山藥多糖分離提取工藝研究

葉春苗

摘要：比較水浸提法和超聲波輔助提取法分離提取山藥多糖效果的差異性，確定以操作簡(jiǎn)便的水浸提法作為山藥粗多糖的提取方法；并通過單因素試驗(yàn)，確定山藥水溶性多糖的最佳提取條件為提取時(shí)間3 h、提取溫度50 ℃、物料粉碎程度60目、料液比1∶40。

關(guān)鍵詞：山藥多糖；分離；提取；水浸提；超聲波；工藝

中圖分類號(hào)：TQ461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2017）08-0053-03

山藥是薯蕷科植物。山藥中含有多種碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分，還含有人體所需的十幾種氨基酸。此外，山藥中還含有具有生物活性的多糖，如甘露糖、葡萄糖和半乳糖等。大量研究發(fā)現(xiàn)，山藥多糖具有提高機(jī)體免疫力、抗衰老、抗突變、抗氧化、抗腫瘤和降血糖等功效，在藥用與保健方面具有廣闊的應(yīng)用前景。分離純化是多糖研究的關(guān)鍵步驟，將直接影響后續(xù)工作的可行性和真實(shí)性。山藥多糖可以采用多糖化學(xué)中常用的一些技術(shù)來提取分離和純化，最常用的提取方法是溶劑提取。由于多糖中糖鏈具有高度親水性，因此可用水作溶劑進(jìn)行提取。本研究對(duì)熱水浸提、超聲波輔助提取這兩種方法提取山藥多糖的效果進(jìn)行比較，以確定一種經(jīng)濟(jì)、高效的提取方法，并通過分離純化處理獲得性能穩(wěn)定的山藥精多糖。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮山藥：市售；抗壞血酸：天津市福晨化學(xué)試劑廠；檸檬酸：分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；氯仿：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；鐵氰化鉀：分析純，沈陽市東興試劑廠；濃硫酸：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；透析袋：分子截留量3 000，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 超聲輔助法提取山藥多糖的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1） 超聲功率對(duì)山藥多糖提取率的影響。精確稱取3.0 g過80目篩網(wǎng)的山藥粉，置于150 mL三角瓶中，料液比為1∶40，在超聲功率分別為40，60，80，100 W的條件下超聲30 min，再水浴60 min，超聲和水浴的溫度均為40 ℃。采用苯酚—硫酸法處理，在490 nm處測(cè)定吸光度值，計(jì)算提取率，進(jìn)行比較。2） 水浴時(shí)間對(duì)山藥多糖提取率的影響。精確稱取3.0 g過80目篩網(wǎng)的山藥粉，置于150 mL三角瓶中，料液比為1∶40，在超聲功率40 W、溫度40 ℃的條件下超聲30 min，再在40 ℃下分別水浴0，30，60，90 min。采用苯酚—硫酸法處理，在490 nm處測(cè)定吸光度值，計(jì)算提取率，進(jìn)行比較。

1.2.2 水提法提取山藥多糖的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取山藥多糖提取工藝密切相關(guān)的4個(gè)因素（提取時(shí)間、提取溫度、物料粉碎目數(shù)、料液比）進(jìn)行單因素試驗(yàn)。1） 提取時(shí)間對(duì)山藥多糖提取率的影響。精確稱取3.0 g過80目篩網(wǎng)的山藥粉，置于150 mL三角瓶中，料液比為1∶40，在40 ℃下分別浸提1，2，3，4，5 h，采用苯酚—硫酸法處理，在490 nm處測(cè)定吸光度值，計(jì)算提取率，選擇最佳的提取時(shí)間水平。2） 提取溫度對(duì)山藥多糖提取率的影響。精確稱取3.0 g過80目篩網(wǎng)的山藥粉，置于150 mL三角瓶中，料液比為1∶40，在溫度分別為20，30，40，50，60 ℃下浸提3 h后，采用苯酚—硫酸法處理，在490 nm處測(cè)定吸光度值，計(jì)算提取率，選擇最佳的提取溫度水平。3） 物料粉碎目數(shù)對(duì)山藥多糖提取率的影響。精確稱取3.0 g分別過40，60，80，100目篩網(wǎng)的山藥粉，置于150 mL三角瓶中，料液比為1∶40，在40 ℃下浸提3 h，采用苯酚—硫酸法處理，在490 nm處測(cè)定吸光度值，計(jì)算提取率，選擇最佳的物料粉碎目數(shù)水平。4） 料液比對(duì)山藥多糖提取率的影響。精確稱取3.0 g過80目篩網(wǎng)的山藥粉，置于150 mL三角瓶中，在料液比分別為1∶20，

