黃秋葵多糖提取工藝研究

孫 赫，馬井喜，趙大芳，陳慧真

(長春大學 食品科學與工程學院，吉林 長春 130022)

黃秋葵含有豐富的功能活性物質，其中包括對人體有益的黏性多糖、果膠、纖維素等成分。傳統多糖提取方法耗時長、效率低，無法滿足生產生活需要，因此對多糖提取工藝進行優化十分必要。本研究采用堿提法、水提醇沉法、超聲波提取法對黃秋葵多糖提取進行研究，以期為黃秋葵多糖提取工藝的優化提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：黃秋葵，購于吉林省長春市沃爾瑪超市。

試劑：苯酚、濃硫酸、無水乙醇、鹽酸、氯仿，均為分析純，西安化學試劑廠；正丁醇、乙醚、丙酮、氨水，均為分析純，天津天泰精細化學品有限公司。

1.2 實驗儀器

全能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；分析天平：上海天平儀器有限公司；恒溫水浴鍋：上海樹立；臺式離心機：美國貝克曼公司；真空干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；紫外可見光分光光度計：天津市泰斯特儀器有限公司；酸度計：廣州深華生物有限公司；超聲波清洗器：上海易凈超聲波儀器有限公司；循環水式真空泵：天津市泰斯特儀器有限公司；旋轉蒸發器：上海樹立。

1.3 方法

1.3.1 葡萄糖標準曲線的繪制

稱取10 mg葡萄糖(分析純)，加入蒸餾水溶解，而后轉移到容量瓶中定容并搖勻，配制成的葡萄糖樣液即為標準品。用微量吸取器分別吸取0.2、0.4、0.6、0.8 mL標準品，在每個比色皿中加入蒸餾水，總溶液為1.0 mL，以此配比溶液梯度進行實驗。加入5%苯酚1 mL及濃硫酸5.0 mL，輕微震蕩以加速反應，放置20 min后進行測定。空白對照組為1.0 mL蒸餾水，按同樣操作流程加入苯酚及濃硫酸。記錄所測數據，進行線性擬合。

1.3.2 黃秋葵多糖的提取方法

1.3.2.1 主要提取方法

(1)堿提法。準確稱取2.0 g黃秋葵粉末置于燒杯中，加入600 mL無水乙醇，充分混合均勻以除去部分色素；而后進行抽濾，在濾渣中加入堿液進行溶解浸提；取上清液離心并冷凍干燥，最后提取得到的即為黃秋葵粗多糖。

(2)水提醇沉法。準確稱取2.0 g黃秋葵粉末，加入適量蒸餾水攪拌混勻，防止結塊沉淀；100 ℃熱水條件下浸提2次，將浸提液蒸發濃縮；在蒸發濃縮后的液體中加入無水乙醇浸提多糖，觀察實驗現象可知最后會產生部分沉淀物質，將該浸提液加速離心，得到部分固態沉淀物；將沉淀物加入少量蒸餾水進行溶解并且再次加入3倍體積的無水乙醇進行沉淀，實驗重復3次，在最后一次沉淀實驗中所得到的沉淀物即為黃秋葵粗多糖。

(3)超聲波提取法。準確稱取2.0 g黃秋葵粉末，加入蒸餾水混合均勻；再用飽和Ca(OH)調節pH值，置于超聲波儀器中進行提取；將上清液通過乙醇沉淀后再次進行離心，放置一段時間使乙醇揮發完全，最后提取得到的即為黃秋葵粗多糖。

1.3.2.2 穩定性試驗

稱取2.0 g黃秋葵粉末，按照上述多糖提取工藝步驟提取粗多糖。將提取到的黃秋葵粗多糖放置于100 mL 燒杯中，加入蒸餾水攪拌溶解，再轉移到1000 mL容量瓶中定容并搖勻。用微量吸取器分別吸取1.0 mL樣液于試管中，并且同時以1.0 mL水按同樣操作流程作為空白對照組，于 485 nm 處測定吸光值。記錄所測數據，并且考察3 h內吸光值的穩定性(每30 min測1次)。

