螺旋藻多糖酶解輔助超聲波提取工藝的優化

王以斌 梁 強 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,并對其提取工藝條件進行優化。在提取溫度60℃、液固比16倍、提取次數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、節能、操作簡便、提取率高等優點,是一種較好的螺旋藻多糖提取的工藝。

關鍵詞螺旋藻;多糖;超聲波提取工藝

中圖分類號Q539文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)08-0234-02

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

螺旋藻多糖是水溶性物質,對人體無毒,具有顯著的抗輻射、抗腫瘤、抗突變和免疫調節的功能,可用于防癌、抗衰老、增強機體免疫力等方面。因此,在實踐應用上發展前景廣闊。多糖物質的糖基組成、化學結構以及他們的作用方式與其生物功能關系密切。該研究對酶解輔助超聲波提取工藝條件進行優化,以期為大規模開發利用螺旋藻多糖提供基礎。

1材料與方法

1.1材料與設備

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

1.2分析方法

總糖測定采用苯酚—硫酸比色法[2],以葡萄糖為標準品;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。

1.3單因素實驗

準確稱取螺旋藻干粉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,時間設為5min、10min、15min、20min、25min。

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

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

1.4提取工藝條件的優化

根據單因素對嗜冷菌生長及超氧化物歧化酶的影響結果,設計正交方案,優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,多級純化,真空干燥,稱量產品,得多糖提取率及含量。

2結果與討論

2.1單因素實驗

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

2.1.2超聲波功率對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正交優化實驗

為了比較時間、超聲波功率和水解酶含量這3個因素對螺旋藻多糖提取的影響程度,筆者運用正交法來確定螺旋藻多糖的最適提取條件,實驗設計及結果分析見表1。根據R的數值可知,因素次序為A>B>C。所以對螺旋藻多糖提取率的影響程度從大到小的排列為提取時間>超聲波功率>組合酶量,最優組合為A3B2C2。正交優化后的數據說明,組合酶量對提取率的影響較小;而提取時間愈長愈好;超聲波功率如果太高,有可能對螺旋藻多糖造成破壞,導致提取率下降,故200w的功率最佳。因此,超聲波輔助提取法最適工藝條件為:提取時間15min、超聲波功率200W、組合酶量為0.10g。

3結論

在提取溫度60℃、液固比16倍、提取次數1次條件下,超聲波輔助提取法最適工藝條件為:提取時間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、節能、操作簡便、提取率高等優點,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,功率過高反而會造成提取率的下降,這點在工業應用上應給予注意。

4參考文獻

[1] 侯建設,薛風照.螺旋藻的主要生理調節功能[J].食品研究與開發,2001,22(1):31-34.

[2] 魏紹云,齊慧玲,王繼倫,等.硫酸-苯酚法測定白及多糖[J].天津化工,2000(3):35-36.

[3] 大連輕工業學院,華南理工學院,西北輕工業學院,等.食品分析[M].北京:中國輕工業出版社,1995.