1∶30，1∶40，1∶50，1∶60的條件下，40 ℃浸提3 h，利用苯酚—硫酸法處理，在490 nm處測(cè)定吸光度值，計(jì)算提取率，選擇最佳的料液比水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波提取和水提取的結(jié)果比較

不同超聲功率對(duì)山藥多糖提取率的影響如圖1所示。

由圖1可以看出：功率40 W條件下超聲30 min山藥多糖的提取率最高；隨著超聲功率增大，多糖的溶出量減少；100 W超聲30 min的提取率最低。這可能是由于大功率的超聲會(huì)在一定程度上造成多糖的組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

本研究在40 W的低功率下，進(jìn)行兩組對(duì)比試驗(yàn)，分析超聲輔助和直接水提法的提取率差異性，結(jié)果見表1。

由表1可知：超聲輔助法和常規(guī)水提法的山藥多糖提取率并沒有顯著差別，說明本試驗(yàn)中采用的超聲輔助法不能達(dá)到顯著提高多糖提取率的效果。

綜上所述，超聲輔助未能顯著提高多糖提取率，而直接水提法比較簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、易行，且節(jié)約能源。所以本試驗(yàn)確定山藥多糖的提取采用常規(guī)水提法為宜。

2.2 水提法單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 提取時(shí)間對(duì)山藥多糖提取率的影響 不同提取時(shí)間條件下山藥多糖的提取率如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，多糖提取率開始先緩慢提高，后迅速提高；當(dāng)超過3 h后，多糖提取率反而降低。其原因可能是，在3 h之前，浸提液中多糖濃度較低，有利于多糖分子傳質(zhì)；當(dāng)3 h時(shí)，大多數(shù)多糖已溶出，并達(dá)到平衡；而3 h之后，蛋白質(zhì)等其他雜質(zhì)隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸溶出。因此，選擇提取山藥粗多糖的適宜時(shí)間為3 h。

2.2.2 提取溫度對(duì)山藥多糖提取率的影響 不同提取溫度條件下山藥多糖的提取率如圖3所示。

由圖3可以看出：隨著提取溫度的升高，多糖提取率呈先提高后降低的趨勢(shì)；當(dāng)提取溫度為50 ℃時(shí)，多糖提取率相對(duì)最高，這可能是因?yàn)樵?0～50 ℃范圍內(nèi)，溫度升高有利于提高多糖分子的傳質(zhì)速度，同時(shí)增大了多糖在水中的溶解度；而50 ℃之后，隨著提取溫度的升高，山藥多糖開始降解，且蛋白質(zhì)逐漸溶出。另外，升高提取溫度并長(zhǎng)時(shí)間浸提條件下可能會(huì)影響多糖的生理活性。因此，綜合考慮多糖提取率及其活性等各種因素，選擇提取山藥粗多糖的適宜溫度為50 ℃。

2.2.3 物料粉碎目數(shù)對(duì)山藥多糖提取率的影響 不同物料粉碎數(shù)目條件下山藥多糖的提取率如圖4所示。

由圖4可以看出：隨著物料粉碎目數(shù)的增大，多糖提取率呈先提高后降低的趨勢(shì)；粉碎目數(shù)為60目的時(shí)候，多糖提取率達(dá)到最大值，這可能是因?yàn)樵?0～60目范圍內(nèi)，山藥粉顆粒的大小較為適宜，增大目數(shù)可以增大顆粒的表面積，有利于提取；而在60～100目范圍內(nèi)，隨著粉碎目數(shù)的增大，料液的粘稠度增加，不利于提取。因此，選擇提取山藥多糖的適宜物料粉碎目數(shù)為60目。

2.2.4 料液比對(duì)山藥多糖提取率的影響 不同料液比條件下山藥多糖的提取率如圖5所示。

由圖5可以看出：當(dāng)料液比為1∶20～1∶40范圍內(nèi)，隨著料液比增大，多糖提取率提高；當(dāng)料液比大于

1∶40時(shí)，多糖提取率則呈相對(duì)較平穩(wěn)的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)楫?dāng)料液比為1∶20～1∶40范圍內(nèi)，隨著溶劑量的增加，溶液中多糖濃度減小，有利于多糖的傳質(zhì)；但當(dāng)料液比大于1∶40時(shí)，溶劑量相對(duì)過大，使后續(xù)濃縮步驟耗能增加、時(shí)間增長(zhǎng)。因此，選擇提取山藥多糖的適宜料液比為1∶40水平。

3 結(jié)論

本研究比較了水浸提法和超聲波輔助提取法提取山藥多糖的差異性，確定以操作簡(jiǎn)便的水浸提法作為山藥粗多糖的提取方法，并通過單因素試驗(yàn)確定山藥水溶性多糖的最佳提取條件為：提取時(shí)間3 h，提取溫度50 ℃，物料粉碎程度60目，料液比1∶40。

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