山藥多糖的高得率擠壓提取及性能研究

朱燕麗，鄭海英，杜冰，黎攀，姚繼明，范小平*

山藥多糖的高得率擠壓提取及性能研究

朱燕麗1，鄭海英1，杜冰1，黎攀1，姚繼明2，范小平1*

（1.華南農業大學 食品學院，廣州 510642；2.廣東旺大集團股份有限公司，廣州 510663）

高效、快速地提高山藥多糖提取率及獲得性能較好的山藥多糖。以壚土鐵棍山藥為原料，采用單因素試驗、Box-Behnken設計和響應面法研究了擠壓溫度、螺桿轉動電機頻率、水分含量及喂料電機頻率對山藥多糖（CYP）提取率的影響，并對擠壓提取后的山藥多糖進行性能研究。所構建的回歸模型具有高度顯著性，最佳擠壓輔助提取條件確定如下：擠壓溫度為130 ℃，螺桿轉動電機頻率為26 Hz，水分含量為20%，喂料電機頻率為16 Hz。在該條件下，擠壓后的山藥多糖（E-CYP）的提取率大大升高，達到了44.97%，較未擠壓處理提高了31.67 %。通過掃描電鏡發現，經過擠壓處理的山藥多糖的表面呈現大量不規則的孔結構，且整體結構相對松散。抗氧化性能測試表明，E-CYP表現出優于CYP的抗氧化活性，隨著多糖濃度的增加，羥基自由基及超氧陰離子自由基的清除能力呈逐漸升高的趨勢。其中，羥基自由基的去除能力最高，為58.20%，表明經擠壓處理的山藥多糖具有較好的抗氧化活性。獲得了山藥多糖高得率擠壓提取的高效方法及抗氧化性強的山藥多糖，為山藥多糖在活性包裝及作為藥食同源的高值化利用提供了理論依據。

山藥多糖；擠壓膨化；提取；高得率；性能

山藥又稱薯豫、淮山，是一種已經被種植于東亞數千年的薯蕷塊莖，年產量僅次于甘薯、馬鈴薯。山藥富含淀粉、黏性蛋白，還含有多糖、黃酮類、皂苷類和尿囊素等成分，被國際上列為十大塊根類食用植物之一，其營養成分和生物活性被廣泛研究[1]。山藥多糖（Chinese Yam Polysaccharides，CYP）作為山藥主要的活性成分之一，因無毒、高效和多功能性而備受關注[2]。山藥多糖已被證實是能增強機體抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖、抗炎和提高免疫能力的植物活性成分[3]，其活性的發揮與多糖的分子大小、形式和在水中的溶解度等相關[4]。山藥多糖常存在于細胞內，受限于外圍厚壁，且其連接方式和結構具有復雜性。山藥塊莖中含有較難分解的木質素，其包裹著纖維素和半纖維素，雖然半纖維素聚合度較低、易分解，但纖維素降解卻受晶體結構的阻礙和溫度限制，因此多糖的提取應形成合適的反應環境，以打破纖維素、半纖維素和木質素之間的緊密結合，增大容隙和接觸率，提高水解程度[5]。往往需要借助外界力量更好地將其提取，目前常用的方式有：傳統的利用“相似相溶”原理的熱水浸提法[6]、酶解提取法[7]、物理提取法（包括超聲波[8]、微波[9]、高壓[10]）等能增加可溶性多糖的滲透率。常規的破碎方式雖然能促進多糖的溶出，但效率低、能耗高，效果不及擠壓膨化方式。

擠壓膨化處理能提供高溫、高壓、高剪切力和摩擦力環境，并利用壓力差使物料在出料口處膨脹，形成多孔結構，為多糖溶出提供巨大的空間與通道[11]。同時，擠壓膨化能高效、快速地打破物料原有的緊密結構，解決當前制約多糖提取率低的難題。基于此，本文以壚土鐵棍山藥為原料，采用單因素結合響應面法優化擠壓膨化輔助熱水浸提法的最佳提取工藝在此基礎上對擠壓前（CYP）后（E-CYP）山藥多糖的微觀結構及性能（體外抗氧化活性等）進行研究，旨在更好地綜合開發山藥類食品或藥品，促進其剩余產量的消化及高值化利用。

1 實驗

1.1 材料與儀器

主要材料：壚土鐵棍山藥（采收于2022年3月），溫縣聚懷齋食品有限公司；無水乙醇，分析純，天津市富宇精細化工有限公司；硫酸、苯酚、鹽酸、磷酸，分析純，廣州化學試劑廠。

主要儀器：UV-4802S紫外可見分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司；SYSLG30-Ⅳ雙螺桿擠壓膨化機，山東賽百諾機械有限公司；Vertex 70傅里葉紅外光譜儀，德國BRUKER公司；TG209F1LibraTM熱重分析儀，德國耐馳儀器制造有限公司；Zetasizer NanoZS90系列納米粒度（DLS）及ZETA電位分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；Verios 460掃描電子顯微鏡，美國Thormos Fisher公司。

