微波輔助法提取苦蕎麥多糖的工藝研究

褚盼盼，薛曉贊，任益平，申瑾

（呂梁學院生命科學系，山西呂梁033000）

微波輔助法提取苦蕎麥多糖的工藝研究

褚盼盼，薛曉贊，任益平，申瑾

（呂梁學院生命科學系，山西呂梁033000）

以苦蕎麥為試驗材料，采用分光光度法，通過正交優化試驗，以得出微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳工藝條件。結果表明，對苦蕎麥多糖提取效果影響因素的主次順序為料液比（A）＞提取時間（D）＞提取溫度（C）＞微波時間（B）；微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳工藝條件為A1B3C2D1，即料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408 W），微波時間為2 min，提取溫度為70℃，提取時間為60 min，多糖提取率是傳統熱水浸提法的2.12倍；與傳統熱水浸提法相比，微波輔助法具有耗能低、效率高、門檻低、節能環保、多糖得率高等特點。

苦蕎麥；多糖；微波輔助法；提取工藝

苦蕎麥（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn.）是蓼科蕎麥屬一年生草本植物，主要分布在我國東北、華北、西北和西南山區。苦蕎麥不僅含有豐富的不飽和脂肪酸、生物堿、蛋白質、膳食纖維、微量元素以及黃酮類物質，并且富含多糖，具有十分高的營養價值和生理功能[1-5]。目前，多糖的提取主要有溶劑浸提法、酶法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法等方法[6-11]，但是研究工作還不夠深入。相較于其他方法，微波輔助提取法具有操作方便、門檻低、節能環保的特點[12-16]，但至今尚未見關于微波輔助法提取蕎麥多糖的相關報道。

本研究以苦蕎麥為試驗材料，采用分光光度法，通過單因素試驗研究并探討了微波輔助法提取苦蕎麥多糖的條件及其影響因素，同時經過正交試驗優化設計，得出微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳工藝條件，并與傳統熱水浸提法進行了比較，旨在進一步提高苦蕎麥多糖的提取率，為苦蕎麥多糖的進一步廣泛應用以及生物學功效研究奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 材料

供試苦蕎麥產自山西省中陽縣。

1.2 試劑及儀器

標準葡聚糖（Dextran，瑞典Pharmacia），其他試劑均為國產分析純。

UV-1601紫外可見分光光度計（北京瑞利分析儀器有限責任公司）；HH-501超級恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）；DHG-9145A電熱鼓風干燥箱（上海凱朗儀器設備廠）；JL-120DTH超聲波清洗器（上海吉理科學儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 苦蕎麥多糖的提取及含量測定

1.3.1.1 苦蕎麥多糖的提取工藝苦蕎麥粉碎，過0.25 mm篩→苦蕎麥粉→乙醚回流脫脂→脫脂苦蕎麥粉→微波輔助法提取→熱水浸提→抽濾后得到濾液→50℃減壓濃縮→4倍體積95%乙醇沉淀，靜置12 h→5 000 r/min離心10 min，棄上清液→沉淀用丙酮、乙醚依次反復洗滌沉淀至澄清→60℃干燥箱干燥→苦蕎麥粗多糖。

1.3.1.2 苦蕎麥多糖含量的測定準確稱取標準葡聚糖20 mg加水溶解后，定容于500 mL容量瓶，分別取0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8 mL，加水至2.0 mL，再加入1.0 mL 6%苯酚及5.0 mL濃硫酸后靜置10 min，搖勻后室溫下放置20 min，測定其在490 nm處的吸光度值。多糖質量（μg）為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性回歸方程為Y＝0.008 49X－0.002 05，R2＝0.993 69。

苦蕎麥多糖的提取率＝（多糖含量/苦蕎麥質量）×100%。

1.3.2 微波輔助法提取苦蕎麥多糖的優化

1.3.2.1 單因素試驗分別對影響微波輔助法提取苦蕎麥多糖的單因素如料液比、微波功率、微波時間、提取溫度、提取時間等進行優化，按照1.3.1.2方法測定490 nm處的吸光度值，以確定各因素的最佳條件。

1.3.2.2 正交試驗設計在1.3.2.1試驗的基礎上，對較顯著的4個單因素分別選取3個最優水平，按表1進行正交試驗設計，以確定微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳提取工藝。

