龍牙百合粉多糖提取工藝優化及其抗氧化

□ 鄧 鵬 廖 聰 何 平 尹樂斌 邵陽學院食品與化學工程學院

龍牙百合是百合科百合屬中的優質種類，其鱗片肥厚且適度彎曲，鱗片顏色為潔白到寶黃之間，型似龍牙，故稱龍牙百合。龍牙百合鱗片營養豐富，含有大量淀粉以及豐富的糖類、生物堿和多酚類物質，具有潤肺止咳、寧心安神之效。研究表明，多糖類物質具有降血脂、降血糖和抗氧化之效[1-2]。近年來，龍牙百合產量逐漸上升，關于龍牙百合綜合利用的研究也越來越重要，因此本文對龍牙百合粉多糖提取工藝進行優化，并對其ABTS自由基、DPPH自由基清除能力進行研究。

1 材料與儀器

實驗儀器主要為VELOCITY-14R離心 機（Dynamica-Scientific-Lid）；UV-1780紫外分光光度計（日本島津儀器有限公司）；EL204分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；SY-1220恒溫水浴槽（南京市暢翔儀器設備有限公司）。

實驗材料有龍牙百合粉（邵陽市隆回縣提供）；苯酚（成都金山生化試劑有限公司）；濃硫酸：（寧波市星月化玻有限公司）；蒽酮（國藥集團化學試劑有限公司）。

2 方法

2.1 標準曲線的繪制

葡萄糖標準溶液的配制：準確稱取干燥至恒重的葡萄糖0.1 g，溶解稀釋后轉移至500 mL容量瓶中，定容。2 mg/mL蒽酮溶液配置：準確稱取200 mg蒽酮，溶解于100 mL的濃硫酸之中，轉移至棕色容量瓶中，低溫貯藏（現配現用）。取6支潔凈的具塞刻度試管，分別移取0、0.1、0.2、0.3、0.4 mL與0.5 mL的葡萄糖標準溶液，補充蒸餾水至1 mL，置于冰水浴中，加入2 mg/mL蒽酮溶液4 mL，搖勻，沸水浴10 min，冷卻至室溫，于620 nm測試吸光度。

2.2 龍牙百合多糖提取方法及提取率計算

取龍牙百合粉2 g，按單因素實驗條件提取，提取結束后于4 ℃下，6 000 r/min離心15 min，取0.1 mL離心液加入到100 mL容量瓶中，得龍牙百合多糖提取液，重復3次。

多糖提取率計算如公式（1）。

式（1）中：A為多糖提取率；c為提取液多糖濃度（mg/mL）；V為溶液體積（mL）；m為原料質量（mg）。

2.3 單因素工藝優化

本實驗主要從不同料液比、提取溫度、提取時間3個方面進行龍牙百合提取多糖的工藝參數優化。

2.3.1 不同料液比對多糖提取的影響

稱取龍牙百合粉2 g，將蒸餾水按照料液比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40與1∶50（g/mL）的比例，加入錐形瓶中，搖勻并放入70 ℃水浴鍋中，提取1.5 h，提取3次。

2.3.2 提取溫度對多糖提取的影響

稱取龍牙百合粉2g，將蒸餾水按料液比1∶30加入錐形瓶中，搖勻并放入50、60、70、80 ℃和90 ℃下的水浴鍋中，提取1.5 h，提取3次。

2.3.3 提取時間對多糖提取的影響

稱取龍牙百合粉2 g，將蒸餾水按料液比1∶30加入錐形瓶中，搖勻并放入70 ℃的水浴鍋中，提取0.5、1.0、1.5、2.0 h以及2.5 h，提取3次。

2.4 正交實驗

在單因素試驗基礎上，選擇提取時間、提取溫度和不同料液比為變量作為影響因素，多糖提取率作為評價指標，進行正交優化。

2.5 抗氧化性指標測定

為研究龍牙百合總酚的抗氧化活性，本實驗將對龍牙百合總酚清除ABTS自由基、DPPH自由基的能力進行研究[3-4]。

2.5.1 ABTS自由基清除率測定

ABTS儲備液的配制：將20 mL的7 mmol/L的 ABTS和 352 μL的 140 nmol/L的過硫酸鉀混和，于暗處室溫下放置12～16h。使用前用無水乙醇稀釋成ABTS工作液，并將工作液的溫度控制在30 ℃，734 nm波長下的吸光度為（0.7±0.02）。取提取液0.5 mL和1.5 mL無水乙醇加入試管中，以2 mL的無水乙醇作空白對照，加ABTS工作液2 mL靜置6 min后，在波長734 nm下測其吸光度，最后按公式（2）計算ABTS自由基清除率。