1.2 方法

1.2.1 擠壓原粉預處理

新鮮山藥去皮去根后清洗干凈，切為5 mm左右的薄片，平鋪于鋁盤中于60 ℃鼓風干燥箱中烘烤24 h，將烘干的山藥于多功能粉碎機中粉碎后過40目篩，裝入密封袋貯藏于真空干燥器中備用，即為山藥原粉。

1.2.2 單因素試驗

以上述得到的40目山藥原粉為材料，分別以水分含量（15%、20%、25%、30%、35%），擠壓溫度（100、110、120、130、140 ℃），螺桿轉動電機頻率（20、23、26、29、32 Hz），喂料電機頻率（10、13、16、19、22 Hz）為擠壓考察因素，探究各因素對山藥多糖提取率的影響。

1.2.3 山藥多糖的提取及測定

采用苯酚硫酸法[12]進行山藥多糖含量測定。選取不同系列濃度的葡萄糖標準品溶液，在波長為490 nm處測定吸光度值，并擬合得到=13.404+ 0.033 14的標準曲線方程，相關系數2=0.999 2。將擠壓前后山藥樣品進行粉碎后過80目篩。準確稱取1.00 g樣品，加入30 mL的蒸餾水，在80 ℃恒溫水浴振蕩器（轉速為170 r/min）中浸提1.5 h，于6 000 r/min的高速離心機離心10 min，收集上清液，重復以上操作3次。收集上述上清液于100 mL容量瓶中，定容。取5 mL提取液于離心管中，按體積比為1∶4加入無水乙醇混勻，后于4 ℃冰箱靜置醇沉24 h，離心（5 000 r/min、8 min），棄去上清液，得到白色沉淀，用無水乙醇洗滌3次，將多糖復溶、稀釋、定容，按下式計算多糖提取率，試驗均平行3次。經實驗3次得到CYP的多糖提取率為13.30 %。

式中：t為多糖提取率，%；為樣品質量濃度，mg/mL；為定容體積，mL；為稀釋倍數；為樣品的質量，g。

1.2.4 山藥多糖的制備

稱取擠壓前后山藥粉10.0 g，加入無水乙醇200 mL，在35 ℃下水浴回流6 h脫脂，再在40 ℃下真空干燥。按1.2.3節方法浸提，離心、復溶、濃縮、凍干后得到白色山藥多糖。

1.2.5 響應面優化實驗設計

在單因素實驗基礎上，以自變量為擠壓溫度（）、螺桿轉動電機頻率（）、水分含量（），響應目標為擠壓山藥多糖提取率，設計三因素三水平（Design-Expert 11軟件中Box-Behnken實驗設計）進行響應面優化（表1），從而得到最佳擠壓山藥多糖提取參數。

表1 擠壓山藥多糖的Box-Behnken實驗設計

Tab.1 Box-Behnken experimental design of extruded Chinese yam polysaccharide

1.2.6 驗證實驗

根據響應面實驗得出的因素水平最佳組合，進行擠壓山藥多糖的提取實驗，每組實驗平行3次，計算多糖提取率。

1.3 山藥多糖的性能研究

1.3.1 粒徑分析

將擠壓前后山藥多糖凍干樣配制為1 mg/mL的樣品溶液，將其放入樣品池中，多糖折射率設為1.638，散射角為90°，于25 ℃下使用納米粒度及ZETA電位分析儀測定粒徑及PDI變化。

1.3.2 紫外光譜分析

將擠壓前后山藥多糖凍干樣配制成1 mg/mL的待測溶液，置于紫外可見分光光度計（波長范圍為200～400 nm）中掃描，并分別觀察在260 nm和280 nm處是否存在紫外吸收峰。

1.3.3 傅里葉紅外光譜分析

取1 mg擠壓前后山藥多糖凍干樣和100 mg KBr粉末于已消毒的瑪瑙研缽中充分混勻、研磨至無光澤并且粒徑減小至微米級，在?10 MPa的壓片機中制作成薄片，并置于傅里葉紅外光譜儀中掃描采集4 000～400 cm?1波數范圍內的紅外光譜圖，探究其官能團特征。

1.3.4 熱重分析

采用TG209F1LibraTM熱重分析儀考察擠壓前后山藥多糖的熱穩定性而分別對其進行TG和DTG測定。分析條件：在N2環境中（20 mL/min）從20 ℃加熱至600 ℃（10 ℃/min）。

