內(nèi)部沸騰法優(yōu)化螺旋藻多糖提取工藝研究

劉玉環(huán) 賀亞銀 張喜峰 張麗妹

摘 要：采用內(nèi)部沸騰法優(yōu)化螺旋藻多糖提取工藝.利用正交實驗設(shè)計分析乙醇濃度、料液比、提取溫度和時間對螺旋藻多糖得率的影響.結(jié)果表明：用內(nèi)部沸騰法提取螺旋藻多糖的最佳條件為：40%乙醇，料液比1∶14，溫度80 ℃，提取時間5 min，多糖得率是8.92%.內(nèi)部沸騰法快速、高效、經(jīng)濟，可有效用于螺旋藻多糖的提取.

關(guān)鍵詞：螺旋藻；內(nèi)部沸騰法；多糖

[中圖分類號]TQ110 [文獻標志碼]A

文章編號：1003-6180（2018）02-0051-05

Abstract：Polysaccharides from Spirulina Platensis were extracted by inner ebullition method. The effects of parmeters ranged？from concentration of ethanol， solid-liquid ratio， extraction temperature， and time on the yield of Polysaccharides were investigated by orthogonal experiment. Experiment results show that the optimum extraction conditions are as followed： the volume fraction of ethanol solution saturated the materials is 40%， the ratio of material to solution was 1：14（g/mL）， the extraction temperature was 80℃， extraction time was 5min. The extraction rate of polysaccharides reached 8.92% under the optimum extraction. The method of inner ebullition is a rapid， efficient， economic method to extract the polysaccharide fromSpirulina Platensis.

Key words：Spirulina Platensis； inner ebullition method； polysaccharides

螺旋藻是一種人類可安全食用的藍綠藻，其多糖在食品生產(chǎn)中扮演穩(wěn)定劑、增稠劑和乳化劑的角色.[1]螺旋藻多糖可降低丙型肝炎病毒（基因型4）的復制[2]，降低肺轉(zhuǎn)移的B16-BL6細胞對基膜的侵襲[3].Chaiklahan [4]研究表明，螺旋藻多糖具有較強的抗氧化性，對DPPH自由基清除率可達31%.因此，螺旋藻多糖在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的前景.

螺旋藻多糖的提取方法普遍采用熱水浸提法[5].宋照風[6]采用超聲和冷堿結(jié)合法對螺旋藻干粉中可溶性多糖進行提取，該法提取的多糖雜質(zhì)較多，堿性環(huán)境可導致多糖水解.王以斌[7]等采取酶解輔助超聲對螺旋藻多糖進行提取，優(yōu)化了工藝條件，但所需酶的成本較高.內(nèi)部沸騰法是一種快速強化植物有效活性成分的提取方法[8]，具有操作簡便、雜質(zhì)較少、回收率較高等優(yōu)點.有關(guān)內(nèi)部沸騰法提取螺旋藻多糖的研究尚未見報道.本文以螺旋藻干粉為材料，采用內(nèi)部沸騰法提取螺旋藻多糖，研究乙醇濃度、料液比、提取溫度、提取時間對螺旋藻多糖提取效果的影響，旨在為螺旋藻多糖的提取提供簡便、快速的方法，同時為其多糖進一步分離純化提供技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

極大螺旋藻粉末（由甘肅凱源微藻中心提供）；無水乙醇、濃硫酸、苯酚、葡萄糖均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

722型可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）；DKB-501超級恒溫水浴鍋（揚州市三發(fā)電子有限公司）；DD-5M立式大容器離心機（湖南凱達科學儀器有限公司）；PL203電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）.

1.3 試驗方法

1.3.1 標準曲線的制作

準確稱取100 mg葡萄糖，蒸餾水定容至1 000 mL，混勻后，分別吸取0.2，0.4、0.6，0.8，1.0 mL于試管中，加水補足至2 mL，各加入6%苯酚1mL，濃硫酸5 mL.混勻后靜置，待冷卻后在490 nm處測定吸光值，以葡萄糖含量X（μg）為橫坐標，以吸光值Y為縱坐標繪制標準曲線，計算得回歸方程為：Y=0.0073X+0.0366，R2=0.9728.

1.3.2 內(nèi)部沸騰法提取螺旋藻多糖

稱取0.5 g螺旋藻粉末，加入一定量一定濃度的乙醇均勻潤濕20 min，使其充分進入物料內(nèi)部后，按照一定比例加入一定溫度熱水.提取一段時間后，2000 r/min離心5 min，測上清液中多糖含量，計算多糖得率.

（1）乙醇濃度對螺旋藻多糖提取效果的影響

稱取5份螺旋藻粉末各1 g，分別加入不同濃度的乙醇（10%，20%，30%，40%，50%）5 mL，充分潤濕20 min后，按照料液比1∶14（g/mL）比例加入80 ℃熱水.在恒溫水浴鍋中解析3 min后，2000 r/min離心5 min，測上清液中多糖含量，計算多糖得率.

（2）料液比對螺旋藻多糖提取效果的影響

稱取5份螺旋藻粉末各1 g，加入20%乙醇各5 mL，充分潤濕20 min后，按照不同料液比（1∶10，1∶12，1∶14，1∶16，1∶18（g/mL）加入80 ℃熱水.在恒溫水浴鍋中解析3 min后，2000 r/min離心5 min，測上清液中多糖含量，計算多糖得率.

（3）提取溫度對螺旋藻多糖提取效果的影響

稱取5份螺旋藻粉末各1 g，加入20%乙醇各5 mL，充分潤濕20 min后，按照料液比1∶14比例加入不同溫度（60，70，80，90，100 ℃）的熱水.在恒溫水浴鍋中解析3 min后，2000 r/min離心5 min，測上清液中多糖含量，計算多糖得率.

