超聲及微波協同提取滸苔多糖的工藝研究

李藝昕 趙愛利 陳暉 李彤 黃宇陽

摘 要：本研究探討了利用超聲—微波協同萃取滸苔多糖的提取工藝，經過單因素和正交組合實驗，得到了在超聲—微波協同作用下最佳提取工藝為：超聲功率40W，微波功率600W，料水比1：50，時間50min，提取溫度90℃，提取率達到29.03%。相對水提醇沉法及單獨的微波提取法，超聲-微波協同萃取法具有提取率高，提取時間短的特點，是滸苔多糖提取的一種新的優選方法。

關鍵詞：滸苔;多糖;超聲-微波協同萃取

滸苔（Entermorpha）為綠藻門、石莼目、石莼科藻類，是一種大型經濟綠藻，在我國沿海一帶有廣泛分布。滸苔具有多種營養成分，是一種高蛋白、低脂肪，且富含維生素和礦物質的優質海洋食品。自古以來就是我國沿海居民食、藥用藻類，有清熱解毒、消炎之效。據《本草綱目》記載，滸苔可“燒末吹鼻止衄血， 湯浸搗敷手背腫痛”。滸苔多糖是滸苔的主要活性物質之一，已發現有諸多的生理功能，如降血脂、抗氧化[1-2]，提高免疫力[3]等。目前對滸苔多糖的提取研究多采用熱水浸提醇沉法，但這種傳統的提取方法有耗時長（需2到4小時），提取率低（9%左右）等缺點[4-5]。本研究嘗試用微波及超聲協同應用于滸苔多糖的提取。微波提取技術是近年新發展起來的提取方法，在微波電磁場作用下，可以縮短提取時間、降低能耗減少溶劑用量、提高收率和純度，降低生產成本[6]。而超聲技術利用空化和機械振動作用瞬間使細胞壁結構破裂，使胞內多糖也能有效地溶出，提高了多糖的提取率[7]。本研究將通過將微波超聲協同技術應用于滸苔多糖的提取，經過單因素和正交組合實驗，初步探求微波輔助提取滸苔多糖的最佳工藝條件，為后續滸苔多糖的活性功能研究時滸苔多糖的制備打下基礎，也可為滸苔多糖的工業化生產提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

滸苔由福建海興保健食品有限公司提供;重蒸酚、濃硫酸等化學試劑均為分析純。

1.2 ?儀器與設備

Satorius BS 224S電子天平（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）;CW-2000超聲微波萃取儀（上海新拓分析儀器科技有限公司）;TDL-5-A低速大容量離心機（上海安亭科學儀器廠）;VIS-7220N恒溫水浴箱（上海精宏實驗設備有限公司）;GZX-9070MBE數顯鼓風干燥箱（上海博訊實業有限公司醫療設備）。

1.3 ?研究方法

1.3.1 ?滸苔多糖提取流程

量取滸苔粉→按料水比加入蒸餾水→設置條件超聲微波協助萃取→離心取上清液→

1.3.2 ?滸苔多糖提取試驗

（1）超聲開關對提取率的影響實驗：選取料水比1：30，提取時間30min，提取溫度80℃，微波功率600W，以超聲波是否開為變量，以滸苔多糖標曲做參考測定多糖提取率。結果：超聲開時多糖提取率遠大于超聲關的提取率，接下來將在超聲開的條件下進行單因素試驗和正交設計試驗。

（2） 提取溫度的選擇：在超聲開，提取時間50min、料水比1：40、微波功率600W的情況下，分別研究提取溫度為50、60、70、80、90℃時對多糖提取量的影響。

（3） 提取時間的選擇：在超聲開，提取溫度80℃、料水比1：40、微波功率600W的條件下，分別研究提取時間為10、30、50、70、90min時對多糖提取量的影響。

（4） 微波功率的選擇：在超聲開，提取時間50min、料水比1：40、溫度80℃的情況下，分別研究微波功率為200、400、600、800、1000W時對多糖提取量的影響。

（5） 料水比的選擇：在超聲開，提取時間50min、微波功率600W、溫度80℃的情況下，分別研究料水比為1：20、1：30、1：40、1：50、1：60時對多糖提取量的影響。

（6） 滸苔多糖正交試驗：在單因素試驗基礎上，在提取溫度、提取時間、微波功率和料水比這四因素上取三個水平，采用L9（34）正交表，以滸苔多糖提取率為指標，選取最佳提取工藝。

