亞臨界水提取南瓜皮多糖工藝優(yōu)化及其抗氧化能力

刁山山，張雨，馮浩，馬菁雯，韓蕈澤，王祎茗，姜園雪，3，趙婧，3*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部果蔬加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市食品非熱加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.四川成都中農(nóng)大現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院，四川 成都 611400）

南瓜（CucurbitamoschataDuchesne）是葫蘆科南瓜屬一年生蔓生草本植物，在世界各地均有廣泛種植。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織2021年公布的數(shù)據(jù)顯示，全世界南瓜種植面積超過(guò)153 億m2，產(chǎn)量已超過(guò)2 290 萬(wàn)t[1]。南瓜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含淀粉、脂肪、還原糖、維生素、氨基酸、胡蘿卜素、黃酮和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分[2]。南瓜皮是南瓜加工的廢棄物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其中富含多糖、黃色素、胡蘿卜素等功能性物質(zhì)[3-5]，但其利用率低，易造成資源大量浪費(fèi)和環(huán)境污染[6]。

南瓜皮中含有豐富的碳水化合物，而南瓜皮多糖具有良好的抗氧化、抗疲勞等功效[7-8]。南瓜皮多糖的常用提取方法有熱水浸提、超聲波輔助提取、微波輔助提取、離子交換法和酶法提取等[6-8]，但這些方法存在提取效率低和耗能高等問(wèn)題。亞臨界水指在一定壓力條件下，將水加熱至100～374 ℃范圍內(nèi)，水體仍然保持液態(tài)，隨著溫度升高，水分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，水的介電常數(shù)迅速降低，水極性逐漸由強(qiáng)極性變?yōu)榉菢O性，從而通過(guò)改變壓力和溫度選擇性提取極性不同的化合物[9-10]，是一種高效低耗能的綠色提取技術(shù)。升高壓力可以促使水滲透到基質(zhì)中加快提取，同時(shí)，高溫會(huì)破壞多糖和固體基質(zhì)間的氫鍵，促進(jìn)多糖溶出，加快提取[11]。此外，亞臨界水對(duì)分子結(jié)構(gòu)具有修飾和改性作用，可以提高多糖的生物活性[12]。該技術(shù)具有環(huán)境友好、高提取率、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于多糖工業(yè)化生產(chǎn)[13]。本研究擬優(yōu)化亞臨界水提取南瓜皮多糖的工藝，并對(duì)南瓜皮多糖的理化性質(zhì)進(jìn)行探究，旨在為廢棄南瓜皮的開(kāi)發(fā)利用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南瓜皮（廣蜜1 號(hào)）：廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

無(wú)水乙醇：北京藍(lán)弋化工產(chǎn)品有限責(zé)任公司；D-葡萄糖、咔唑、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl radical，DPPH）、硝基苯基-β-D-吡喃半乳糖苷、α-淀粉酶（10.48 U/mg）、α-葡萄糖苷酶（40.60 U/mg）：北京索萊寶科技公司；D-半乳糖醛酸、巖藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、果糖、核糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度均≥98%）：上海源葉生物科技有限公司；濃硫酸、苯酚、三氯甲烷、正丁醇、H2O2：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

YZPR-500 型高壓反應(yīng)釜：上海巖征實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；JR-200 型高速多功能粉碎機(jī)：永康市云達(dá)機(jī)械設(shè)備廠；LGJ-25C 型冷凍干燥機(jī)：北京四環(huán)福瑞科儀科技發(fā)展有限公司；CF16RXⅡ型離心機(jī)：日本日立有限公司；HJ-4A 型磁力攪拌器：常州邁科諾儀器有限公司；UVmini-1240 型分光光度計(jì)、LC-10A 型高效凝膠滲透色譜儀：日本島津科學(xué)儀器公司；Nicolet iN10-iZ10 型傅里葉變換紅外光譜儀、ICS5000 型高效液相色譜儀：美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.3 亞臨界水法提取南瓜皮多糖

1.3.1 南瓜皮制粉

新鮮南瓜取皮，冷凍干燥后用粉碎機(jī)打成粉末，過(guò)100 目篩，4 ℃儲(chǔ)藏備用。

1.3.2 高壓反應(yīng)釜處理

選定料液比（g/mL），用高溫玻璃杯盛裝，用氮?dú)馄拷o高壓反應(yīng)釜加壓，設(shè)定好反應(yīng)溫度以及轉(zhuǎn)子速度后開(kāi)始反應(yīng)。

