超聲波輔助提取芝麻葉多糖工藝研究

羅建成，李杰，王東

（河南南陽理工學院生化學院，河南南陽473004）

超聲波輔助提取芝麻葉多糖工藝研究

羅建成，李杰，王東

（河南南陽理工學院生化學院，河南南陽473004）

采用加熱回流提取法和超聲波輔助提取法對芝麻葉多糖進行了提取。確定影響芝麻葉多糖得率的主次因素順序為料液比、提取時間、提取溫度。芝麻葉多糖回流提取工藝條件為：提取溫度90℃，提取時間120 min，料水比1∶20（g/mL）。在該條件下芝麻葉多糖的提取率為5.89%。而超聲波輔助提取最佳條件是超聲波功率600 W條件下處理時間30 min，在此條件下芝麻葉多糖提取率可達到7.56%。

芝麻葉多糖；回流提取；超聲波提取

芝麻葉，即芝麻的葉子。芝麻葉味苦、性平；具有滋養肝、腎、潤燥滑腸功能；能治療肝、頭眩、腎虛、病后脫發、津枯血燥、大便秘結等［1-2］。芝麻葉盛產于我國黃淮流域，以河南為最［3］。芝麻葉中活性成分有水溶性多糖、黃酮、蛋白質、脂肪、多酚等物質。目前，芝麻葉的研究多集中在黃酮類化合物方面［4］，對芝麻葉多糖提取方法研究報道少見。植物多糖常見提取方法主要有溶劑提取法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、酶法和超臨界流體萃取法等，為了達到較好的提取效果，一般要根據材料不同，選用不同的提取方法。本研究以新鮮的芝麻葉為材料，采用熱回流法、超聲波法輔助提取［5］芝麻葉多糖，對芝麻葉多糖的提取方法及其最佳提取條件進行研究，為芝麻葉多糖工業化提取提供實驗基礎。

1材料與方法

1.1材料

新鮮芝麻葉（產于河南南陽），葡萄糖標準品，苯酚（AR），濃硫酸（GR），石油醚（AR），無水乙醇（AR）。

1.2儀器

BS-210S電子天平：北京塞多利斯儀器系統有限公司；SZ-96自動純水蒸餾器：上海亞榮生化儀器廠；DHG-9146A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精密實驗設備有限公司；UV-1100型721分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；FW-100高速萬能粉碎器：北京中興偉業儀器有限公司；TDL-40B臺式離心機：上海安亭科學儀器廠；WD-941 SF數控超聲波清洗器：北京市六一儀器廠。

1.3方法

1.3.1原料預處理

取適量芝麻葉用蒸餾水洗凈，自然晾干，再用鼓風干燥箱進行烘干，用粉碎機粉碎成粉末，然后過篩（40目），在105℃下進行烘干40 min備用。芝麻葉粉在室溫下用石油醚浸泡脫脂15 h以上，干燥后得脫脂樣品。

1.3.2回流提取法［6］

準確稱取5.0 g經預處理的芝麻葉，加入20倍量的水，搖勻后置于恒溫水浴鍋，于100℃下回流提取2 h，趁熱過濾，冷卻后吸取一定量的提取液，緩緩加入適量95%乙醇醇析，在冰箱中放置12 h，離心取沉淀，60℃真空干燥得芝麻葉粗多糖，然后溶解定容，測定其吸光度，計算其提取率。

1.3.3芝麻葉多糖含量和提取率的測定

采用苯酚-硫酸法測定［7］。

1.3.4標準曲線的繪制

精密吸取葡萄糖供試液：0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別置于10 mL的刻度試管中，再分別加水補至2.0 mL，加入5%的苯酚溶液1.0 mL，再迅速加入濃硫酸5.0mL，混勻，置于40℃的水浴中加熱30min，取出，于室溫冷卻10 min。以加入葡萄糖供試液0.0 mL組作為空白對照，于波長490 nm處測定吸光度。以吸光度A為縱坐標，每1毫升溶液中所含的葡萄糖量為橫坐標繪制標準曲線，并計算其回歸方程。所得的標準曲線以及回歸方程和相關參數。

