洋蔥多糖鈣的制備

張霞忠，鄧忠晶，許昌貴

(內(nèi)江師范學院化學化工學院，四川　內(nèi)江　641199)

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洋蔥多糖鈣的制備

張霞忠，鄧忠晶，許昌貴

(內(nèi)江師范學院化學化工學院，四川內(nèi)江641199)

采用熱水浸泡法提取洋蔥多糖；在堿性條件下，將洋蔥多糖水溶液與氯化鈣反應合成洋蔥多糖鈣。在pH、溫度、料液比、氯化鈣用量四個單因素實驗的基礎上，采用正交試驗優(yōu)化洋蔥多糖鈣合成工藝。結(jié)果表明，最佳工藝條件為：pH 8.5， 溫度 65 ℃，料液比 1:60，氯化鈣的用量 2.5 mL，該條件下洋蔥多糖鈣的合成率為60%。多糖鈣的絡合物作為補鈣劑對腸胃的刺激極小，無副作用，當其釋放鈣后，配體多糖還具有多方面的生活活性，對肌體有益，可被吸收利用。

洋蔥多糖；洋蔥多糖鈣配合物；合成

鈣是人體中必需的微量元素，體內(nèi)缺乏鈣時，會出現(xiàn)各種的病癥[1]，比如說，骨頭的硬化等。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，應用簡單的鈣鹽(如氯化鈣)補鈣具有吸收難、副作用大、制劑化學穩(wěn)定性差等缺點[2]。近年來國內(nèi)外通過對補鈣劑的大量研究表明[3]，多糖鈣的絡合物作為補鈣劑不僅有合適的配合穩(wěn)定性，對腸胃的刺激也很小或者說沒有，而且當其釋放鈣后，配體多糖不但沒有什么副作用，而且還具有多方面的生活活性，對肌體是相當有益的，可被吸收利用[4]。可以較好地克服上述將鈣鹽直接作為補鈣劑[5]的缺點，選擇適當?shù)呐潴w是合成理想的鈣絡合物[6]的關鍵。由于多糖鈣對胃腸道無或極少刺激作用、受溫度和pH值影響小的特點，相對于其他形式的補鈣劑而言，多糖鈣[7]的不良反應比較少，所以說多糖鈣是一類理想的補鈣劑[8]。

本文利用新鮮洋蔥為原料，提取洋蔥多糖[9-10]，然后使其與鈣進行絡合反應，合成洋蔥多糖鈣配合物，并且采用正交[11]的方法對影響洋蔥多糖鈣合成的各個單因素進行測定[12]，得出合成多糖鈣的最優(yōu)組合。

1　實　驗

1.1儀器、試劑與原料

BT-323S電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；HHS數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市醫(yī)療儀器廠；恒溫攪拌器；循環(huán)水式多用真空泵；常用玻璃器皿；粉碎機；T-D5-1臺式低速離心機，四川蜀科儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；PHS-3E精密pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司。

95%乙醇、無水乙醇、檸檬酸三鈉、檸檬酸、無水氯化鈣、無水碳酸鈉、三氯甲烷、正丁醇。

市售新鮮紫皮洋蔥、纖維素酶(活性單位大于50000 U/g，銳陽生物)。

1.2實驗方法

1.2.1 洋蔥多糖的制備

新鮮洋蔥洗凈去皮，切薄片后40 ℃烘干，粉碎過60目篩，用4倍體積的95%乙醇回流脫脂兩次，每次2 h，40 ℃烘干。

準確脫脂洋蔥粉10.0 g，按1:25的固液比加入蒸餾水，再加入一定量的纖維素酶(加入0.1%體積的纖維素酶、約0.001 g)，再用緩沖溶液(檸檬酸和檸檬酸三鈉)調(diào)節(jié)pH至4.6，用杯用保鮮膜封住，在水浴鍋中50 ℃溫度下浸提一定時間(2.5 h)，低溫滅酶活性；接著以4000 r/min的速度離心10 min 后取上層清夜。加入1/5 體積30%過氧化氫脫色20 min，用1/4體積的Savage試劑出去蛋白，兩次，取下層黃色溶液，減壓蒸餾至50 mL，再用4倍體積無水乙醇醇沉，離心收集沉淀，真空干燥得洋蔥多糖。