1.3.3 提取工藝流程

將高壓反應(yīng)釜處理所得溶液冷卻后倒入離心瓶?jī)?nèi)，10 000×g離心15 min，收集上清液并使用Sevage試劑[氯仿∶正丁醇=1∶3（體積比）]去除蛋白，濃縮后加入無(wú)水乙醇進(jìn)行醇沉（80%乙醇終濃度），4 ℃條件下靜置12 h。之后在10 000 ×g下離心15 min，收集沉淀，加少量水用磁力攪拌器溶解，將溶液倒入透析袋（3 500 Da）中，4 ℃條件下持續(xù)透析3 d，每8 h 換1 次水。透析結(jié)束后用凍干機(jī)將多糖溶液冷凍干燥，得到固體南瓜皮多糖，收集南瓜皮多糖并稱量計(jì)算得率。南瓜皮多糖得率（W，%）計(jì)算公式如下。

式中：m為固體南瓜皮多糖質(zhì)量，mg；M為南瓜皮質(zhì)量，mg。

1.4 優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn)

以冷凍干燥所得的南瓜皮粉為原料，分別考察亞臨界水提取溫度（100、120、140、160、180 ℃）、提取時(shí)間（4、6、8、10、12 min）、提取壓力（1、3、5、7、9 MPa）和料液比[1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（g/mL）]對(duì)南瓜皮多糖得率的影響。

1.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由于料液比對(duì)南瓜皮提取率影響較小，因此選取提取溫度、提取時(shí)間和提取壓力為自變量，以南瓜皮多糖得率為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments

1.5 南瓜皮多糖成分測(cè)定分析

1.5.1 基本成分測(cè)定

對(duì)于分離得到的南瓜皮粗多糖進(jìn)行化學(xué)組分分析。采用苯酚-硫酸法測(cè)定總糖含量[14]；采用硫酸-咔唑法測(cè)定糖醛酸含量[15]；采用Lowry 法測(cè)定蛋白質(zhì)含量[16]；采用福林酚比色法測(cè)定總酚含量[17]。

1.5.2 紅外光譜檢測(cè)

采用KBr 壓片法對(duì)南瓜皮多糖進(jìn)行紅外光譜分析。將KBr 粉末在烘箱中烘至恒重。取2 mg 經(jīng)冷凍干燥的南瓜皮多糖樣品，與干燥的KBr 粉末混合，在瑪瑙研缽中研磨均勻，所得粉末用壓片機(jī)壓成薄片。將空白的KBr 薄片通過(guò)傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行背景掃描，再將含有多糖樣品的KBr 薄片進(jìn)行紅外光譜掃描，掃描波長(zhǎng)范圍為4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描64 次。

1.6 分子量測(cè)定

使用配備BRT105-104-102 色譜柱（8.0 mm×30.0 cm）和折射率檢測(cè)器的高效凝膠滲透色譜儀測(cè)定多糖的分子量[18]。制備葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（5.0、11.6、23.8、48.6、80.9、148.0、273.0、409.8、667.8 kDa）和南瓜皮多糖樣品（5 mg/mL）。上清液在10 000×g下離心10 min，離心后濃縮上清液，經(jīng)0.22 μm 微孔膜過(guò)濾。在40 ℃下，以0.8 mL/min 的流速注入樣品（20 μL），流動(dòng)相為NaCl 溶液（0.05 mol/L）。

1.7 單糖組成測(cè)定

精密稱量5 mg 樣品置于安瓿瓶中，加入3 mol/L的三氟乙酸2 mL，120 ℃水解3 h。準(zhǔn)確吸取酸水解溶液轉(zhuǎn)移至管中氮吹吹干，加入5 mL 水并渦旋混勻，吸取50 μL 處理液，加入950 μL 去離子水，12 000×g下離心5 min，取上清液（5 μL）進(jìn)行高效液相色譜分析，色譜柱為DionexCarbopacTMPA20（3.0 mm×150 mm），并與電化學(xué)檢測(cè)器連接。流動(dòng)相分別為H2O 和15 mmol/L NaOH，流速為0.3 mL/min，柱溫為30 ℃。以巖藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、果糖、核糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸為標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照分析[19]。

