酶法提取稷山板棗多糖工藝條件優化*

楊萍芳　李　楠

（運城學院生命科學系，山西運城　044000）

板棗 （Jujube Polysaccharides）是鼠李科（Rhamnaceae）棗屬植物棗樹（Ziziphus Jujuba Mil）的果實，主要產于稷山縣的稷峰、化峪等丘陵地區。稷山板棗為山西十大名棗之首，果實皮薄，肉厚甘甜，核小，因果形側面較扁，故稱稷山板棗。有研究表明，板棗多糖是板棗中重要的天然活性成分，具有明顯的抗補體活性和促進淋巴細胞的增值功能，對抗氧化，抗衰老，提高機體免疫力具有重要作用。大棗多糖的抗氧化性研究結果表明，大棗多糖樣品液具有體外清除超氧陰離子自由基和羥基自由基的作用，在油脂的抗氧化性方面也有良好成效。大棗營養豐富，可生食，可入藥。顆粒大、色澤好的優質大棗，深受消費者歡迎，在國內外市場上暢銷不衰。對于顆粒小，色澤欠佳及有傷害的劣質、殘次大棗進行銷售比較困難。對這類等外品紅棗進行深加工提取藥用成分，開發高附加值的保健品及藥品，具有日益明顯的優勢和廣闊的前景。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

稷山板棗，購自稷峰鎮姚村，經自然干燥、初步挑選出優等品后留取剩余的等外品作為試驗材料。經干燥箱烘干、粉碎、過篩，得板棗粉。

101A-1E電熱恒溫鼓風干燥箱；微型高速萬能粉碎機；FA1604電子天平；HH4恒溫水浴鍋；722N可見分光光度計；TDL-40B離心機等。

1.2　試驗方法

1.2.1　大棗多糖的提取工藝

稱取干燥的板棗粉20 g，按料液比加入調好pH的去離子水溶液，添加定量的纖維素酶，于恒溫水浴加熱一段時間，離心取上清液。在殘渣中按料液比加入去離子水，放入90℃的水浴鍋中加熱浸提90 min，離心后合并2次上層清液，濃縮至體積大約為初始體積的1/3時，加入4倍的無水乙醇，低溫下靜置3 h后離心，沉淀物在真空下干燥24 h，脫蛋白質后進行離心，取上清液濃縮，添加無水乙醇進行二次沉淀，靜置后離心，沉淀物依次用丙酮、乙醚反復洗滌、離心，最后將沉淀真空干燥，稱量，得到粗多糖。

1.2.2　大棗多糖含量的測定方法

以葡萄糖為標準樣品，采用苯酚硫酸法測定大棗多糖的含量。

1.2.3　多糖得率的計算公式

1.2.4　單因素試驗

主要研究不同料液比（A）、提取液pH（B）、纖維素酶添加量（C）、酶解溫度（D）、酶解時間（E）對稷山板棗多糖得率的影響。試驗因素與水平設計見表1。

表1　單因素試驗因素與水平設計

1.2.5　提取工藝參數優化

以料液比、酶解溫度、提取液pH為自變量，多糖得率為響應值，設計三因素三水平的中心組合試驗進行響應面分析，研究各因素與多糖得率的關系。

2　結果與分析

2.1　單因素試驗結果

2.1.1　料液比對大棗多糖得率的影響

料液比對大棗多糖得率的影響見圖1。

圖1　料液比對大棗多糖得率的影響

由圖1可知，當料液比為1∶20～1∶30時，隨著料液比的增大，多糖得率出現較大上升趨勢。當料液比超過1∶30時，多糖得率上升幅度較小，從生產成本方面考慮，確定料液比為1∶30。

2.1.2　提取液pH對多糖得率的影響

提取液pH對多糖得率的影響見圖2。

圖2　提取液pH對多糖得率的影響

由圖2可以看出，提取液PH在4～5范圍時，隨著pH的增大，多糖得率增大。當pH值大于5.0時，多糖得率開始下降，這可能是因為酶對pH的變化敏感度高，當酶反應的pH偏離了某個適宜范圍，活性就會降低。因此，選擇提取液的pH為5.0。