1.3.2.3 多糖溶解性實驗

取適量三種提取法制得的黃秋葵粗多糖，分別溶于熱水、冷水、乙醇、丙醇、正丁醇、氯仿等有機溶劑中，觀察其溶解性。

1.3.2.4 精密度試驗

將三種提取法制得的黃秋葵粗多糖分別放置于燒杯中，加入蒸餾水混合均勻，分別取6份2 mL樣液進行實驗(每種提取法2份樣液)。利用苯酚-硫酸法測定樣液，通過顯色反應測定每個時間段的吸光度。通過比較6份樣液的RSD值，可以考察三種提取方法的精密度。

1.4 黃秋葵多糖提取工藝優化

1.4.1 超聲波法單因素實驗

(1)實驗溫度。稱取4.0 g黃秋葵粉末，在料液比為1∶30的情況下，加入蒸餾水混合均勻，再用飽和Ca(OH)堿液將溶液的pH值調節為9。然后將樣液平均分成4份，分別在50、60、70、80 ℃條件下提取20 min。為減小實驗誤差，重復實驗3次，記錄實驗數據。

(2)浸提時間。稱取4.0 g黃秋葵粉末，在料液比為1∶30的情況下，加入蒸餾水混合均勻，再用飽和Ca(OH)堿液將溶液的pH值調節為9。然后將樣液平均分成4份，在相同實驗溫度下分別浸提15、20、25、30 min。

(3)料液比。稱取4.0 g黃秋葵粉末，平均分成4份，每份1.0 g。分別按照料液比為1∶20、1∶30、1∶40、1∶50加入蒸餾水混合均勻，再用飽和Ca(OH)堿液將溶液的pH值調節為9，然后在60 ℃條件下提取20 min。為減小實驗誤差，重復實驗3次，記錄實驗數據。

(4)實驗pH值。稱取4.0 g黃秋葵粉末，在料液比為1∶30的情況下，加入蒸餾水混合均勻，然后將樣液平均分成4份，用飽和Ca(OH)堿液將溶液的pH值分別調節為7、8、9、10，并在60 ℃條件下提取20 min。為減小實驗誤差，重復實驗3次，記錄實驗數據。