1.8 理化性質(zhì)的測(cè)定

1.8.1 DPPH 自由基清除能力測(cè)定

根據(jù)Zhang 等[20]的方法測(cè)定南瓜皮多糖樣品的DPPH 自由基清除能力，并稍作修改。取8 mg DPPH 用少量無(wú)水乙醇溶解后，轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中定容，即得到濃度為0.2 mmol/L 的DPPH-乙醇溶液。取2 mL不同濃度南瓜皮多糖溶液（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL），加入2 mL DPPH-乙醇溶液，混勻，避光反應(yīng)30 min 后在波長(zhǎng)517 nm 處測(cè)吸光度A1；以蒸餾水替代多糖溶液作空白組，測(cè)定其吸光度A0；以無(wú)水乙醇溶液替代DPPH-乙醇溶液作對(duì)照，測(cè)定其吸光度A2。同樣的方法以抗壞血酸（VC）作為陽(yáng)性對(duì)照。DPPH 自由基清除率（M，%）的計(jì)算公式如下。

M=[1-（A1-A2）/A0]×100

1.8.2 羥基自由基清除能力測(cè)定

根據(jù)Sun 等[21]的方法測(cè)定南瓜皮多糖樣品的羥基自由基清除能力，并稍作修改。取1 mL 蒸餾水，依次加入9 mmol/L 硫酸亞鐵1 mL，9 mmol/L 水楊酸-乙醇溶液3 mL，最后加入1 mL 8.8 mmol/L 的H2O2啟動(dòng)反應(yīng)。室溫下反應(yīng)30 min，在波長(zhǎng)510 nm 處測(cè)定其吸光度A0；取不同濃度的南瓜皮多糖溶液（0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mg/mL）1 mL 替代蒸餾水，測(cè)定吸光度A1；用無(wú)水乙醇替代水楊酸-乙醇溶液，測(cè)定其吸光度A2。同樣的方法以抗壞血酸（VC）作為陽(yáng)性對(duì)照。羥基自由基清除率（N，%）的計(jì)算公式如下。

N＝[1-（A1-A2）/A0]×100

1.8.3 α-葡萄糖苷酶抑制能力測(cè)定

參考Yue 等[22]的方法并稍作修改，取1.0 mL 不同濃度的多糖溶液（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL），分別加入0.2 mL α-葡萄糖苷酶溶液（酶活為3.75 U/mL）和0.2 mL 對(duì)硝基苯基-β-D-吡喃半乳糖苷溶液（6 mmol/L），在37 ℃條件下水浴加熱30 min，再加入6.0 mL 碳酸鈉溶液（0.1 mol/L）終止反應(yīng)并冷卻至室溫。在400 nm處測(cè)得吸光度A1；用磷酸鹽緩沖液替換南瓜皮多糖溶液測(cè)得吸光度A2；將酶溶液替換為PBS 緩沖液，測(cè)得吸光度A3；樣品溶液與酶溶液均替換為PBS 緩沖液，測(cè)得吸光度A4。同樣的方法以阿卡波糖作陽(yáng)性對(duì)照，所有溶劑使用PBS 緩沖液（0.1 mol/L，pH7.0）。α-葡萄糖苷酶抑制率（X，%）的計(jì)算公式如下。

X=[1-（A1-A3）/（A2-A4）]×100

1.8.4 α-淀粉酶抑制能力測(cè)定

采用李東文等[23]的方法并略作修改，取1.0 mL 不同濃度的多糖溶液（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL），加入0.3 mL α-淀粉酶溶液（酶活為6 U/mL）和0.4 mL 1%可溶性淀粉溶液，在37 ℃條件下水浴加熱5 min，加入1 mL 3，5-二硝基水楊酸溶液顯色，立即在沸水浴中反應(yīng)10 min。冷卻至室溫后，在540 nm 處測(cè)得吸光度A1；用磷酸鹽緩沖液替換南瓜皮多糖溶液測(cè)得吸光度A2；將酶溶液替換為PBS 緩沖液，測(cè)得吸光度A3；樣品溶液與酶溶液都替換為PBS 緩沖液，測(cè)得吸光度A4。同樣的方法以阿卡波糖作陽(yáng)性對(duì)照，所有溶劑使用PBS緩沖液（0.1 mol/L，pH7.0）。α-淀粉酶抑制率（Y，%）的計(jì)算公式如下。

Y=[1-（A1-A3）/（A2-A4）]×100

1.9 數(shù)據(jù)處理

使用IBM SPSS 20.0.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用origin 2019b 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用Design-Expert.V 8.0.6.1 軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 提取溫度對(duì)南瓜皮多糖得率的影響