式（2）中：M1表示ABTS自由基清除率；Ni為提取液吸光值；Nj是對照組的吸光值。

2.5.2 DPPH自由基清除率測定

將 2 mL的 2.0×10－4mol/L的DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）乙醇溶液和2 mL提取液混合，室溫下避光靜置30 min，以乙醇為對照組，并于517 nm處檢測吸光度，DPPH自由基清除率由公式（3）計算。

式（3）中：M2表示DPPH自由基清除率；Nm是提取液的吸光值；Nc是對照組的吸光值；Nk本底吸光值。

3 試驗結果與分析

3.1 標準曲線

由Excel擬合實驗數據得標準曲線，如圖1所示，曲線方程為y=8.104 3x+0.009 6。其中R2=0.998 3，表示該回歸曲線可靠。

圖1 葡萄糖標準曲線圖

圖2 料液比對多糖提取率的影響圖

圖3 提取溫度對多糖提取率的影響圖

圖4 提取時間對多糖提取率的影響圖

3.2 單因素實驗結果

3.2.1 不同料液比對多糖提取的影響

由圖2可得，多糖提取率先上升后下降，這是因為料液比過低時，百合粉不能充分與溶劑接觸，接觸面積過低，導致多糖溶出量較少。隨著料液比的增大，百合粉逐漸充分溶解于溶劑之中，多糖提取量也因此增大，直到1∶40達到極值。隨著料液比的繼續增大，多糖因分散更容易被分解，以至于料液比1∶50時，提取率開始下降。

3.2.2 提取溫度對多糖提取的影響

提取溫度對多糖提取的影響如圖3所示，從圖3可得，隨著溫度的上升，提取率先升后降，這可能是因為溫度過低，水分子不夠活躍，導致多糖溶出較低。隨著溫度的上升，分子運動激烈，從而使得多糖溶出增加，80 ℃時，多糖提取率達到最高值。同時隨著溫度的上升，多糖的分解速率也在上升，在90 ℃提取，溶出速率與分解速率差值隨著提取時間越來越小，直到1.5 h時，分解速度已經大于溶出速率，所以提取率低于80 ℃。

3.2.3 提取時間對多糖提取的影響

如圖4所示，提取時間處于0.5～1.5 h時，提取率呈先上升趨勢，于1.5 h達到峰值，隨后開始下降。這可能是因為提取時間過短，多糖尚未完全溶出，以至于提取不完全，隨著提取時間的增加，胞內與胞外多糖濃度漸漸平衡，溶出速率降低，但隨著胞外多糖濃度的上升，其分解速率也在上升，在1.5 h之后分解速率占上風，因此多糖提取率呈下降趨勢，所以最佳提取時間為1.5 h。

3.3 正交實驗優化龍牙百合總酚提取結果

3.3.1 正交實驗水平

由單因素結果可得最佳液料比為1∶40、提取溫度80 ℃、提取時間為1.5 h，因此設計的正交實驗水平如表1所示。

3.3.2 正交實驗結果分析

龍牙百合多糖提取工藝優化，以提取時間、提取溫度、液料比為因素變量，總酚提取量為衡量指標的正交實驗設計，方案及結果見表2所示。由表2得出，3個因素對龍牙百合多糖的提取率的影響為：料液比＞提取溫度＞提取時間。龍牙百合提取總酚的最佳工藝條件組合為A1B2C2，即提取時間為1.5 h、提取溫度為80 ℃、料液比為1∶40。

表1 正交實驗因素水平表

表2 正交實驗分析表

3.4 正交實驗模型驗證結果

根據正交實驗結果的最佳工藝參數進行驗證實驗，多糖平均提取得率6.52%（n=3）。

3.5 抗氧化試驗結果

在提取龍牙百合多糖的最佳工藝條件下測定ABTS自由基和DPPH自由基的清除率，結果分別為67.2%與62.4%。

4 結論

正交實驗結果表明，各因素對多糖提取率結果的影響程度排序為料液比＞提取溫度＞提取時間，在時間為1.5 h、溫度為80 ℃、料液比為1∶40時，提取結果最佳。此條件下進行驗證實驗，結果表明，多糖提取率為6.52%（n=3），具有真實性及較好的穩定性，其ABTS自由基清除率為67.2%，DPPH自由基的清除率為62.4%。優化所得的水提工藝穩定、可行，可用于龍牙百合粉的多糖的提取。