堿提小米多糖的工藝研究

劉 坤 羅旭升

(1.張家口市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，河北 張家口 075000；2.張家口市萬全區(qū)市場監(jiān)督管理局，河北 張家口 075000)

1 前 言

小米是營養(yǎng)價值很高的能量植物，對人體健康非常有益.小米的營養(yǎng)物質(zhì)主要是糖類，它是生物體中廣泛存在的物質(zhì)，也是維持生命活動正常運轉(zhuǎn)所必須的基本物質(zhì)之一[1-2].通過人們對小米營養(yǎng)價值和功能的研究發(fā)現(xiàn)，小米多糖具有調(diào)節(jié)機體的免疫能力、抑制腫瘤的發(fā)生和增長、對抗疲勞、降低血糖、降低膽固醇、降低血脂、保護胰腺功能等功能，是各類食品和保健功能產(chǎn)品的優(yōu)選原料[3].目前，多糖被廣泛應(yīng)用于各類食品和保健功能產(chǎn)品中，取得了良好的社會效益.

小米也是營養(yǎng)價值很高的能量植物，對人體健康非常有益[4].小米中不僅含有鈣、蛋白質(zhì)、復(fù)合維他命B、多酚、鉀和各種維生素，還含有豐富的淀粉和纖維素，淀粉含量高達70%[5].多糖的高級結(jié)構(gòu)相對于一級結(jié)構(gòu)而言在活性方面起到了更加至關(guān)重要的作用[6].

就目前小米多糖的提取方法而言，堿液提取優(yōu)勢因多糖種類的不同而不盡相同，有些多糖在堿液濃度較高時會發(fā)生水解，與酸液提取有些類似，堿液提取中堿液的濃度應(yīng)當(dāng)加以有效的控制[7-12].堿提取相對而來效率較高，所需時間短，提取徹底，為探尋最佳條件提取小米多糖而進行本實驗.

2 材料與方法

2.1 試驗材料

小米：試驗室自備

蒸餾水：試驗室自備

95%濃硫酸溶液：分析純

苯酚：分析純

葡萄糖：分析純

2.2 儀器設(shè)備

BSA224S電子天平

UV765紫外-可見分光光度計

DNP型電熱恒溫培養(yǎng)箱

KDC-16H高速離心機

HH-S6智能數(shù)顯恒溫水浴鍋

3 試驗方法

3.1 多糖含量的測定

濃硫酸的配備:配制100mL 95.5%的濃硫酸，放置待用.

苯酚的配制:準(zhǔn)確稱取5g，放入100mL容量瓶中，加水溶解并定容至刻度，混勻，倒入棕色的的試劑瓶中防止揮發(fā)，放在冰箱中冷藏備用.

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:準(zhǔn)確稱取20mg葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，放入500mL容量瓶中，加水溶解并定容至刻度，混勻.

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:準(zhǔn)確稱取標(biāo)準(zhǔn)品10g放入250mL容量瓶中，加水溶解并定容至刻度，混勻，分別吸取0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9mL，分別稀釋至1mL，然后加入5%的苯酚溶液1mL和濃硫酸5mL，混勻冷卻至室溫，30min后在485nm處測量光的密度，以純水作為空白，橫坐標(biāo)是多糖微克數(shù)，縱坐標(biāo)是光密度值，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線.將吸光度與葡萄糖含量擬合得到關(guān)系式.

3.2 小米的預(yù)處理

張雜谷磨制而成的小米粉碎，過20目篩，在60℃干燥箱中，干燥24后備用.

3.3 試驗步驟及單因素的考察

取出已在60℃干燥箱中干燥好的張雜谷小米5g，放入燒杯中，按照試驗需求的比例加入定量水，將燒杯放于恒溫水浴鍋中水浴提取;取出液料于4000r/min離心15min，取上清液，加入3倍95%乙醇進行醇析，醇析12h后，將醇析好的料液裝入離心管中，4000r/min下離心15min，完成后對料液進行過濾，得到小米粗多糖，將粗多糖溶解并定容至刻度，利用硫酸苯酚法，對小米多糖的含量進行測定.

4 試驗結(jié)果與分析

4.1 葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖1可得，葡萄糖濃度作為縱坐標(biāo)，吸光度作為橫坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為y=0.0244x-0.00006，R2=0.9767.由回歸分析結(jié)果表明，該方法線性良好.其中：Y-葡萄糖含量，g/L；X-485 nm處的吸光度；多糖的收率按照以下公式計算：

(1)

式中：η—小米多糖的收率，mg/g；V—粗多糖溶解定容后總體積，L；M—小米質(zhì)量，g.