提取溫度對(duì)南瓜皮多糖得率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 亞臨界水提取溫度對(duì)南瓜皮多糖得率的影響Fig.1 Effect of subcritical water extraction temperature on the yield of pumpkin peel polysaccharide

由圖1 可知，隨著提取溫度升高，南瓜皮多糖得率逐漸增加，當(dāng)超過(guò)160 ℃后，得率顯著下降。溫度升高會(huì)加快溶劑分子和溶質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)、促進(jìn)擴(kuò)散，有利于提高提取率，而溫度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致多糖降解，同時(shí)生成一些有害物質(zhì)[20]，低溫則不能有效地將多糖提出。而在140 ℃時(shí)，雖略低于160 ℃時(shí)的提取率，但沒(méi)有顯著性差異且耗能更低。因此，最佳提取溫度為140 ℃，此時(shí)提取率為21.73%。

2.1.2 提取時(shí)間對(duì)南瓜皮多糖得率的影響

提取時(shí)間對(duì)南瓜皮多糖得率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 亞臨界水提取時(shí)間對(duì)南瓜皮多糖得率的影響Fig.2 Effect of subcritical water extraction time on the yield of pumpkin peel polysaccharide

由圖2 可知，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，南瓜皮多糖得率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。提取時(shí)間為8 min 時(shí)，南瓜皮多糖得率最高，達(dá)到27.30%。從南瓜皮中提取多糖是固液提取，充足的提取時(shí)間能保證固液相充分接觸，使溶劑滲入到細(xì)胞中，有利于傳質(zhì)過(guò)程，而時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)使得多糖由于熱不穩(wěn)定性而降解[20]。因此，最佳提取時(shí)間為8 min。

2.1.3 提取壓力對(duì)南瓜皮多糖得率的影響

提取壓力對(duì)南瓜皮多糖得率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 亞臨界水提取壓力對(duì)南瓜皮多糖得率的影響Fig.3 Effect of subcritical water extraction pressure on the yield of pumpkin peel polysaccharide

由圖3 可知，隨著提取壓力升高，南瓜皮多糖得率呈先上升后下降得趨勢(shì)。結(jié)果表明，提取壓力在5 MPa時(shí)，南瓜皮多糖得率最高。主要原因是壓力能夠促進(jìn)溶劑滲入細(xì)胞，有利于傳質(zhì)過(guò)程，升高壓力會(huì)加快溶劑滲入，相同時(shí)間下提取率更高。而壓力過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致多糖鏈斷裂使多糖發(fā)生降解[24]。因此，選擇提取壓力為5 MPa，此時(shí)的提取率為29.70%。

2.1.4 料液比對(duì)南瓜皮多糖得率的影響

料液比對(duì)南瓜皮多糖得率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 料液比對(duì)南瓜皮多糖得率的影響Fig.4 Effect of solid-to-liquid ratio on the yield of pumpkin peel polysaccharide

由圖4 可知，隨著反應(yīng)溶液體積的變化，南瓜皮多糖得率在料液比為1∶40（g/mL）時(shí)最高為27.31%。溶液體積的變化可以影響固液相是否充分結(jié)合，從而影響南瓜皮多糖的得率。當(dāng)固相原料過(guò)多時(shí)，導(dǎo)致固液相混合不均勻，無(wú)法充分接觸，導(dǎo)致南瓜皮多糖不能被充分提取出來(lái)。而當(dāng)固相原料過(guò)少時(shí)，使得提取液中南瓜皮多糖濃度較低，后續(xù)試驗(yàn)過(guò)程中損失增加，最終使得南瓜皮多糖得率下降[24]。因此，最佳料液比為1∶40（g/mL）。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)分析

響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Response surface optimization results

以南瓜皮多糖得率為因變量，以提取溫度、時(shí)間和壓力3 個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多元回歸擬合，結(jié)果見(jiàn)表3，得到方程：Y=29.80-0.15A+0.14B+0.37C+0.47AB-0.31AC+0.075BC-0.69A2-1.11B2-1.17C2。

表3 響應(yīng)面二次模型的變量回歸分析Table 3 Quadratic regression model of response surface experiment results

由表3 可知，方程F值為23.03，P值為0.000 2，模型顯著，相關(guān)系數(shù)R2=0.967 3，表明方程與實(shí)際試驗(yàn)擬合性好，可以有效地反映不同提取方法對(duì)南瓜皮多糖得率的影響。