1.3.3 ?指標計算

滸苔多糖提取率=[滸苔多糖質量（g）/滸苔質量（g）]×100%

1.3.4 ?標曲的確定

取0.24g經120度高溫干燥后的滸苔多糖溶于10ml蒸餾水中，并繼續配置濃度分別為2.4、1.8、1.2、0.6、0.3（mg/ml）的溶液1ml，用苯酚硫酸法測出不同濃度滸苔多糖待測液對應的吸光度值，平行試驗做三組。并以滸苔多糖質量為橫坐標x（μg），以吸光度值為縱坐標y做散點圖，并得線性表達式：y=0.0035x+0.0097，r=0.9993。1.3.5 ?苯酚-硫酸法測定多糖的含量

量取前震蕩均勻，量取0.1ml滸苔上清液加入比色管中，再加入0.9ml蒸餾水稀釋，加入5%苯酚1ml和5ml濃硫酸，震蕩均勻放入95℃恒溫水浴箱加熱15min，后冷卻15min，以蒸餾水對照測定其吸光度值，根據滸苔多糖標準曲線公式得出滸苔多糖的含量并計算出提取率。

2 ?結果與分析

2.1 ?溫度對多糖提取率的影響

在超聲開，提取時間50min、料水比1：40、微波功率600W的情況下，分別研究提取溫度為50、60、70、80、90℃時對多糖提取量的影響見圖1。

由圖1可見，隨著提取溫度的升高，提取多糖的量在逐漸增加，因為多糖在水中的溶解度與溫度有關，隨著水溫的升高，多糖的溶解度也逐漸增大，所以溫度對多糖的提取率有很大的影響。

2.2 ?提取時間對多糖提取率的影響

在超聲開，提取溫度80℃、料水比1：40、微波功率600W的條件下，分別研究提取時間為10、30、50、70、90min時對多糖提取量的影響見圖2。

由圖2可見，在50min時，多糖的提取量達到最大，延長到70min時，反而略有下降。說明了提取時間并非越長越好，因為長時間處在高溫的提取條件下，可能會使其糖苷鍵斷裂造成其降解，從而使提取率降低。

2.3 ?微波功率對多糖提取率的影響

在超聲開，提取時間50min、料水比1：40、溫度80℃的情況下，分別研究微波功率為200、400、600、800、1000W時對多糖提取量的影響見圖3。

由圖3可見，隨著功率的增加提取率也增加，但是達到600W以后，功率的增加反而使多糖的提取量下降，這很可能是更大的功率有著更大的能量，對滸苔多糖的結構造成破壞，從而使其降解。

2.4 ?料水比對多糖提取率的影響

在超聲開，提取時間50min、微波功率600W、溫度80℃的情況下，分別研究料水比為1：20、1：30、1：40、1：50、1：60時對多糖提取量的影響見圖4。

由圖4可見，隨著料水比的增大，多糖提取率增加，但到達1：50時多糖提取率下降。這可能是因為固液質量的增幅逐漸降低，多糖的提取率也逐漸趨于平緩。

2.5 ?正交實驗結果

根據單因素實驗的結果，選擇料水比、提取溫度、時間和微波功率四個因素設計正交實驗，因素水平表見表1，結果見表2。

由極差分析可以看出，影響滸苔多糖提取量的最主要因素是溫度，其次按順序分別為提取時間，料水比和功率。 從正交結果得到的最佳提取工藝條件是在90℃下，用1：50的料水比，功率600W，提取50min。

為驗證所優選工藝的可靠性和重復性，我們最佳工藝參數條件下，進行滸苔多糖提取的驗證性實驗，得出每克滸苔能提出的多糖的質量為290.3mg ，結果表明該工藝穩定可行。

3 ?結論與討論

本實驗考察了在超聲協同的情況下，微波功率、料水比、提取溫度、提取時間等因素對滸苔多糖提取率的影響，結果表明：在超聲—微波協同作用下，比常規的水提醇沉法或單純的微波提取法縮短了操作時間，提高了多糖的提取率。通過正交實驗，得出了滸苔多糖提取工藝的最佳參數組合為： 料水比為1：50，微波功率600W，提取溫度為90℃，提取時間為50min。在此最佳參數組合下，每克滸苔提取多糖的量為290.3mg。隨著滸苔多糖的生理功能被逐漸的發掘[8-11]，對滸苔多糖的需求量增大，如何快速、高效而又經濟的提取是各位研究者共同關心一個問題。因此本實驗的結果為后續的不論是滸苔多糖的保健品開發還是功能性研究都提供了值得參考的數據。

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