升高，板栗多糖的提取率呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。原因可能是在一定的提取溫度范圍內(nèi)隨溫度的升高，有利于水溶性多糖的溶出，但溫度過(guò)高易造成多糖降解、淀粉糊化等。綜合考慮，選擇提取溫度為60℃。

圖3 提取溫度對(duì)多糖提取率的影響

（4）最佳提取工藝和驗(yàn)證由單因素試驗(yàn)優(yōu)化得到的最佳工藝條件：提取時(shí)間為50min、液料比為20:1mL/g、提取溫度為60℃。在此優(yōu)化條件下，進(jìn)行三組平行試驗(yàn)驗(yàn)證，得到板栗多糖的提取率均值為40.60%，與理論值41.01%非常接近，表明利用此工藝提取板栗多糖具有實(shí)用價(jià)值。

三、結(jié)論

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲輔助提取板栗多糖的工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到板栗多糖提取的最佳工藝條件為提取時(shí)間為50min、液料比為20:1mL/g、提取溫度為60℃。在此工藝條件下，板栗多糖的實(shí)際提取率與理論值非常接近，此工藝具有一些實(shí)用價(jià)值與可行性。