1.3.5 掃描電鏡分析

取少量CYP和E-CYP均勻地黏于帶有導電膠的樣品臺上，并進行噴金處理，利用掃描電子顯微鏡觀察15 000倍下的表觀形貌。

1.3.6 OH·清除率的測定

分別將不同質量濃度的樣品溶液（1 mL）加入試管中，依次加入FeSO4溶液（9 mmol/L）及H2O2（8.8 mmol/L）溶液各1 mL，充分振蕩反應后靜置10 min，與乙醇-水楊酸溶液（9 mmol/L，1 mL）混合，在37 ℃下水浴30 min（恒溫反應），取出冷卻后于510 nm處測其吸光度（S）；用等體積去離子水代替乙醇-水楊酸溶液（S0）；用等體積去離子水代替樣品溶液（0）。同時以Vc為陽性對照，按式（2）計算OH·清除率[13]。

1.3.7 O2–·清除率的測定

O2–·的測定參照Zhou等[14]的方法并稍作修改。取不同質量濃度的樣品溶液（1 mL）、 Tris-HCl緩沖液（50 mmol/L、3 mL、pH=8.2）及鄰苯三酚溶液（30 mmol/L、12 μL）于10 mL塞管中，置于25 ℃下恒溫反應4 min，后加入HCl溶液（8 mol/L、0.5 mL），于320 nm處測定吸光度值（S）；用等體積去離子水代替鄰苯三酚溶液（S0）；用等體積去離子水代替樣品溶液（0）。以Vc為陽性對照，蒸餾水為空白，按式（3）計算超氧陰離子自由基的清除率。

1.4 數據統計與分析

使用Design Expert 11軟件進行Box-Behnken試驗設計及響應面試驗數據優化分析并建立二次回歸模型，采用 Microsoft Excel軟件計算實驗數據均值和標準偏差分析，在Origin 2023軟件中進行繪圖處理。試驗均重復測定3次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

擠壓山藥多糖提取率隨著各擠壓參數水平的增加呈現先升高后降低的趨勢。機筒內溫度能直接影響物料擠壓膨化的作用效果，適當的溫度可促進水分子與物料的相互作用，促進細胞破碎和多糖的溶出[15]。圖1a、b可知，當水分或擠壓溫度較低時，山藥粉潤濕度較低，機腔中產生的蒸氣量過少，導致機筒內腔壓力太小，不能有效破壞山藥粉的致密結構；而若含水量過高時，會使得擠壓過程中物料流動性加快，應考慮物料未能在機腔內獲得所需的剪切力、壓力及摩擦力而不能充分改性處理即被擠出，達不到擠壓膨化的預期效果。此外，溫度過高時，水分蒸發劇烈，導致擠出物呈現焦糊狀態，多糖與其他成分發生反應，且可能發生降解，使得多糖提取率降低。由圖1c可知，在轉速為26 Hz時提取率達到最大值，為46.68%，此時山藥粉在機筒中受到合適的剪切力和摩擦力，細胞壁受破壞程度大，促進了多糖的溶出。隨著設備快速運送物料下，且處于低壓環境下，導致山藥粉在機腔內沒有充分進行反應，還未充分打開物料的致密結構而阻隔了多糖的輸出，降低了改性效果[16]。在適當的喂料電機頻率的條件下，喂料量飽和，物料受到的剪切作用增強，有利于細胞壁的破裂、多糖的溶出和糖苷鍵斷裂，使多糖含量增加[17]。如圖1d所示，在喂料電機頻率大于16 Hz時，多糖含量呈現出下降的趨勢，喂料量過大，容易堵住機筒內部，使設備無法運轉。在喂料電機頻率實驗設定范圍內，當喂料電機頻率為16 Hz時，多糖含量達到最高，為46.49%。

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面試驗結果

利用DesignExpert 11軟件對響應值提取率（表2）進行多元回歸擬合分析，可得到二次項回歸方程：=45.84+1.26+1.21?0.406 3?0.067 5?0.270 0+ 0.452 5?1.792?4.642?0.955 52，其中，決定系數2=0.977 3，表明該模型具有良好的擬合度，2Adj=0.948 2，Adj2與Pre2的差值＜0.2，表明沒有顯著差異，無須進一步優化響應面方程。

圖1 擠壓參數對擠壓山藥多糖提取率的影響

表2 對E-CYP的響應面試驗設計與結果

Tab.2 Design and results of response surface methodology for E-CYP

2.2.2 響應值回歸方程分析

由表3可知，回歸模型的＜0.000 1，回歸模型極顯著，說明該模型的可信度水平大于99.90%，失擬項的值為0.713 3>0.05，呈現不顯著水平，表明所得的回歸方程模擬與實際擬合中非正常誤差所占比例較小。同時也真實反映了擠壓過程中的各因素與提取率之間的關系。、、2、2的值均小于0.01，呈極顯著水平，2的值=0.024 4＜0.05，為顯著水平，而、、、均為不顯著（＞0.05），表中值（回歸系數檢驗值）的大小可反映出3個因素在實驗范圍內對擠壓山藥多糖提取率的影響依次為（擠壓溫度）>（螺桿轉動電機頻率）>（水分含量）。

