辣木籽營養成分測定及多糖提取工藝

余芳 ，楊愛萍 ，石雪萍 ，葛偉麗，王嬌，蔣彩云

1. 江蘇經貿職業技術學院健康學院（南京 211168）；2. 江蘇省食品安全工程技術研究開發中心（南京 211168）

辣木（Moringa oleiferaLam）為辣木科辣木屬植物，原產于熱帶和亞熱帶地區，在我國云南、廣西等地區已有種植。辣木樹的葉子、豆莢和籽均可食用。辣木的種子辣木籽（Moringaseed）富含蛋白質、油脂、多糖、礦物質等，是一種新資源食品，具有一定的生理活性和藥用價值，常被用來預防和輔助治療糖尿病、高血壓、皮膚病、免疫力低下、關節炎等疾病[1-3]。辣木籽具有較高的抗氧化活性，可以清除自由基，常被用作抗動脈粥樣硬化劑。彭曉云等[4]研究辣木精油的抗氧化活性，可清除果蠅體內自由基。段瓊芬等[5]研究表明，光照時間、溫度和受熱時間均會對辣木籽抗氧化性產生影響。劉華勇等[6]采用水酶法獲得辣木籽抗氧化成分，通過測定DPPH消除能力評價其抗氧化活性。在非食品領域，辣木籽因其具有抗菌性和絮凝性而被運用于凈化水源，李翀等[7]研究辣木籽蛋白對水中濁度的去除能力。

辣木多糖為辣木中重要成分之一，辣木不同器官的多糖含量變化范圍為8.16%～33.61%[8]。辣木籽多糖提取工藝研究中，多采用溶劑提取法。梁鵬等[9]研究表明，辣木籽所含多糖對于超氧陰離子自由基及羥自由基具有較好的清除作用，并隨著辣木籽多糖相對濃度增加而增加，充分體現辣木籽所具備的體外抗氧化活性。

試驗以市售不同來源辣木籽為原料，分析其水分、灰分、蛋白質、脂肪、多糖、礦物質元素等營養成分含量，優選辣木籽，進行辣木籽多糖提取工藝研究。采用單因素試驗和正交試驗，優化辣木籽多糖提取工藝，選擇最佳提取工藝參數，為進一步開發辣木籽資源，提取、分離、純化辣木籽多糖提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

辣木籽（市售；1號辣木籽顆粒飽滿，直徑10 mm×15 mm；2號辣木籽顆粒扁小，直徑約5 mm×8 mm；分別經高速萬能粉碎機粉碎后，密封儲存于冷凍冰箱中備用）。

Ca、K、Mg、Fe、Zn標準品（純度≥99%）；濃硝酸、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、苯酚、石油醚、無水乙醇、葡萄糖等（均為國產分析純）。

1.2 主要儀器及設備

FW100高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；BSA224S電子天平（賽多利斯科學儀器有限公司）；101-2A電熱恒溫干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；馬弗爐（杭州艾普儀器設備有限公司）；SHA-C電熱恒溫水浴鍋（上海路達實驗儀器有限公司）；Agilent 5110 ICP-OES電感耦合等離子體發射光譜儀（安捷倫科技公司）；SZ-1型快速混勻器（江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠）；JH 722可見光分光光度計（上海菁華儀器儀表有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 營養成分測定

水分測定采用直接干燥法（參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》第一法）；灰分測定采用直接灰化法（參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》）；脂肪測定采用索氏提取法（參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》第一法）；蛋白質測定采用凱氏定氮法（參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》第一法）；多糖測定采用硫酸苯酚法[10]；礦質元素測定采用GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》第一法 電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）。