表1 微波輔助法提取苦蕎麥多糖優化的L9（34）正交試驗設計

1.3.2.3 微波輔助法與傳統熱水浸提法的比較選擇經正交優化后的最佳微波輔助法提取工藝條件對苦蕎麥多糖進行提取，并與傳統熱水浸提法（提取條件與微波輔助法后續的熱水浸提條件相同）進行比較分析。

1.4 數據處理

每組試驗均進行3次平行試驗，所得數據采用Origin 6.1軟件進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 料液比對苦蕎麥多糖提取效果的影響在微波功率為中火（408 W），微波時間為1.5 min，提取溫度為60℃，提取時間為60 min時，不同料液比（1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35（g/mL））對苦蕎麥多糖的提取效果如圖1所示。

由圖1可知，料液比從1∶15（g/mL）增加到1∶25（g/mL），隨著料液比的增加，苦蕎麥多糖的提取效果逐漸升高，分析可能是因為溶液增多導致溶解量增高，在料液比為1∶25（g/mL）時提取效果達到最好，而后溶劑繼續增加，苦蕎麥多糖的提取效果大幅度降低，可能是因為溶劑過多導致多糖溶液被稀釋，吸光度值降低，所以，最佳的料液比為1∶25（g/mL）。

2.1.2 微波功率對苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波時間為1.5 min，提取溫度為60℃，提取時間為60 min時，不同微波功率：低火（240 W）、中火（408 W）、中高火（685 W）、高火（800 W）對苦蕎麥多糖的提取效果如圖2所示。

從圖2可以看出，微波功率不斷增大，苦蕎麥多糖的提取效果不斷提升，其可能是因為微波加熱導致溶劑的溶解度升高，當微波功率達到中火即408 W時，提取效果最好，而使用中高火（685 W）和高火（800 W）加熱時，苦蕎麥多糖的提取效果逐漸降低，且變化比較平穩，其原因可能是微波功率過高使溶劑急速升溫沸騰劇烈，甚至從燒杯中溢出，導致多糖產率降低。因此，最佳的微波功率為中火即408 W左右。

2.1.3 微波時間對苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波功率為中火（408W），提取溫度為60℃，提取時間為60 min時，不同微波時間（0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 min）對苦蕎麥多糖的提取效果如圖3所示。

由圖3可知，隨著微波時間的不斷增加，苦蕎麥多糖的提取效果呈大幅升高的趨勢，在1.5 min時提取效果最好，而后微波時間繼續延長，苦蕎麥多糖的提取效果反而降低，且降低的幅度很小。分析其原因可能是微波射線輻射于苦蕎麥細胞的細胞壁時，由于溫度增加后導致壓力加大，當壓力增大到一定程度時，細胞壁破裂使多糖等其他溶出物增多，所以，提取效果較好，微波時間繼續延長，細胞壁破裂的程度增加，導致溶出物中的雜質也增加，而且微波時間過長，多糖可能分解，所以，選擇微波時間為1.5 min左右。

2.1.4 提取溫度對苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波功率為中火（408W），微波時間為1.5 min，提取時間為60 min時，不同提取溫度（50，60，70，80，90℃）對苦蕎麥多糖的提取效果如圖4所示。

由圖4可知，隨提取溫度的不斷升高，苦蕎麥多糖的提取效果也不斷提升，分析可能是因為多糖的溶解度隨溫度的不斷升高而增大，在提取溫度為60℃時，提取效果最好，而后隨著提取溫度的繼續升高，提取效果降低，且變化較大。其可能是因為溫度過高，溶劑過度蒸發，物料太干，導致傳質困難，所以，最佳的提取溫度應選擇在60℃左右。

2.1.5 提取時間對苦蕎麥多糖提取效果的影響在料液比為1∶25（g/mL），微波功率為中火（408W），微波時間為1.5 min，提取溫度為60℃時，不同提取時間（30，60，90，120，150，180 min）對苦蕎麥多糖的提取效果如圖5所示。

由圖5可知，苦蕎麥多糖的提取效果隨著提取時間的增加而不斷升高，可能是因為時間延長使多糖充分溶解。在提取時間為60 min時，提取效果最好，而后提取時間越長提取效果卻越差，但降低的幅度很小，可能是由于時間過長使多糖成分粘黏到燒杯壁上，所以，最佳的提取時間為60 min。

