螺旋藻多糖酶解輔助超聲波提取工藝的優(yōu)化

王以斌 梁 強(qiáng) 何碧娟 黃 燦

摘要研究了螺旋藻多糖的酶解輔助超聲波提取工藝,并對(duì)其提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。在提取溫度60℃、液固比16倍、提取次數(shù)1次條件下,酶解輔助超聲波提取法最適工藝條件為:提取時(shí)間15min,超聲波功率200W,組合酶量為0.10g。酶解輔助超聲波提取具有迅速、節(jié)能、操作簡便、提取率高等優(yōu)點(diǎn),是一種較好的螺旋藻多糖提取的工藝。

關(guān)鍵詞螺旋藻;多糖;超聲波提取工藝

中圖分類號(hào)Q539文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)08-0234-02

螺旋藻(Spirulina)是一種多細(xì)胞絲狀藍(lán)藻,是藍(lán)藻門顫藻科的單細(xì)胞藻類。螺旋藻含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、葉綠素、β-胡蘿卜素及多糖類物質(zhì),具有較高營養(yǎng)價(jià)值及醫(yī)療保健功能,被世界糧農(nóng)組織(FAO)譽(yù)為21世紀(jì)人類最理想、最完美的食品[1]。目前,螺旋藻主要以干粉形式直接應(yīng)用于食品行業(yè)。

螺旋藻多糖是水溶性物質(zhì),對(duì)人體無毒,具有顯著的抗輻射、抗腫瘤、抗突變和免疫調(diào)節(jié)的功能,可用于防癌、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等方面。因此,在實(shí)踐應(yīng)用上發(fā)展前景廣闊。多糖物質(zhì)的糖基組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及他們的作用方式與其生物功能關(guān)系密切。該研究對(duì)酶解輔助超聲波提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,以期為大規(guī)模開發(fā)利用螺旋藻多糖提供基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料與設(shè)備

試驗(yàn)用螺旋藻為干粉狀藻體,可直接稱量加水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)儀器有精密電子天平、TU1800型可見紫外分光光度計(jì)、電熱恒溫振蕩水槽、低速離心機(jī)、JP300超聲波提取儀(可變換功率和時(shí)間)。

1.2分析方法

總糖測定采用苯酚—硫酸比色法[2],以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品;還原糖測定采用3、5—二硝基水楊酸比色法[3];多糖含量(%)=0.9×(總糖百分含量—還原糖百分含量),其中0.9是多糖的換算系數(shù)。

1.3單因素實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取螺旋藻干粉5.0g,放入圓底燒瓶,并加入蒸餾水混勻,在溫度60℃、液固比16倍、提取1次的條件下,按時(shí)間、超聲波功率和水解酶(果膠酶∶纖維素酶=1∶1)含量條件變化進(jìn)行超聲波提取,離心、沉淀(8 000rpm,10min),測上清液樣品的多糖含量。

(1)在提取功率為300W、組合酶含量0.1g條件下,時(shí)間設(shè)為5min、10min、15min、20min、25min。

(2)在提取時(shí)間為10min、組合酶含量0.1g條件下,功率設(shè)為100W、200W、300W、400W、500W、600W。

(3)在提取功率為300W、提取時(shí)間為10min條件下,組合酶含量設(shè)為0.1g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g。

1.4提取工藝條件的優(yōu)化

根據(jù)單因素對(duì)嗜冷菌生長及超氧化物歧化酶的影響結(jié)果,設(shè)計(jì)正交方案,優(yōu)化螺旋藻多糖酶解輔助超聲波提取的工藝條件。

1.5螺旋藻多糖的制備

提取上清液進(jìn)行濃縮,三氯乙酸法脫蛋白2次,5倍95%乙醇沉淀,丙酮洗滌,多級(jí)純化,真空干燥,稱量產(chǎn)品,得多糖提取率及含量。

2結(jié)果與討論

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1提取時(shí)間對(duì)螺旋藻多糖提取率的影響。由圖1可以看出,隨著時(shí)間的增加,螺旋藻多糖提取率相應(yīng)提高;提取5min后,螺旋藻多糖提取率相對(duì)較低,然后提取率迅速增加,當(dāng)提取超過10min后,多糖提取率的增加變緩,超聲波提取率隨時(shí)間增長變化不大。

2.1.2超聲波功率對(duì)螺旋藻多糖提取率的影響。由圖2可以看出,超聲波功率從100W增加到200W,螺旋藻多糖的提取率增加,然后隨著超聲波功率增加提取率略有下降。

2.1.3組合酶含量對(duì)螺旋藻多糖提取率的影響。由圖3可以看出,隨著組合酶的增加,螺旋藻多糖的提取率也有所增加,但當(dāng)組合酶含量大于1.0g后,螺旋藻多糖的提取率增加變緩。

2.2正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

為了比較時(shí)間、超聲波功率和水解酶含量這3個(gè)因素對(duì)螺旋藻多糖提取的影響程度,筆者運(yùn)用正交法來確定螺旋藻多糖的最適提取條件,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析見表1。根據(jù)R的數(shù)值可知,因素次序?yàn)锳>B>C。所以對(duì)螺旋藻多糖提取率的影響程度從大到小的排列為提取時(shí)間>超聲波功率>組合酶量,最優(yōu)組合為A3B2C2。正交優(yōu)化后的數(shù)據(jù)說明,組合酶量對(duì)提取率的影響較小;而提取時(shí)間愈長愈好;超聲波功率如果太高,有可能對(duì)螺旋藻多糖造成破壞,導(dǎo)致提取率下降,故200w的功率最佳。因此,超聲波輔助提取法最適工藝條件為:提取時(shí)間15min、超聲波功率200W、組合酶量為0.10g。

3結(jié)論

在提取溫度60℃、液固比16倍、提取次數(shù)1次條件下,超聲波輔助提取法最適工藝條件為:提取時(shí)間15min、超聲波功率200w、組合酶量為0.10g。組合酶輔助超聲波提取具有迅速、節(jié)能、操作簡便、提取率高等優(yōu)點(diǎn),是一種較好的螺旋藻多糖提取新工藝。但在使用超聲波提取過程中,多糖的提取率并不是隨著超聲波功率的增加而提高,功率過高反而會(huì)造成提取率的下降,這點(diǎn)在工業(yè)應(yīng)用上應(yīng)給予注意。

4參考文獻(xiàn)

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[3] 大連輕工業(yè)學(xué)院,華南理工學(xué)院,西北輕工業(yè)學(xué)院,等.食品分析[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1995.