由表3 可知，因素影響大小順序?yàn)樘崛毫Γ咎崛囟龋咎崛r(shí)間，因此預(yù)測(cè)最佳提取條件為提取溫度為137.39 ℃、提取時(shí)間為8.08 min、提取壓力為5.35 MPa，此時(shí)的南瓜皮多糖得率為29.846 3%。

根據(jù)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)得到的最佳提取工藝條件提取南瓜皮多糖，并進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，其得率為（29.85±0.13）%，與預(yù)測(cè)值（29.846 3%）接近。因此，采用此條件提取得到的南瓜皮得率較高。此外，亞臨界水提取南瓜皮多糖與傳統(tǒng)水提（3.52%）、超聲波輔助提?。?.43%）、微波輔助提?。?.52%）、離子交換法（18.57%）、酶法（16.30%）、超聲波輔助半纖維素酶法（11.21%）和微波輻射提取法（16.90%）提取南瓜皮多糖相比，提取率顯著提高，這可能是由于其高溫高壓條件，能夠更好地將多糖從南瓜皮中提取出來(lái)[6，25-29]。

2.3 南瓜皮多糖主要化學(xué)組分分析

在上述優(yōu)化條件下制得南瓜皮多糖，并測(cè)定其主要化學(xué)組分。亞臨界水提取南瓜皮多糖凍干樣品中總糖含量為58.00%，糖醛酸含量為17.41%，蛋白質(zhì)含量為2.01%，總酚含量為0.63%。

2.4 紅外光譜分析

南瓜皮多糖的紅外光譜見(jiàn)圖5。

圖5 南瓜皮與南瓜皮多糖的紅外光譜圖Fig.5 FTIR spectra of pumpkin peel and pumpkin peel polysaccharide

從圖5 中可以看出，南瓜皮多糖在3 397 cm-1處出現(xiàn)寬吸收峰，是—OH 的伸縮振動(dòng)，由于多糖分子中有許多羥基，分子內(nèi)和分子間氫鍵的形成使該處的峰特別寬，這是多糖物質(zhì)的典型特征之一；在2 929 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰為C—H 鍵的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)；在1 643 cm-1出現(xiàn)的吸收峰該分子中的羰基C＝O 的伸縮振動(dòng)，證實(shí)了南瓜皮多糖中糖醛酸的存在；在1 417 cm-1出現(xiàn)的吸收峰是C—H 變角振動(dòng)；在1154、1081、1024cm-1出現(xiàn)的吸收峰是醚鍵C—O—C 伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的，表明南瓜皮多糖中的糖環(huán)為吡喃糖環(huán)[1-2]。

2.5 南瓜皮多糖的分子量分析

南瓜皮多糖的高效凝膠滲透色譜圖見(jiàn)圖6。

圖6 南瓜皮多糖的高效凝膠滲透色譜圖Fig.6 High performance gel permeation chromatogram of pumpkin peel polysaccharide

根據(jù)不同分子量葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品得到相關(guān)方程為Y=-0.176 9X+11.335，R2=0.998 2，其中Y表示多糖標(biāo)準(zhǔn)品的已知相對(duì)分子量對(duì)數(shù)，X表示色譜圖上的保留時(shí)間。由圖6 可知，南瓜皮多糖的出鋒時(shí)間為38.769 min。將其帶入回歸方程，得到南瓜皮多糖對(duì)應(yīng)的分子量為29.975 kDa。與其他提取方法相比，亞臨界水提取得到的南瓜皮多糖分子量顯著降低，這可能是由于高溫高壓的提取環(huán)境導(dǎo)致部分糖苷鍵斷裂，使得多糖具有較低的分子量[8]。

2.6 南瓜皮多糖的單糖組成分析

單糖標(biāo)準(zhǔn)品高效液相色譜圖見(jiàn)圖7。

圖7 單糖標(biāo)準(zhǔn)品高效液相色譜圖Fig.7 HPLC chromatogram of monosaccharide standards

南瓜皮多糖的單糖組成高效液相色譜圖見(jiàn)圖8。

圖8 南瓜皮多糖的單糖組成高效液相色譜圖Fig.8 HPLC chromatogram of the monosaccharide composition of pumpkin peel polysaccharide

由圖8 可知，通過(guò)比較保留時(shí)間鑒定南瓜皮多糖的單糖組成主要由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和葡萄糖醛酸組成，是一種酸性雜多糖，且葡萄糖占比最大。其中，阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸之間摩爾質(zhì)量比為1∶1.053∶50.579∶1.579。