4.2 單因素試驗

4.2.1 NaOH濃度對多糖提取的影響

取5g干燥好的小米顆粒，放入80℃恒溫水浴，提取1.0h，按液料比20:1,分別加入0.4moL/L,0.6mol/L,0.8mol/L,1.0mol/L,1.2mol/L的堿液，進行五次試驗，測得小米多糖的含量然后計算出小米多糖的收率，結(jié)果見表1.

表1 堿液濃度對多糖收率的影響

由試驗結(jié)果得出：堿液濃度為零時相當(dāng)于水提，堿提較水提收率明顯提高，隨堿液濃度增大多糖收率明顯提高，當(dāng)堿液濃度達到0.6mol/L時多糖收率提高緩慢，而后堿液濃度增大到0.8mol/L后多糖收率開始明顯下降.這由于堿促進多糖從細胞中溶出，提高多糖收率，但是過高的堿液濃度會發(fā)生堿催化下的多糖水解，使多糖收率下降，因此堿液濃度為0.8mol/L時較為合適.

4.2.2 提取溫度對多糖提取的影響

取5g干燥好的小米顆粒，按料液比20：1加入定量的水，按照提取時間提取1.5h，將燒杯放入設(shè)定溫度為60℃,70℃,80℃,90℃,100℃的恒溫水浴鍋中，分別進行五次試驗，測得小米多糖的含量然后計算出小米多糖的收率，結(jié)果見表2.

表2 提取溫度對多糖收率的影響

由試驗結(jié)果得出：多糖的收率隨提取溫度的升高而先升高后下降，在提取溫度80℃附近達到最高.這是因為隨溫度升高在提取劑中的溶解性能即溶解度提高，溶液的黏度降低，傳遞阻力減小，顆粒向溶液傳遞的速度也加快，表現(xiàn)出多糖收率的提高；但溫度太高，多糖降解和變型的量也會增大.

4.2.3 料液比對多糖提取的影響

取5g干燥好的小米顆粒，放入80℃恒溫水浴，提取1.5h，堿液濃度為0.8mol/L,按液料比10:1,15:1，20:1,25:1,30:1,分別加入定量的水，分別進行五次試驗，測得小米多糖的含量然后計算出小米多糖的收率，結(jié)果見表3.

表3 料液比對多糖收率的影響

由試驗結(jié)果得出：多糖收率隨料液比升高而先升高后下降，對料液的選擇，若加水太少則會導(dǎo)致提取不徹底；若加水太多，則會降低提取液的固形物含量，使得不利于分離，從試驗可以看出在20:1附近達到最高值.

4.2.4 提取時間對多糖提取的影響

取5g干燥好的小米顆粒，按最優(yōu)液料比20:1加入定量的水，將燒杯放入設(shè)定溫度為80℃的恒溫水浴中，堿液濃度為0.8mol/L,提取0.5h,1.0h,1.5h,2.0h,2.5h,分別進行五次試驗，測得小米多糖的含量然后計算出小米多糖的收率，結(jié)果見表4.

表4 提取時間對多糖收率的影響

由試驗結(jié)果得出：隨著時間增長收率呈增長趨勢，繼續(xù)延長提取時間，有效率達到最高后收率趨于平緩，綜合考慮選用1.0h最佳.

4.3 正交設(shè)計試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)乃?，進行正交試驗根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇L9(34)正交試驗以確定各主要因素的最佳組合，進行正交試驗，所采用正交試驗的表頭見表5，正交試驗小米多糖提取收率見表6.通過極差分析得出最合適的試驗條件.

表5 小米多糖提取試驗參數(shù)研究的水平表

表6 小米多糖提取試驗參數(shù)研究的試驗方案表

由試驗結(jié)果可得：影響多糖收率的強弱順序依次是料液比>提取溫度>堿液濃度>提取時間.當(dāng)堿液濃度0.8mol/L、提取溫度80℃、提取時間1.0h和料液比20：1時，多糖提取收率有一定的提高，這種處理方法使其具有良好的提取效果.

5 結(jié) 論

研究發(fā)現(xiàn)，利用堿液提取小米多糖與水提小米多糖相比，不僅提高了小米多糖收率，還縮短了提取時間.堿提小米多糖的影響因素依次為料液比>提取溫度>堿液濃度>提取時間.堿液提取小米多糖的最佳條件組合為堿液濃度0.8mol/L，提取溫度80℃，液料比20.0:1提取時間1.0h,多糖收率為3.25mg/g.小米不同成熟期對多糖提取率的影響有待進一步研究.