1.3.2 辣木籽中多糖提取工藝單因素試驗

稱取辣木籽粉末2 g，通過單因素試驗，考察乙醇體積分數、料液比、提取溫度、提取時間對辣木籽多糖得率的影響。

1.3.2.1 乙醇體積分數

設定乙醇體積分數40%，50%，60%，70%和80%，料液比1∶30（g/mL），溫度60 ℃，浸提30 min，測定辣木籽多糖得率。

1.3.2.2 料液比

按照料液比1∶10，1∶15，1∶20，1∶25和1∶30（g/mL），乙醇體積分數50%，溫度60 ℃，浸提30 min，測定辣木籽多糖得率。

1.3.2.3 提取溫度

設定提取溫度40，50，60，70和80 ℃，乙醇體積分數50%，料液比1∶30（g/mL），浸提30 min，測定辣木籽多糖得率。

1.3.2.4 提取時間

浸提時間設定30，45，60，75和90 min，按照料液比1∶30（g/mL），乙醇體積分數50%，溫度60℃，測定辣木籽多糖得率。

1.3.3 辣木籽中多糖提取工藝正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，以乙醇體積分數、料液比、提取時間及提取溫度作為4個考察因素，選取3個水平進行試驗。采用L9(34)正交表進行正交試驗設計，確定提取最佳工藝。

表1 正交試驗因素水平表

1.3.4 葡萄糖標準曲線制作

稱取105 ℃干燥至恒重的標準葡萄糖100.0 mg，置100 mL容量瓶中，加適量蒸餾水溶解，稀釋至刻度，搖勻。精密吸取10 mL，置100 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，每毫升含葡萄糖0.1 mg。分別精密取溶液0，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6和1.8 mL，置于具塞試管中，分別加水至2.0 mL，各加入5%苯酚溶液1.0 mL搖勻，迅速加入硫酸5.0 mL搖勻，放置10 min，置沸水浴中加熱15 min，取出，迅速冷卻至室溫，可見分光光度計490 nm波長處測定吸光度，空白對照以2.0 mL蒸餾水代替葡萄糖溶液。以吸光度（X）為橫坐標、濃度（Y）為縱坐標，繪制標準曲線。

1.3.5 數據處理

測定結果均平行重復3次，取其平均值。

2 結果與分析

2.1 辣木籽營養成分含量

由表2可知，顆粒飽滿、直徑大的1號辣木籽蛋白質含量為35.8%，多糖含量為19.1%，較顆粒不均且粒小的2號辣木籽高。樊建麟等[11]對云南元江縣辣木籽營養成分的研究中，測得其蛋白質含量為37.8%，粗脂肪含量為40.12%，總糖含量的9.75%，董成國[12]研究表明，辣木籽中可溶性總糖含量為20.31%。

表2 不同來源辣木籽營養成分含量 g/100 g

2.2 礦物質元素含量測定

測定辣木籽中Ca、K、Mg、Fe、Zn這5種礦物元素含量，結果如表3所示，辣木籽的礦物元素含量大小順序均為K＞Mg＞Ca＞Fe＞Zn。

辣木籽中含有豐富的礦物質元素，其含量受生長的土壤及水質環境的影響，還與辣木的品種、產地及辣木籽的采集季節等有關。辣木籽所含大量元素還是微量元素均比較豐富，其大量元素含量由高到低為P＞K＞Mg＞Na＞Ca，其中，P含量最高，為1 262 mg/kg；其次是K，含量為1 026 mg/kg，Mg含量為495 mg/kg[11]。楊東順等[13]研究結果表明，辣木不同部位樣品均含有Fe、Zn、Mn、Cr和Se等微量元素。其中，Fe平均含量最高，辣木籽殼中最高，辣木籽為最低。

表3 不同來源辣木籽礦物質含量

2.3 葡萄糖標準曲線

葡萄糖標準曲線回歸方程為：y=16.53x（x為葡萄糖質量，y為吸光度），線性相關系數為R2=0.999。辣木籽多糖溶液在此濃度范圍內，與吸光度呈良好的線性關系。測定多糖含量時，將所測定得到的吸光度代入葡萄糖標準曲線回歸方程，即能夠計算出所測溶液的多糖含量。

圖1 葡萄糖標準曲線

2.4 提取條件對得率的影響

2.4.1 乙醇體積分數對得率的影響

圖2結果顯示，乙醇體積分數在40%～80%范圍內，辣木籽多糖的測定吸光度隨著乙醇體積分數升高呈現上升趨勢，這是因為多糖溶液的溶解度隨著乙醇體積分數增大不斷增大。達到80%之后，辣木籽多糖的得率隨著溫度升高呈下降趨勢，得率不斷降低，因而選擇乙醇體積分數60%，70%和80%作為正交試驗的3個試驗水平。