1.3.5提取率的測定

按照下面的公式計算出各樣品中多糖的提取率：

式中：25為稀釋倍數；C為定容后粗多糖提取液濃度，（mg/L）；V為粗多糖提取液的體積，mL；W為芝麻葉的質量，g；1 000為g轉為mg。

2結果

2.1標準曲線

回歸標準曲線方程是：y=0.032 6x-0.009 5，R2= 0.999 4，見圖1。

圖1　葡萄糖標準曲線Fig.1Glucose standard curve

2.2芝麻葉多糖回流提取工藝優化

2.2.1單因素試驗

2.2.1.1提取溫度對芝麻葉多糖提取率的影響

選擇料液比1∶20（g/mL），分別在60、70、80、90、100℃5個不同溫度下提取120 min，4 000 r/min條件下離心10 min，測量上清液體積，吸取上清液10 mL，加入40 mL、95%乙醇靜置10 h，離心，取沉淀干燥，按樣品測定步驟進行，結果如圖2。

由圖2、表1可見，提取溫度對多糖提取率有顯著影響，提取溫度為60℃～80℃時，隨著溫度的升高，芝麻葉多糖得率逐漸增大；提取溫度高于80℃時，多糖得率的增加量已不顯著，并且趨于平穩現象，微微下降；這可能是高溫會導致多糖降解，長時間浸提條件下可能會影響多糖活性，使多糖得率下降，所以提取溫度不宜過高。

圖2　不同溫度對提取效果的影響Fig.2The effects of different temperature on the extraction

表1　提取溫度對提取率影響的方差分析Table 1Extraction temperature influence on the extraction yield of anova table

2.2.1.2提取時間對芝麻葉多糖提取率的影響

選擇提取時間為30、60、90、120、150 min，料液比1∶20（g/mL），提取溫度為80℃，然后4 000 r/min條件下離心10 min，測量上清液體積，吸取上清液10 mL，加入40 mL 95%乙醇靜置10 h，離心，取沉淀干燥，按樣品測定步驟進行，結果如圖3。

圖3　不同時間對提取效果的影響Fig.3Different time on the extraction effect

表2　提取時間對提取率影響的方差分析Table 2Extraction temperature influence on the extraction yield of anova table

由圖3和表2可知提取時間對提取率影響顯著，在30 min～120 min芝麻葉多糖得率增加；當增大到120 min以后時，多糖得率趨于平穩，說明此時間段溶液濃度差變小，芝麻葉多糖已經基本上達到溶解平衡狀態。

2.2.1.3料液比對芝麻葉多糖提取率的影響

提取溫度為80℃，時間120 min，料液比分別為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 g/mL，4 000 r/min條件下離心10 min，測量上清液體積，吸取上清液10 mL，加入40 mL 95%乙醇靜置10 h，離心，取沉淀干燥，按樣品測定步驟進行，結果如圖4。

圖4　不同料液比對提取效果的影響Fig.4Different solid-liquid ratio on the extraction effect

表3　料液比對提取率影響的方差分析表Table 3Solid-liquid ratio on extraction yield of anova table

由圖4可知料液比對多糖提取極為顯著，在料液比超過1∶20（g/mL），多糖得率增長很少，而且加水量增加會大大增加濃縮的負擔，能量消耗比較大，因此，料液比以1∶15、1∶20和1∶25進行正交試驗。

2.2.2正交試驗結果

在單因素試驗的基礎上，按照正交試驗法進行芝麻葉多糖水提取工藝的優化。主要影響因素有：料液比（A）、浸提時間（B）、浸提溫度（C）。采用L9（34）進行正交試驗，以粗多糖提取率為評價指標對水提取工藝進行優化。

