酶協同超聲波提取黃秋葵多糖工藝

于滿 張仲桓 尹通 李國海 李啟龍 吳正凡

摘 ?要：以黃秋葵粉末為原料，用酶協同超聲波的方法對黃秋葵多糖的提取工藝進行優化，通過單因素試驗，探究提取溫度、提取時間、pH值、酶配比對提取率的影響，得到提取溫度40℃、提取時間30min、pH值為5、酶配比（m果：m纖）為1：3時黃秋葵多糖的提取率最高。

關鍵詞：黃秋葵多糖;酶協同超聲波;單因素實驗;提取

黃秋葵多糖是一種天然抗氧化物質，劉曉霞[1]、任丹丹[2]等研究發現黃秋葵花果膠類多糖有抗疲勞、降血脂糖、抗腫瘤、免疫調節活性的生理功 能和良好的增稠、乳化特性。近年來人們對天然多糖類物質具有眾多研究，常見的提取方法有熱水提取法、酸提法、堿提法等，但提取率偏低、耗時長。本文采用酶協同超聲波提取的方法，針對多糖的分布部位，破壞細胞壁，增加溶劑穿透力，提高提取率和縮短提取時間。并通過正交試驗和響應面試驗對工藝進行了優化，為黃秋葵多糖的開發利用提供理論支持。

1材料與方法

1.1材料與試劑

黃秋葵多糖粉末、葡萄糖、苯酚、濃硫酸、纖維素酶、果膠酶。

1.2儀器與設備

電子天平 賽多利斯科學儀器（北京）有限公司

KQ-250DE型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司

旋轉蒸發器RE-52AA上海亞榮生化儀器廠

SHZ-Ⅲ型循環水真空泵 上海亞榮生化儀器廠。

1.3單因素實驗

1.3.1提取溫度對提取率的影響

準確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W、pH 5.0，控制總酶用量為0.5%，酶配比〔m（果膠酶）：m（纖維素酶）〕為1：3，料液比為1∶30（g/mL）條件下提取40 min，考察不同提取溫度（20、30、40、50、60℃）的條件下對黃秋葵多糖得率的影響。

1.3.2提取時間對提取率的影響

確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W，提取溫度40 ℃，pH 5.0，控制總酶用量為0.5%，酶配比〔m（果膠酶）：m（纖維素酶）〕為1：3，料液比為1：30（g/mL）的條件下，考察不同提取時間（20、40、60、80、100min）條件下對黃秋葵多糖提取率的影響。

1.3.3 PH對提取率的影響

準確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W，提取溫度40 ℃，控制總酶用量為0.5%，酶配比〔m（果膠酶）：m（纖維素酶）〕為1：3，料液比為1：30（g/mL）的條件下提取40 min，考察不同pH（2、3、4、5、6）條件下對黃秋葵多糖提取率的影響。

1.3.4酶配比對提取率的影響

準確稱取2 g黃秋葵粉末，以純水為提取劑，控制超聲功率250W，提取溫度40 ℃，控制體系pH為5.0，控制總酶用量為0.5%，料液比為1：30（g/mL）的條件下提取40min，考察了果膠酶與纖維素酶不同酶配比（3：1、2：1、1：1、1：2、1：3）條件下對黃秋葵多糖提取率的影響。

2結果與分析

2.1提取溫度對黃秋葵多糖得率影響

如圖1（a）所示，從20℃開始，隨溫度上升多糖提取率呈現升高狀態，到40℃達到最高點，然后開始下降，多糖提取率隨溫度升高而升高一方面是可能因為隨著溫度上升，多糖的溶出速率變快;另一方面，隨著溫度升高，酶的活性也在變強。而達到40℃以后，多糖提取率開始降低，可能是因為溫度過高導致酶活性降低，還可能是過高的溫度會引起表面張力的降低和空化泡內的蒸汽壓力的增加，造成超聲波的阻尼，從而使提取率下降。

2.2提取時間對多糖提取率的影響

如圖1（b）所示，從20min到30min多糖提取率增長迅速，在30min時達到峰值，然后緩慢下降.可能是因為酶和多糖的反應需要時間，短時間內酶不能與多糖充分地接觸和反應，多糖的溶出低，所以提取率不高。而30min以后，酶已經充分發揮了作用，隨酶解時間增加，酶活降低，隨著時間的延長，超聲波對多糖的糖苷鍵降解程度加大，對多糖造成了破壞，而使提取率降低。

2.3 pH對多糖提取率的影響

如圖1（c）所示，黃秋葵多糖的提取率隨pH的增加呈現先增加后下降的趨勢，原因可能是酶蛋白受酸堿環境的影響，易使酶蛋白結構構象的改變[25]，使酶活力降低。果膠酶的最適pH在2.5-6.0之間，纖維素酶的最適pH在4.5-6.5之間，所以在強酸環境下，酶的活性較低，隨著pH上升，多糖提取率升高，pH為5.0時達到最高，隨著pH繼續升高，酶活力降低，提取率隨之下降。

2.4酶配比對多糖提取率的影響

如圖1（d）所示，當m纖：m果比例從1：3到1：2時，變化并不明顯，從m纖：m果的比例為1：2開始，隨著纖維素酶的比例變大，多糖提取率顯著提升，在m纖：m果比例為3：1時達到最大。原因可能是纖維素酶和果膠酶對多糖提取都有積極影響，但對于黃秋葵細胞壁的結構而言，纖維素含量多于果膠類物質，纖維素酶作用效果更好，纖維素酶利于將細胞壁中纖維素成分轉化的更徹底，所以多糖提取率隨纖維素酶的含量提高而提高。但m纖：m果比例達到4：1時，果膠酶的含量過低，不利于轉化黃秋葵內的果膠類物質，所以酶配比m纖：m果在3：1時達到最優。

3.結論

通過單因素實驗，得到了提取溫度、提取時間、pH值、酶配比對黃秋葵多糖提取率的影響，確定了在提取溫度40℃、提取時間30min、pH值為5、酶配比（m果：m纖）為1：3時黃秋葵多糖的提取率最高，約為8.51%。本實驗為黃秋葵多糖的提取和開發利用提供理論支持。

參考文獻

[1] ?劉曉霞. 黃秋葵花果膠類多糖的提取工藝及其性質的研究[D]. 浙江大學，2014.

[2] ?汪俊軍，劉小偉，劉效林，等. 刺梨汁對金地鼠的抗動脈硬化作用 [J] . 中國動脈硬化雜志，2001，9（1）：17-20.

基金項目：大學生創新創業訓練計劃項目（201910214287）

作者簡介：于滿（2000—），女，黑龍江省綏化市人，在讀本科生，專業為食品科學與工程。