圖2 乙醇體積分數對得率的影響

2.4.2 料液比對得率的影響

由圖3結果可知，料液比1∶15（g/mL）時，吸光度最高，多糖得率最大。隨著料液比從1∶20（g/mL）開始，吸光度降低；1∶25時呈現上升趨勢，而1∶30（g/mL）時又有所下降，料液比1∶30（g/mL）時之后，隨著料液比的降低，多糖得率也逐步下降。因此，選擇1∶15，1∶20和1∶25（g/mL）作為正交試驗的3個水平。

圖3 料液比對得率的影響

2.4.3 提取溫度對得率的影響

圖4結果表明，在40～80 ℃范圍內，辣木籽多糖得率隨著溫度升高呈現上升趨勢，得率不斷增大。這是因為溶液的溶解度隨著溫度增加不斷增大。在70 ℃之后，辣木籽多糖得率隨著溫度升高呈下降趨勢，得率不斷降低，因而選擇60，70和80 ℃作為正交試驗的3個試驗水平。

圖4 提取溫度對得率的影響

2.4.4 提取時間對得率的影響

由圖5可知，提取時間在30～90 min內，隨著提取時間延長，辣木籽中多糖得率隨之升高，75 min末接近最大值，可見反應時間越長，提取越充分。在90 min之后，辣木籽多糖得率有所下降。因此，選擇水提時間60，75和90 min作為正交試驗的3個水平。

2.5 正交試驗結果

根據單因素試驗的結果，選取影響辣木籽多糖提取效果各因素中有意義的水平做正交試驗，對結果進行極差分析，以確定最佳的提取條件。采用L9(34)正交試驗，以乙醇體積分數（A）、料液比（B）、提取時間（C）、提取溫度（D）作為4個考察因素，選取3個水平進行試驗。每一水平K1、K2、K3中最大的值所對應的條件即為該因素對應的最佳提取條件。由表4可以看出，提取辣木籽多糖的最佳工藝條件為A2B2C2D2，即乙醇體積分數70%、料液比1∶20（g/mL）、提取溫度70 ℃、提取時間75 min。4個因素對辣木籽多糖得率的影響大小依次為B＞D＞C＞A，其中料液比B的提取作用最為顯著。

影響辣木籽多糖得率的主要因素有料液比、浸提溫度、浸提時間和提取次數等。梁鵬等[9]以水溶劑提取法提取辣木中水溶性多糖，在浸提120 min、溫度80 ℃、料液比1∶20（g/mL）條件下，粗多糖得率可達5.66%。抗氧化清除作用的半數抑制率（IC50）分別是7.252 8和2.501 1 mg/mL。董成國[12]采用傳統的水提醇沉法對辣木籽中多糖進行提取，在單因素的基礎上采用三因素三水平的Box-Behnken中心組合試驗對提取工藝進行優化，確定了最佳的工藝參數，即料液比1∶55.5（g/mL），提取時間1 h，提取溫度79 ℃，在此條件下，多糖得率達到14.11%。

圖5 提取時間對得率的影響

表4 正交試驗結果

3 結論

依據食品安全國家標準方法，測定辣木籽營養成分含量，顆粒飽滿、直徑大的1號辣木籽蛋白質含量35.8%，多糖含量19.1%，辣木籽中5種礦物元素含量順序為K＞Mg＞Ca＞Fe＞Zn。

采用L9(34)正交試驗，以乙醇體積分數（A）、料液比（B）、提取時間（C）、提取溫度（D）作為4個考察因素，選取3個水平進行試驗，得出辣木籽多糖提取工藝的最佳條件為A2B2C2D2，即乙醇體積分數70%、料液比1∶20（g/mL）、提取溫度70 ℃、提取時間75 min，4個因素對辣木籽多糖得率的影響大小依次為B＞D＞C＞A。