2.7 南瓜皮多糖的抗氧化能力分析

2.7.1 南瓜皮多糖對(duì)DPPH 自由基的清除能力

南瓜皮多糖對(duì)DPPH 自由基的清除能力見(jiàn)圖9。

圖9 南瓜皮多糖對(duì)DPPH 自由基清除率的影響Fig.9 Scavenging rate of pumpkin peel polysaccharide on DPPH free radicals

由圖9 可以看出，南瓜皮多糖對(duì)DPPH 自由基有一定的清除作用。隨著南瓜皮多糖溶液濃度的增大，多糖對(duì)DPPH 自由基的清除作用也在不斷增強(qiáng)，呈現(xiàn)一定的劑量效應(yīng)關(guān)系。當(dāng)南瓜皮多糖濃度達(dá)到5 mg/mL時(shí)，DPPH 自由基的清除率達(dá)到73.89%。亞臨界水處理降低了南瓜皮多糖的抗氧化能力，這可能與亞臨界水提取過(guò)程的高溫高壓環(huán)境對(duì)多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)的影響有關(guān)[8]。

2.7.2 南瓜皮多糖對(duì)羥基自由基的清除能力

南瓜皮多糖對(duì)羥基自由基的清除能力見(jiàn)圖10。

圖10 南瓜皮多糖對(duì)羥基自由基清除率的影響Fig.10 Scavenging rate of pumpkin peel polysaccharide on hydroxyl free radicals

由圖10 可知，南瓜皮多糖對(duì)羥基自由基有一定的清除作用。隨著南瓜皮多糖溶液濃度的增加，其對(duì)羥基自由基的清除作用逐漸增強(qiáng)。當(dāng)南瓜皮多糖濃度達(dá)到2.0 mg/mL 時(shí)，羥基自由基清除率達(dá)到62.40%。

2.8 南瓜皮多糖的酶抑制能力分析

2.8.1 南瓜皮多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制能力

南瓜皮多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制能力見(jiàn)圖11。

圖11 南瓜皮多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制率的影響Fig.11 Inhibitory effect of pumpkin peel polysaccharide on αglucosidase

由圖11 可知，南瓜皮多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶有一定的抑制作用，并隨著南瓜皮多糖濃度的增加而增加。當(dāng)南瓜皮多糖濃度達(dá)到5 mg/mL 時(shí)，南瓜皮多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制率達(dá)到36.89%。

2.8.2 南瓜皮多糖對(duì)α-淀粉酶的抑制能力

南瓜皮多糖對(duì)α-淀粉酶的抑制能力見(jiàn)圖12。

圖12 南瓜皮多糖對(duì)α-淀粉酶抑制率的影響Fig.12 Inhibitory effect of pumpkin peel polysaccharide on αamylase

由圖12 可知，南瓜皮多糖對(duì)α-淀粉酶有一定的抑制作用，并隨著南瓜皮多糖濃度的增加而增加。當(dāng)南瓜皮多糖濃度達(dá)到5 mg/mL 時(shí)，α-淀粉酶的抑制率達(dá)到48.46%。當(dāng)南瓜皮多糖濃度大于4 mg/mL 時(shí)，α-淀粉酶的抑制率增長(zhǎng)緩慢。

3 結(jié)論

本文通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)優(yōu)化了亞臨界水提取南瓜皮多糖的最佳工藝條件，分析了南瓜皮多糖的主要化學(xué)成分及單糖組成，評(píng)價(jià)了其抗氧化能力和對(duì)α-淀粉酶與α-葡萄糖苷酶的抑制能力。結(jié)果表明，亞臨界水提取南瓜皮多糖的最佳工藝條件為提取溫度137.39 ℃、提取時(shí)間8.08 min、提取壓力5.35 MPa，此時(shí)的南瓜皮多糖得率為29.846 3%，遠(yuǎn)高于熱水浸提、超聲波輔助提取、微波輔助提取方法。亞臨界水提取南瓜皮多糖具有耗時(shí)短、成本低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效可行的提取新技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)南瓜皮多糖的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。南瓜皮多糖中總糖含量為58.00%，糖醛酸含量為17.41%，是一種酸性雜多糖。其單糖成分主要由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和葡萄糖醛酸組成，分子量為29.975 kDa。此外，南瓜皮多糖具有良好的抗氧化能力和對(duì)α-淀粉酶與α-葡萄糖苷酶的抑制能力，表明南瓜皮多糖作為功能性成分在食品領(lǐng)域具有極大的開(kāi)發(fā)潛力。