表4　芝麻葉多糖提取的正交試驗因素水平表Table 4Factors and levels of orthogonal test forpolysaccharides extraction from sesame leaves

表5　芝麻葉多糖提取工藝優化的正交試驗結果Table 5Orthogonal experiment result for the extraction of polysaccharides from sesame leaves

從表5可知，3種因素對芝麻葉中多糖提取的影響程度順序為A（料液比）＞C（提取時間）＞B（提取溫度），料液比對提取效果影響最大。

表6　正交實驗結果數據方差分析表Table 6Orthogonal experimental resultsdata analysis of variance table

由表6可知：3個因素對多糖提取的影響只有料液比是顯著的，因此，在進行芝麻葉多糖的提取時，要對料液比加以嚴格控制。由表5可確定，最佳的實驗組合為，即最佳工藝條件為：料液比為1∶20（g/mL），提取溫度90℃，提取時間120 min，此時多糖的提取率是5.89%。

2.3芝麻葉多糖超聲波輔助提取試驗結果

芝麻葉多糖超聲波輔助提取試驗是在水提法最優工藝條件的基礎上探討超聲波輔助處理超聲波功率、處理時間對提取效果的影響。分別準確稱取4組，每組4份，每份5.0 g芝麻葉粉末，以水作為提取溶劑設計實驗如表7。

表7　超聲波功率、處理時間對提取效果的影響Table 7Different ultrasonic power processing time measured by the results

表7表明：超聲波輔助提取與加熱回流提取法相比，可以一定程度提高芝麻葉多糖的提取率。隨著超聲波功率增大、處理時間增長，芝麻葉多糖得率逐漸增大，但當超聲波功率超過600 W，處理時間超過30 min后芝麻葉多糖得率增加比較緩慢，可能是在這個條件下能夠提取的多糖大多已經溶出，再增大功率、增加處理時間效果也不太明顯，并且增加了成本。因此綜合時間、成本等因素，最佳工藝為超聲波功率600 W條件下處理時間30 min，在此條件下芝麻葉多糖提取率可達到7.56%。

3結論

芝麻葉多糖的提取通過單因素試驗和正交試驗，確定了芝麻葉多糖回流提取工藝條件為：提取溫度90℃，提取時間120 min，料水比1∶20（g/mL）。在該條件下芝麻葉多糖的提取率為5.89%。而超聲波輔助提取最佳條件是超聲波功率600 W條件下處理時間30 min，在此條件下芝麻葉多糖提取率可達到7.56%。

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［3］周國儀，舒靜，黃澤元.響應面法優化超聲提取芝麻葉黃酮的研究［J］.食品與機械，2007，23（3）:77-80，118

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［5］李小平.紅棗多糖提取工藝研究及其生物功能初探［D］.西安:陜西師范大學，2004

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Study on Sesame Leaves Polysaccharides Extraction with Ultrasonic

LUO Jian-cheng，LI Jie，WANG Dong
（College of Biological and Chemical Engineering of Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004，Henan，China）

Heating reflux extraction methord and ultrasonic assisted extraction methord were adopted to extract sesame leaf polysaccharid.The primary and secondary factor sequence which have influence on the sesame leaf polysaccharid yield were determined as follows：ratio of material to solvent，extraction time，extraction temperature.The reflux extractiontechnology conditions of sesame leaf polysaccharid were such as follows：extraction temperature 90℃，extraction time 120 minutes，retio of material to solvent 1∶20 mL/g，the sesame leaf polysaccharid extraction yield could reach 5.89%under these conditions.The optimum extraction conditions of ultrasonic assisted were ultrasonic processing 30 minutes under 600 W power，the sesame leaf polysaccharid extraction yield could reach 7.56%under these conditions.

sesame leaf polysaccharide；conventional reflux extraction；ultrasonic extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.16.014

2015-01-09

羅建成（1965—），男（漢），副教授，碩士，研究方向：生物技術。