1.4.2 超聲波法正交試驗

選取超聲波提取法的實驗溫度、浸提時間、料液比、實驗pH值為影響因素，設計正交試驗，以確定超聲波法提取黃秋葵多糖的最佳工藝條件。正交試驗因素水平見表1。

表1 超聲波法正交試驗因素水平

2 結果與分析

2.1 葡萄糖標準曲線

如圖1所示，葡萄糖標準品的回歸方程為y=0.222x-0.2153，相關系數為R2=0.9995，可達到小數點后3個9，說明結果良好。

圖1 葡萄糖標準曲線

2.2 堿提法結果

2.2.1 穩定性試驗結果

堿提法穩定性試驗結果見表2。數據顯示，吸光度在3 h內變化范圍較小，因此本實驗利用苯酚-硫酸法進行黃秋葵多糖的定性和定量測定是有理論及實踐依據的。

表2 堿提法穩定性試驗結果

2.2.2 多糖溶解性實驗結果

實驗發現，堿提法提取的粗多糖易溶于極性有機溶劑，在熱水、冷水中都有較好的溶解效果，但不溶于高濃度的非極性有機溶劑，如丙酮、氯仿、正丁醇、乙醚等。

2.2.3 精密度試驗結果

堿提法精密度試驗結果見表3。根據相對標準偏差(RSD)的計算公式得出RSD為0.0783%，說明試驗結果精密度較好。

表3 堿提法精密度試驗結果

2.3 水提醇沉法結果

2.3.1 穩定性試驗結果

水提醇沉法穩定性試驗結果見表4。數據顯示，吸光度在3 h內變化范圍較小，因此本實驗利用苯酚-硫酸法進行黃秋葵多糖的定性和定量測定是有理論及實踐依據的。

表4 水提醇沉法穩定性試驗結果

2.3.2 多糖溶解性實驗結果

實驗發現，水提醇沉法提取的粗多糖易溶于極性有機溶劑，在熱水、冷水中都有較好的溶解效果，但不溶于高濃度的非極性有機溶劑，如丙酮、氯仿、正丁醇、乙醚等。

2.3.3 精密度試驗結果

水提醇沉法精密度試驗結果見表5。計算6份樣品的吸光度的相對標準偏差，得出RSD為0.0194%，說明試驗結果精密度較好。

表5 水提醇沉法精密度試驗結果

2.4 超聲波法結果

2.4.1 穩定性試驗結果

超聲波法穩定性試驗結果見表6。數據顯示，吸光度在3 h內變化范圍較小，因此本實驗利用苯酚-硫酸法進行黃秋葵多糖的定性和定量測定是有理論及實踐依據的。

表6 超聲波法穩定性試驗結果

2.4.2 多糖溶解性實驗結果

實驗發現，超聲波法提取的粗多糖易溶于極性有機溶劑，在熱水、冷水中都有較好的溶解效果，但不溶于高濃度的非極性有機溶劑，如丙酮、氯仿、正丁醇、乙醚等。

2.4.3 精密度試驗結果

超聲波法精密度試驗結果見表7。計算6份樣品的吸光度的相對標準偏差，得出RSD為0.0074%，說明試驗結果精密度好。

表7 超聲波法精密度試驗結果

2.5 超聲波法單因素實驗結果及分析

2.5.1 實驗溫度對多糖得率的影響

由圖2可以看出，多糖得率隨著實驗溫度上升而提高，當實驗溫度為60 ℃時，多糖得率最高。

圖2 實驗溫度對多糖提取率的影響

2.5.2 浸提時間對多糖得率的影響

由圖3可以看出，多糖得率隨著浸提時間的延長而提高。但是時間過長可能造成超聲波空化作用太久，長時間的超聲波作用可能使多糖鏈斷裂，破壞多糖結構，從而導致提取率降低。

圖3 浸提時間對多糖提取率的影響

2.5.3 料液比對多糖得率的影響

由圖4可以看出，加大料液比可以在一定程度上提高多糖提取率。當料液比較大時，溶液中的多糖濃度低，使得溶液和黃秋葵之間形成了另一個濃度差，從而加快分子的擴散速率。同時，料液比加大可以使膠質多糖的分解速率加快，促使多糖分子從黃秋葵中加速分離。

圖4 料液比對多糖提取率的影響

2.5.4 實驗pH值對多糖得率的影響

由圖5可以看出，多糖得率隨著pH值增大而提高，當pH值為9時，提取效果最佳。多糖在酸性或者堿性條件下會發生水解反應，最后生成單糖，因此在pH值很低或者很高的情況下多糖均會發生水解反應，并且過酸或過堿的條件也會使得黃秋葵中纖維素等物質發生水解反應。

圖5 實驗pH值對多糖提取率的影響

2.6 超聲波法正交試驗結果及分析

超聲波法正交試驗結果見表8。各因素的影響程度為B>A>D>C，即浸提時間>實驗溫度>實驗pH值>料液比。最優組合為A3B2C1D3，即實驗溫度70 ℃、浸提時間20 min、料液比1∶30、實驗pH值10，在此條件下，黃秋葵多糖得率為6.79%。

表8 超聲波法正交試驗結果

3 結論

本文以黃秋葵為原料，比較堿提法、水提醇沉法、超聲波提取法三種方法的多糖提取效果，探究黃秋葵多糖的最佳提取工藝。通過單因素實驗及正交試驗得出，利用超聲波提取黃秋葵多糖的最佳提取工藝為實驗溫度70 ℃、浸提時間20 min、料液比1∶30、實驗pH值10。在此條件下，黃秋葵多糖得率達到最大值，為6.79%。