超聲輔助提取油莎豆可溶性糖

張莉弘，吳 瓊，鄒險峰，于淑艷，陳麗娜，吳淑清

(長春大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130022)

·研究簡報·

超聲輔助提取油莎豆可溶性糖

張莉弘，吳 瓊，鄒險峰，于淑艷，陳麗娜，吳淑清

(長春大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130022)

通過超聲波處理，采用單因素試驗和正交試驗，考察了超聲功率、超聲時間、料液比、浸提溫度對油莎豆可溶性糖提取的影響，并根據單因素試驗結果對油莎豆可溶性糖提取工藝進行了四因素三水平的正交優化.結果表明：四個因素對油莎豆可溶性糖提取的影響主次順序為浸提溫度>料液比>超聲時間>超聲功率；最佳工藝條件為超聲功率700 W，超聲時間10 min，料液比(g/mL)1∶50，浸提溫度80℃.在此工藝條件下可溶性糖提取率為14.7%.

油莎豆；可溶性糖；提取

油莎豆俗稱油莎草，是莎草科莎草屬多年生草本植物[1]，是一種優質、高產、綜合利用價值很高的集油、糧、牧、飼于一體的多用新型作物[2].油莎豆塊莖中通常情況下含油率為25%～30%、淀粉20%～25%、糖15%～25%、蛋白質10%～15%、維生素0.8%～1.4%[3].油莎豆含糖量豐富且種類繁多，如蔗糖、果糖、棉籽糖等[4-5]，油莎豆淀粉和糖廣泛應用于生產食品、化工、飼料等方面[4].

近年來對油莎豆的研究大多集中在對油莎豆的油脂及淀粉的提取上[6-7]，鮮有對油莎豆多糖的研究.對于油莎豆多糖的提取目前有水提法、有機溶劑提法和酸提法等[8-9]，比較而言水提法成本低、污染小，無化學藥劑摻雜，缺點是提取率低.胡煒東等[10]利用水溶提取了油莎豆粕多糖，提取率為10.36%.

本研究通過利用超聲波預處理對油莎豆可溶性糖進行了提取，并對提取工藝進行了優化，以獲得最佳提取工藝參數.

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

油莎豆，市售；硫酸、蒽銅、葡萄糖生化試劑，中國醫藥集團上?；瘜W試劑公司出品.

1.2 方法

1.2.1 油莎豆多糖的提取 選取無雜質油莎豆洗凈，浸泡，瀝干，用食物粉碎機打碎，加入一定比例的蒸餾水，進行超聲輔助提取，再在一定的溫度條件下進行恒溫水浴浸提，離心取上清，待測.

1.2.2 多糖含量的測定 多糖含量采用蒽酮硫酸比色法測定[11-12].

葡萄糖標準曲線的繪制：準確稱取105℃烘干至恒重的葡萄糖10 mg于100 mL容量瓶中配成0.1 mg/mL 的標準溶液.分別吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL標準葡萄糖溶液注入比色管中，補充水至2 mL.加5 mL蒽酮-硫酸試劑，輕輕晃動混合均勻.室溫顯色.以試劑空白調零，在620 nm波長處測定吸光度，以吸光度為縱坐標、濃度為橫坐標，繪制標準曲線.得到線性回歸方程如下：y=0.003 0x+0.001 0(R2=0.992 6).

按照硫酸蒽銅比色法測定可溶性糖的含量，計算油莎豆可溶性糖提取率.可溶性糖提取率(%)=(可溶性糖含量/油莎豆的質量)×100%.

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 超聲功率對油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質油莎豆，料液比(g/mL)1∶10，超聲輔助提取，超聲功率為300，400，500，600，700 W，超聲時間為8 min，超聲輻射時輻射6 s停2 s.80℃水浴浸提1.5 h，離心取上清，測定可溶性糖提取率，結果見圖1.隨著超聲功率的提高，可溶性糖的含量也在持續地增加，600 W時糖含量達到峰值，之后糖含量開始下降.因此，選取超聲功率為500，600，700 W進行正交試驗.

2.1.2 超聲時間對油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質油莎豆，料液比(g/mL)為1∶10，超聲輔助提取，超聲功率600 W，超聲時間分別為4，6，8，10 min，超聲輻射時輻射6 s停2 s，80℃水浴浸提1.5 h，離心取上清，測定可溶性糖提取率，結果見圖2.可溶性糖的含量隨超聲時間的增加而增加，當超聲時間為8 min時，到達峰值，因此，選取超聲時間為6，8，10 min進行正交試驗.

圖1 超聲功率對油莎豆可溶性糖提取率的影響

圖2 超聲時間對油莎豆可溶性糖提取率的影響

2.1.3 料液比對油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質油莎豆，料液比(g/mL)分別為1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50浸泡.超聲輔助提取，超聲功率600 W，超聲時間為8 min，超聲輻射時輻射6 s停2 s.80℃的水浴浸提1.5 h，離心取上清，測定可溶性糖提取率，結果見圖3.隨著料液比的增大，油莎豆多糖的含量基本呈上升的趨勢.因此，選取料液比(g/mL)為1∶30，1∶40，1∶50 進行正交試驗.