1.2.2洋蔥多糖鈣合成

本實驗主要單因素有：料液比、溫度、pH、氯化鈣溶液的用量4個因素。

實驗方法：稱取五份0.5000 g洋蔥多糖分別溶于適量水中，在需要溫度下水浴攪拌，并緩緩加入配置好的2 mol/L的氯化鈣溶液，用20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)需要的pH，繼續(xù)攪拌1 h，冷卻至室溫，3000 r/min離心10 min，直至上層無色液體無色，取上層無色液體加入4倍體積無水乙醇使其沉淀，抽濾沉淀物用無水乙醇洗滌，烘干得多糖鈣。

1.2.3 提取率的計算

產(chǎn)率=合成物的質(zhì)量/稱取洋蔥多糖的質(zhì)量*100%。

2　結(jié)果與討論

2.1單因素實驗

針對料液比、溫度、pH、氯化鈣溶液的用量，分別做了以下實驗來確定合成的最佳條件。

2.1.1料液比對合成洋蔥多糖鈣的影響

固定pH為8 溫度為60 ℃ 氯化鈣用量為2 mL, 準確稱取0.5000 g等質(zhì)量五份多糖分別溶于30 mL，40 mL，50 mL，60 mL，70 mL蒸餾水。實驗結(jié)果如圖1所示：

圖1　料液比對洋蔥多糖鈣合成的影響Fig.1　Effect of material liquid ratio on polysaccharide synthetic rate

實驗表明：洋蔥多糖鈣的合成率先隨著料液比的增加而升高，料液比為1:60時合成率達最大值；之后再增加料液比，可能是由于鈣離子濃度不夠的緣故，導致洋蔥多糖鈣的合成率反而降低，料液比為1:60時，產(chǎn)品重0.27 g，洋蔥多糖鈣合成率為54%。

2.1.2溫度對洋蔥多糖鈣合成的影響

圖2　溫度對洋蔥多糖鈣合成的影響Fig.2　Effect of temperature on polysaccharide synthetic rate

固定pH為8 料液比為1:60 氯化鈣的用量為2 mL，稱取0.5000 g多糖5份分別于35 ℃，45 ℃，55 ℃，65 ℃，75 ℃條件下，實驗結(jié)果如圖2所示：

由圖2所知，反應溫度對洋蔥多糖鈣的合成的影響也比較大，隨著溫度的增高，洋蔥多糖鈣的合成率先增加到一定值，再隨著溫度的升高而降低，可能是由于溫度的進一步升高不利于配合物的形成，加速了溶液中的鈣離子的運動，導致不能很好的和洋蔥多糖合成多糖鈣，65 ℃為最佳合成溫度，產(chǎn)品重0.28 g，洋蔥多糖鈣合成率為56%。

2.1.3pH對洋蔥多糖鈣合成的影響

固定溫度為65 ℃ 料液比為1:60 氯化鈣的用量為2 mL，準確稱取0.5000 g多糖5份分別于pH 為7.5，8.0，8.5，9.0，9.5的條件下，實驗結(jié)果如圖3所示。

圖3　pH對洋蔥多糖鈣合成的影響Fig.3　Effect of Ph on polysaccharide synthetic rate

實驗表明：pH對合成多糖鈣的影響，先隨著pH的增大而升高，升到一定值后隨著pH的增大而降低，從圖，我們可以得到pH在7.5～8.5之間合成率是隨著pH的增高而升高，pH為8.5的時候合成率達到最高，pH在8.5之后，合成率隨著pH的增大而降低，可能的原因是由于pH增大，生成的氫氧化鈣轉(zhuǎn)化為沉淀，減少了鈣離子，所以洋蔥多糖鈣的合成率降低。因此，pH為8.5為最佳pH，產(chǎn)品重0.26 g，洋蔥多糖鈣的合成率為 52%。