（4）提取時間對螺旋藻多糖提取效果的影響

稱取5份螺旋藻粉末各1 g，加入20%乙醇各5 mL，充分潤濕20 min后，按照料液比1∶14比例加入80 ℃的熱水.在不同時間（1，3，5，7，9 min）解析，2000 r/min離心5 min，測上清液中多糖含量，計算多糖得率.

1.3.3 正交試驗設(shè)計

在單因素基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)果對其條件進行正交設(shè)計優(yōu)化，獲得最佳的提取條件.

1.3.4 多糖得率計算

將制備的多糖樣品溶液按照1.3.1方法進行測定，計算公式如下：

R=X×V2×NV1×M.

式中，R為螺旋藻多糖得率%，X為為螺旋藻多糖的含量（μg），M為螺旋藻質(zhì)量（g），V1為加入反應(yīng)體系中多糖提取液體積（mL），V2為制備的多糖提取液體積（mL），N為稀釋倍數(shù).

1.3.5 內(nèi)部沸騰法與其他提取方法的比較

將內(nèi)部沸騰法在最優(yōu)條件下提取的多糖得率與超聲波輔助、傳統(tǒng)熱水浸提、微波輔助方法相比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)部沸騰法提取螺旋藻多糖的單因素試驗

2.1.1 乙醇濃度對螺旋藻多糖得率的影響

由圖1可知，隨著乙醇濃度的增加，螺旋藻多糖得率逐漸增大，在乙醇濃度為40%時達到最大值，之后呈下降趨勢.原因可能是低濃度的乙醇使物料內(nèi)部沸騰強度弱，多糖得率較低；而多糖在高濃度乙醇中溶解性較差.因此，螺旋藻多糖得率的最佳乙醇濃度為40%左右.

2.1.2 料液比對螺旋藻多糖得率的影響

由圖2可知，隨著料液比的增加，多糖得率也隨之增加，當料液比大于1∶14（g/mL），得率反而開始下降.料液比太高或太低均會影響多糖得率.料液比較低時，細胞內(nèi)外多糖濃度差異較低[9]，提取不充分，不利于細胞中多糖的溶出，從而降低多糖的得率.料液比太高，導致提取液中多糖濃度較低，且后續(xù)處理過程工作量較大，增加工作時間和成本.因此，1∶14（g/mL）為螺旋藻多糖得率最佳的料液比.

2.1.3 提取溫度對多糖得率的影響

由圖3可知，隨著溫度的升高，螺旋藻多糖得率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，原因可能是提取溫度較低時，多糖在提取過程中內(nèi)部擴散較慢，溶解不充分，提取效果較差.隨著溫度升高，內(nèi)部乙醇沸騰劇烈，當其速度達到一定程度時，乙醇揮發(fā)較快，導致螺旋藻多糖提取不完全.因此，螺旋藻多糖提取溫度選擇80 ℃.

2.1.4 提取時間對螺旋藻多糖得率的影響

由圖4可知，隨著提取時間的延長，螺旋藻多糖的內(nèi)部沸騰提取速度很快，當提取時間為3 min時，螺旋藻多糖的得率最大，提取時間延長，非糖類物質(zhì)溶出，使多糖得率下降.所以，螺旋藻多糖得率最佳解析時間為3 min.

2.2 內(nèi)部沸騰法提取多糖的正交試驗

試驗以乙醇濃度%（A）、料液比（g/mL）（B）溫度℃（C）、解析時間min（D）作為正交試驗的5個因素，以多糖得率為分析指標，進行16組正交試驗L9（34）.見表1和表2.

由表2和表3可知，各因素對螺旋藻多糖得率的影響依次為：A（乙醇濃度）>D（時間）> C（溫度）>B（料液比）.影響螺旋藻多糖提取的因素P值均大于0.05，該取值范圍差異不顯著.方差分析中F值結(jié)果與表2中極差分析結(jié)果吻合，即A（乙醇濃度）相比其他因素來說，對多糖提取效果的影響較大，說明按照乙醇濃度參數(shù)對物料進行內(nèi)部滲透，使多糖最大量的溶出，提高得率.最佳提取工藝條件為：A2B2C2D3，即乙醇濃度40%，料液比1∶14（g/mL），提取溫度80 ℃，提取時間5 min.在此最佳條件下，進行驗證性實驗，測得螺旋藻多糖平均得率8.92%，說明正交試驗設(shè)計獲得的工藝條件是合理的.

2.3 內(nèi)部沸騰法與其他提取方法的比較

內(nèi)部沸騰法與超聲波法、熱水浸提、微波法相比，螺旋藻多糖提取效果差異顯著（P<0.05）.內(nèi)部沸騰和微波法提取多糖所需時間較短，熱水提取時間最長.微波和超聲波均需專門設(shè)備才可進行，內(nèi)部沸騰法無需特殊設(shè)備，操作簡便.因此，內(nèi)部沸騰方法省時、簡單、成本較低.

3 結(jié)論

本試驗采用內(nèi)部沸騰法對螺旋藻多糖進行提取，采用單因素和正交試驗優(yōu)化獲得了多糖提取的最佳條件：乙醇濃度40%，料液比1∶14（g/mL），提取溫度80 ℃，提取時間5 min，該條件下多糖得率8.92%.內(nèi)部沸騰法與其他提取方法相比，具有操作簡單、低耗能、回收率較高等優(yōu)點，說明此法為提取螺旋藻多糖提供了一種高效、快速的提取方法，為多糖進一步分離純化奠定基礎(chǔ)，對螺旋藻多糖在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的深加工，具有一定的現(xiàn)實意義.

參考文獻

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編輯：琳莉