2.1.4 浸提溫度對油莎豆可溶性糖提取率的影響 選取無雜質油莎豆，料液比(g/mL)為1∶50，超聲輔助提取，超聲功率600 W，超聲時間8 min，超聲輻射時輻射6 s停2 s.水浴浸提時間1.5 h，水浴浸提溫度分別為60℃，70℃，80℃，90℃，離心取上清，測定可溶性糖提取率，結果見圖4.在70℃時，提取率達到峰值.70℃條件下得到的多糖含量最高.由此，選取浸提溫度60℃，70℃，80℃進行正交試驗.

圖3 料液比對油莎豆可溶性糖提取率的影響

圖4 浸提溫度對油莎豆可溶性糖提取率的影響

2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇超聲功率(A)、超聲時間(B)、料液比(C)、浸提溫度(D)為研究對象，采用四因素三水平正交試驗來研究油莎豆可溶性糖在不同條件下的提取效果，試驗結果見表1，方差分析結果見表2.由表1可見，四個因素對油莎豆可溶性多糖提取率的影響為D(提取溫度)>C(料液比)>B(超聲時間)>A(超聲功率)，最佳工藝參數為A3B3C3D3，即超聲功率700 W，超聲時間10 min，料液比(g/mL)1∶50，浸提溫度80℃.在此最佳工藝條件下做驗證試驗，油莎豆可溶性糖提取率為14.7%.

表1 正交試驗結果

表2 數據方差分析表

3 結論

本研究通過正交試驗對油莎豆可溶性糖提取工藝條件進行了優化，結果表明最佳工藝參數為超聲功率700 W，超聲總時間10 min，料液比1∶50，浸提溫度80℃.在此最佳工藝條件下油莎豆可溶性糖提取率為14.67%.

[1] 謝年保，黃明星，陳欣，等.油莎豆栽培技術及產業化開發[J].作物研究，2005，19(2):132-133.

[2] 宋煒，蔣麗娟，李昌珠.多用途能源植物一油莎豆[J].太陽能，2009(4):20-21.

[3] 楊俊卿.油莎豆的開發利用價值[J].農牧產品開發，2001(5):28-29.

[4] 陳星.油莎豆栽培與加工新技術 [M].北京：中國農業科學技術出版社，2013：16-19.

[5] 付黎敏，李桂華，劉玉蘭.油、糧、飼兼用型優良作物油莎豆成份分析研究[J].鄭州糧食學院學報，1996(3):88-90.

[6] 劉雷，陳麗娜，陳星.超聲波輔助提取油莎豆油脂工藝研究[J].糧油加工，2009(11):40-42.

[7] 陳星，沈新鋒，鄒險峰.油莎豆淀粉提取工藝研究[J].食品工業科技，2011，32(4):266-267.

[8] 劉宗瑞，金貞淑，周曉軍，等.油莎豆中蛋白質、脂肪和糖的提取及測定[J].內蒙古民族師院學報(自然科學版)，1998(1):63-66.

[9] 晏小欣，任志艷，相恒緒，等.油莎豆的有效成分的定性分析[J].中國釀造，2010(8):150-151.

[10] 胡煒東，蔡永敏，魯富寬.響應面法優化油莎豆粕水溶性多糖的提取工藝[J].食品研究與開發，2013，24:23-26.

[11] 唐麗琴，李矗，劉圣，等.蒽酮-硫酸比色法測定麥冬多糖的含量[J].安徽醫藥，2003，7(1):39-40.

[12] 朱月，趙雪梅，唐立紅.低溫對幾種引種紫斑牡丹葉片可溶性糖含量的影響[J].北方園藝，2012(2):62-64.

(責任編輯：方 林)

Ultrasonic assisted extraction of soluble sugar from tiger nut

ZHANG Li-hong，WU Qiong，ZOU Xian-feng，YU Shu-yan，CHEN Li-na，WU Shu-qing

(College of Food Science and Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

Using ultrasonic wave pretreatment，single factor test and orthogonal experiment design methods were applied to analyze the effects of ultrasonic power，ultrasonic time，solid-liquid ratio，extraction temperature on extraction rate of soluble sugar of tiger nut (CyperusesculentusL.).The results shows that the four factors on the extraction of polysacharids from tiger nut is：extraction temperature>solid-liquid ratio>ultrasonic time>ultrasonic power.The optimal conditions are as follows: ultrasonic power 700 W，ultrasonic time 10 min，solid-liquid ratio 1∶50，extraction temperature 80℃，the maximum extraction rate was 14.7%.

tiger nut；soluble sugar；extraction

1000-1832(2016)04-0162-03

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2016.04.033

2016-09-12

國家自然科學基金資助項目(31371749)；長春市科技發展計劃項目(長科技合(2014173)).

張莉弘(1973—)，女，博士，講師，主要從事食品科學與工程研究.

TS 241 [學科代碼] 550·2015

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