紫薯多糖超聲提取工藝優化及抗氧化活性研究

吳雙雙，王 嬌，張大強

（1.漯河食品職業學院食品工程系，河南漯河 462000；2.中檢集團中原農食產品檢測（河南）有限公司檢測部，河南鄭州 450000）

紫薯因含多糖、黃酮類、花青素等活性物質，且富含硒元素，被冠以“抗癌大王”的稱號，已成為食品行業開發應用的熱點。但多集中于紫薯花青素的研究，對其多糖的研究報道較少。多糖的提取主要有溶劑浸提法、酶解、微波和超聲輔助法。據報道，超聲技術具有時間短、效率高、成本低、污染小等優勢，已被廣泛利用[1]。利用單因素試驗確定了超聲輔助法提取紫薯多糖的最佳條件，并對其抗氧化活性進行測定，為紫薯多糖的開發做好了理論基礎。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原材料

紫薯，購自漯河沙北丹尼斯超市。

1.1.2 試驗試劑及儀器

葡萄糖、苯酚、濃硫酸、乙醇、氯仿、正丁醇等，均為分析純。萬分之一電子天平、粉碎機、超聲波清洗機、紫外分光光度計、離心機、旋轉蒸發儀和冷凍干燥機等。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫薯多糖的制備

紫薯經去皮烘干后，用粉碎機粉碎；利用單因素試驗設定的參數對紫薯粉末進行超聲提取后離心，上清液濃縮后加入乙醇醇沉，利用Sevage法[2]除蛋白，重復3～5次至無明顯沉淀，然后醇沉、濃縮后經冷凍干燥得到紫薯粗多糖。

1.2.2 紫薯多糖含量的測定

采用苯酚硫酸法[3]繪制葡萄糖標準曲線，并用同樣的方法測定紫薯多糖的吸光度，利用標準曲線公式反推得到紫薯多糖的質量濃度X，然后計算得多糖得率：

式中：X——多糖質量濃度，mg/mL；

V——定容體積，mL；

m——多糖質量，mg。

數據均是做3次平行試驗后取平均值。

1.2.3 單因素試驗

設定超聲功率400 W，在料液比1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35（g∶mL）；超聲溫度 30，40，50，60，70℃；超聲時間15，30，45，60，75 min的條件下進行試驗，測定紫薯多糖的最優超聲提取條件。

1.2.4 鄰二氮菲法測定紫薯多糖對·OH的清除作用[4]參考引用文獻[4]中的試驗方法。

1.2.5 紫薯多糖對DPPH·清除作用的測定[5]

參考引用文獻[5]中的試驗方法。

2 結果與分析

2.1 葡萄糖標準曲線

葡萄糖質量濃度（mg/mL）為橫坐標、吸光度A為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線。

回歸方程為：

Y=8.187 6X+0.050 8，R2=0.998 3.

葡萄糖標準曲線見圖1。

圖1 葡萄糖標準曲線

2.2 單因素試驗優化結果

在設定超聲功率400 W時，不同的料液比、超聲溫度、超聲時間獲得的紫薯多糖得率用Sigmaplot軟件作圖。

料液比、超聲溫度、超聲時間對紫薯多糖提取率的影響見圖2。

由圖2可知，紫薯多糖的提取率隨料液比的增加，先增加后減少。這主要是因為當料液比低時，料液較黏稠，多糖溶解不充分，不利于超聲提取，料液比增加時，多糖分子充分膨大，多糖分子容易溶出，因此提取率增加。當料液比超過1∶25時，紫薯多糖提取率略微下降，主要是因為料液比過大，增加了后續的濃縮時間，使多糖在濃縮過程中產生損失，使多糖提取率下降。因此紫薯多糖超聲提取的最佳料液比1∶25，此時多糖得率為2.45%。

由圖2可知，在超聲提取溫度為50℃時，紫薯多糖的提取率達到最大，為2.79%。隨著超聲溫度的提高，紫薯多糖的提取率逐步增加。當溫度高于50℃時，提取率又呈現緩慢降低的趨勢。原因是溫度較低不利于多糖分子的溶出，而過高的溫度會使多糖分子分解，破壞多糖結構，影響其生物活性和提取率。

圖2 料液比、超聲溫度、超聲時間對紫薯多糖提取率的影響

此外，超聲時間為15～75 min時，紫薯多糖的提取率隨著超聲時間的增加，表現為先升高后降低。超聲波提取可加速細胞壁的破壞，使多糖分子釋放出來。45 min后多糖提取率降低的原因可能是長時間的超聲作用使多糖分子發生了降解[6]。單因素試驗結果得出，在超聲功率400 W時，紫薯多糖的最佳提取條件為料液比1∶25，超聲溫度50℃，超聲時間45 min。

2.3 紫薯粗多糖的抗氧化活性分析

紫薯粗多糖對·OH和DPPH·的清除率見圖3。

由圖3可知，隨著多糖質量濃度增加，其對·OH和DPPH·的清除能力均顯著增加。在紫薯粗多糖質量濃度為2.5 mg/mL時，對·OH和DPPH·的清除率分別達到8.45%和10.03%，表現出良好的抗氧化活性。

3 結論

通過單因素試驗，對料液比、超聲提取溫度和超聲時間進行分析，得出超聲功率400 W時，紫薯多糖的最佳提取條件為料液比1∶25，超聲溫度50℃，超聲時間45 min。紫薯粗多糖的抗氧化試驗結果顯示，其對·OH和DPPH·均表現出良好的清除效果，具備一定的抗氧化活性，為紫薯多糖的開發利用奠定了理論基礎。

紫薯粗多糖質量濃度/mg·mL-1

圖3 紫薯粗多糖對·OH和DPPH·的清除率