2.1.3　纖維素酶添加量對多糖得率的影響

纖維素酶添加量對多糖得率的影響見圖3。

圖3　酶添加量對多糖得率的影響

由圖3可知，多糖得率在酶添加量少于0.05%時，隨著酶添加量的增大而增大。說明隨著酶量的增加，酶與底物的接觸機會增大，同一時間內被酶水解的底物分子數增加。當酶添加量大于0.05%時多糖得率降低，其原因可能是纖維素酶的添加量達到一定程度時，纖維降解物大量存在，使多糖的溶解變得困難，導致多糖含量減少。因此，選擇纖維素酶的適宜添加量為0.05%。

2.1.4　酶解溫度對多糖得率的影響

酶解溫度對多糖得率的影響見圖4。

圖4　酶解溫度對多糖得率的影響

由圖4可以看出，隨著酶解溫度的的增加，多糖得率升高，在50℃時達到最大。多糖得率在50℃后開始下降，可能是由于溫度升高導致酶活性降低，酶促作用受到抑制。因此，選擇適量的酶解溫度為50℃。

2.1.5　酶解時間對多糖得率的影響

酶解時間對多糖得率的影響見圖5。

圖5　酶解時間對多糖得率的影響

由圖5可以看出，隨著酶解時間的延長，多糖得率逐漸上升。酶解時間為80 min時，多糖得率達到最大值，酶解80 min后多糖得率開始下降，其原因可能是隨著酶解時間的延長，酶的穩定性受到影響，多糖也可能降解。因此，選擇適宜的酶解時間為80 min。

2.2　最佳工藝條件

2.2.1　試驗因素和水平

根據單因素試驗結果，選取料液比（X1）、酶解溫度（X2）和提取液pH值（X3）進行中心組合試驗，以多糖得率（Y）為響應值進行響應面分析。響應面試驗因素及水平見表2。

表2　響應面設計因素水平編碼

2.2.2　二次響應面回歸模型的建立與分析

大棗多糖提取工藝的優化設計試驗結果見表3，方差分析見表4。

表3　響應面設計方案及試驗結果

表4　響應面方差分析結果

從表4的分析結果可知，整體模型的P小于0.05，表明該二次方程模型顯著。方程的失擬項小，表明該方程對試驗的擬合情況好，試驗誤差小。因此，可用該回歸方程代替試驗的真實點對試驗結果進行分析。3個因素對結果的影響排序為酶解溫度＞料液比＞提取液pH。

對表3所得數據進行回歸分析，各因素經回歸擬合后，解得二次回歸方程模型：Y=3.484＋1.25 X1＋1.66 X2＋0.74 X3－1.37 X1X2＋0.82 X1X2＋2.00

利用軟件Design-Expert分析，給出了最優提取工藝條件：料液比為1∶30、酶解溫度為55℃、提取液pH為5.19，多糖得率為3.69%。為了驗證模型方程的適用性，同時考慮到操作的方便性，將上述條件調整為料液比1∶30、酶解溫度為55℃、提取液pH為5.2，在此條件下進行驗證，最后得到多糖得率為3.61%，接近預測值，說明試驗結果與模型擬合良好，通過此模型優化能夠有效提高板棗多糖的得率。

3　結論

采用酶法提取殘次、等外品的稷山板棗多糖，單因素及響應面分析結果表明，最佳提取工藝條件為：料液比為1∶30、酶解溫度為55℃、提取液pH為5.2，酶添加量0.05%、酶解時間80 min時，提取效果好，大棗多糖得率達到3.61%。

［1］郭艷茹，溫玉潔.稷山板棗水溶性多糖提取工藝研究［J］.安徽農業科學，2010，38（35）：20 464-20 468.

［2］李小平，陳錦屏，閻雅嵐.紅棗多糖提取方法研究進展［J］.江西農業學報，2007，19（10）：102-104.

［3］張淮杰.糖復合物生化研究技術［M］.杭州：浙江大學出版社，1998.