2.1.4氯化鈣溶液的用量對洋蔥多糖鈣合成的影響

固定料液比為 1:60 溫度為 65 ℃ pH為8.5，準確稱取0.5000 g多糖5份分別于氯化鈣用量為1.5 mL，2.0 mL，2.5 mL，3.0 mL，3.5 mL的條件下，實驗結(jié)果如圖4所示。

圖4　氯化鈣溶液用量對洋蔥多糖鈣合成的影響Fig.4　Effect of the dosage of calcium chloride solution on polysaccharide synthetic rate

由圖4可知，氯化鈣溶液的用量對洋蔥多糖鈣的影響較大，氯化鈣的用量在1.5～2.5之間隨著用量的增大多糖鈣的合成率升高，可能是由于隨著用量的增加，增大了溶液中鈣離子的濃度，增大了鈣離子與多糖的接觸機會，從而增大了多糖鈣的合成率，用量為2.5 mL合成率達到最大值，當氯化鈣的用量超過了2.5 mL時，隨著氯化鈣的用量的增加，多糖鈣的合成率反而降低，可能是由于隨著鈣離子濃度的增大，鈣離子與洋蔥多糖間的靜電作用力增加，使得鈣離子不易與多糖結(jié)合，所以合成率降低。在氯化鈣用量為2.5 mL的時候為最佳，產(chǎn)品重0.26 g，洋蔥多糖鈣合成率為52%。

2.2正交實驗

由單因素的實驗結(jié)果表明，選取pH、料液比、溫度、氯化鈣溶液的用量四因素選擇三水平進行表格設計。設計L9(34)正交表來進行正交實驗。操作：分別準備稱取0.5000 g多糖與燒杯中，按正交表進行實驗，得出洋蔥多糖鈣并計算出提取率。

表1　正交試驗表頭設計Table 1　The orthogonal experiment design of header

表2　正交實驗安排及結(jié)果Table 2　Orthogonal experiment and the results

通過表2極差分析可知，各因素對洋蔥多糖鈣合成率影響的順序為：溫度>料液比>pH>氯化鈣的用量。最佳合成條件是：溫度為65 ℃、料液比為1:70、pH為8、氯化鈣的用量為2.5 mL，此時洋蔥多糖鈣合成率最高，但此水平在正交試驗中沒有出現(xiàn)，所以需要進行驗證實驗。

2.3驗證實驗

當pH為8、溫度為65 ℃、料液比為1:70、氯化鈣的用量為3 mL時，在此條件下，重復試驗3次，分別產(chǎn)量為0.28 g、0.30 g、0.32 g，平均值為0.30 g，所以產(chǎn)率最高為60%。

3　結(jié)　論

本實驗采用纖維素酶提取洋蔥多糖，使之與氯化鈣反應制得洋蔥多糖鈣。通過考察對pH、溫度、料液比、氯化鈣用量對多糖鈣產(chǎn)率的影響，最終確定多糖鈣最佳合成工藝條件為：pH為8.5、溫度65 ℃、料液比為1:60、氯化鈣用量2.5 mL，該條件下洋蔥多糖鈣合成率為60%。

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Preparation of Polysaccharide Onion Calcium

ZHANGXia-zhong,DENGZhong-jing,XUChang-gui

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Neijiang Normal University, Sichuan Neijiang 641199, China)

Onion polysaccharide was extracted by hot water. In alkaline conditions, onion polysaccharide aqueous calcium and calcium chloride solution was used to synthesize polysaccharide onion calcium. The influential factors of complex preparation, such as material-water ratio, the amount of calcium chloride, reaction temperature and reaction pH, were investigated. The optimal conditions of calcium onion polysaccharide preparation were explored by orthogonal tests using urea adsorption as the evaluation index. The results indicated that the optimal preparation conditions of polysaccharide onion calcium required reaction temperature of 65 ℃, reaction pH of 8.5, material-water ratio of 1:60, calcium chloride dosage of 2.5 mL. Under the optimal reaction conditions, the compounding rate was 60%.

onion polysaccharide; onion polysaccharide calcium complexes; synthesis composition

張霞忠(1984-)，女，講師，碩士研究生，主要研究：有機合成、雜環(huán)化學、果類廢棄物資源化。

TS262.5

A

1001-9677(2016)015-0110-03