2.2 正交試驗結果分析

根據2.1試驗結果可知，微波功率對苦蕎麥多糖提取效果的影響不大，所以，不對這個因素進行正交試驗。在單因素試驗的基礎上，分別選取料液比、微波時間、提取溫度、提取時間這4個因素的3個最優水平進行正交試驗設計。由表2可知，4個試驗因素對苦蕎麥多糖提取效果影響的主次順序為A（料液比）＞D（提取時間）＞C（提取溫度）＞B（微波時間），正交最優組合為A1B3C2D1，即料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408 W），微波時間為2 min，提取溫度為70℃，提取時間為60 min。

表2 正交試驗結果

由表3可知，當α=0.05時，料液比對苦蕎麥多糖的提取效果影響差異顯著，而提取時間、微波時間、提取溫度對苦蕎麥多糖的提取效果影響差異不顯著。

表3 正交試驗的方差分析

2.3 微波輔助法與傳統熱水浸提法的比較分析

微波輔助法的提取條件為：料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408W），微波時間為2min，提取溫度為70℃，提取時間為60 min；傳統熱水浸提法的提取條件為：料液比為1∶15（g/mL），提取溫度為70℃，提取時間為60 min。經試驗測得，微波輔助法對苦蕎麥多糖的提取率是傳統熱水浸提法的2.12倍。

3 結論與討論

我國已經有很多關于提取苦蕎麥多糖的研究方法[7-11]，但是研究工作還不夠深入，本試驗研究并探討了微波輔助法提取苦蕎麥多糖的提取條件及影響因素，確定了最佳的提取條件。單因素試驗結果表明，隨著料液比的增長，多糖的提取效果逐漸升高，當料液比為1∶15（g/mL）時效果最好，而后料液比增加提取效果反而降低；微波功率增加提取效果增加，當采用中火（408 W）時效果最好，而后降低；隨著微波時間延長效果升高，當微波時間為1.5 min時效果最好，而后降低；提取溫度高效果好，60℃時效果最好，而后降低；提取時間延長效果升高，60 min時效果最好，而后降低。正交優化試驗結果表明，苦蕎麥多糖提取效果影響因素的主次順序為A（料液比）＞D（提取時間）＞C（提取溫度）＞B（微波時間）。

經過多次試驗，確定了微波輔助法提取苦蕎麥多糖的最佳提取工藝條件為A1B3C2D1，即料液比為1∶15（g/mL），微波功率為中火（408 W），微波時間為2 min，提取溫度為70℃，提取時間為60 min。通過與熱水浸提法的比較試驗，得出微波輔助法對苦蕎麥多糖的提取率是熱水浸提法的2.12倍，檢驗了微波輔助法的優越性。對比于傳統的熱水浸提法，微波輔助法提取苦蕎麥多糖的試驗操作簡便，具有耗能低、效率高、門檻低、節能環保、多糖得率高的特點。隨著研究工作的不斷深入，微波輔助法提取苦蕎麥多糖會更加廣泛和標準化地應用于工業生產中。

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Study on Microwave Assistant Extraction Technology of Polysaccharide from Bitter Buckwheat

CHUPanpan，XUE Xiaozan，RENYiping，SHENJin
（Department ofLife Sciences，LüliangUniversity，Lüliang033000，China）

With bitter buckwheat as experimental material,using of spectrophotometry,through orthogonal test,this paper studied the optimum conditions of microwave assisted extraction of polysaccharide in bitter buckwheat.The results showed that the extraction effect ofpolysaccharide ofbitter buckwheatwas materialliquid ratio（A）＞time（D）＞temperature（C）＞microwave time（B）.The optimum extraction conditions ofpolysaccharide in bitter buckwheat bymicrowave assisted method was A1B3C2D1,namely,material liquid ratio was 1∶15（g/mL）,microwave power was in the fire（408 W）,microwave time was 2 min,extraction temperature was 70℃,extracting time was 60 min,polysaccharide extraction rate was 2.12 times that of the traditional hot water extraction method.Compared with the traditional hot water extraction method,microwave assisted extraction polysaccharides of bitter buckwheat had low consumption,high efficiency,lowthreshold,high energyconservation and environmental protection,high yield polysaccharide,etc.

bitter buckwheat;polysaccharides;microwave assistant method;extraction technology

TQ281

A

1002-2481（2016）12-1853-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.12.28

2016-09-23

山西省高等學校科技創新項目（2013168）；呂梁學院科研基金項目（ZRXN201510）

褚盼盼（1982-），女，山西侯馬人，講師，碩士，主要從事植物生理活性物質的研究與開發工作。