2.2.3 擠壓山藥多糖提取率殘差分析

通過構建殘差的正態概率圖來檢查正態性假設，以及殘差和預測響應之間的分析。一般來說，當殘差圖沿直線近似時，正態性假設得到滿足。圖2可發現殘差隨機散布在顯示器上，這意味著這些數字的原始觀測值的方差對所有響應值（擠壓山藥多糖提取率）都是恒定的。

2.2.4 因素間相互作用的結果

為了研究變量之間的相互作用，并確定每個變量的最大響應最佳水平，生成了3D響應面和2D等高線圖（圖3）。響應面中各因素的影響是交錯的，其影響程度可以通過等高線圖中等高線的強度和響應面的陡峭角度清楚地反映出來[18]。

表3 方差分析

Tab.3 Variance analysis

注：**表示差異極顯著，<0.01；*表示差異顯著，<0.05

圖2 正態概率

圖3 3個響應因素的交互作用對E-CYP提取率的影響

圖3a、圖3b中，擠壓溫度和螺桿轉動電機頻率對交互作用曲度坡面較為陡峭，等高線密集呈現橢圓狀，說明交互作用影響顯著且在螺桿轉動電機頻率的曲面比擠壓溫度的曲面陡峭度更大，反映出螺桿轉動電機頻率對山藥多糖的提取影響比擠壓溫度更明顯。圖3b中，在試驗范圍內，山藥多糖提取率均隨著擠壓溫度和水分含量的升高而先增大后下降，2條曲線均有一定的拋物變化，說明擠壓溫度和水分含量均對響應值有一定的顯著性；其中，擠壓溫度曲線較水分含量來說比較陡峭，相對來說擠壓溫度對響應值較顯著。圖3c中，3D建模中模型有一定弧度，呈拱形形狀，曲線較陡，圖像弧度較明顯，曲線較平緩，說明螺桿轉動電機頻率對山藥多糖的提取影響效果較顯著。兩曲線均呈現拋物變化，可知當（螺桿轉動電機頻率）和（水分含量）因素為較低水平時，E-CYP提取率的增大幅度較大；后當這2個因素均持續增加后，E-CYP提取率則處于逐漸降低趨勢。

2.3 確定最佳提取工藝參數與驗證試驗

針對表2所得的試驗結果，利用Design-Expert 11軟件進行優化后得到模型預測理論值為45.06%，該模型得到最佳的工藝參數為擠壓溫度129.9 ℃、螺桿轉動電機頻率26.3 Hz、水分含量20.0%。為了方便操作，將參數設置為擠壓溫度130 ℃、螺桿轉動電機頻率26 Hz、水分含量20%、喂料電機頻率16 Hz，并以該條件進行3次重復試驗，測得實際值為44.97 %，與理論預測值吻合度較好。說明該模型優化得到的擠壓膨化工藝參數具有可靠性和準確性。

2.4 山藥多糖性能分析

2.4.1 粒徑分析

CYP的平均粒徑達（463.8±15）nm，平均PDI值為（0.38±0.03），分布較寬，表明其在水中形成了不均勻的聚集體；而E-CYP平均粒徑為（781.6±20）nm，平均PDI值為（0.116±0.015），多糖粒度的有效直徑增大，分子質量分布較均勻，表明經擠壓處理后山藥多糖的結構確實發生了變化。

2.4.2 紫外光譜分析

紫外光譜在一定程度上可以反映有機物的分子結構。若多糖中含有核酸或蛋白質時，譜線會在260 nm或者280 nm處出現吸收峰[19]。如圖4所示，CYP和E-CYP的譜線在260 nm或者280 nm均無明顯的吸收峰，說明使用熱水浸提方法和擠壓輔助法進行提取能獲得極少或無核酸、蛋白質等雜質的山藥多糖，效果較好，可予參考。

2.4.3 傅里葉紅外光譜分析

紅外光譜中譜峰的位置和形狀可以提供多糖的某些結構特征信息[20]。如圖5所示，CYP和E-CYP的光譜吸收帶基本一致，在3 370 cm?1區域具有較強且較寬的譜帶，是多糖分子內或分子間羥基（O?H）的伸縮振動強吸收[21]，2 930 cm?1和1 415 cm?1區域附近的吸收峰是甲基（?CH3）和次甲基（?CH2）中的C?H的伸縮振動結果[22]，這說明了擠壓前后的山藥多糖具有多糖的典型特征吸收峰[23-24]。CYP和E?CYP分別在1 651 cm?1和1 643 cm?1區域有吸收信號，可能是存在?COOH中的C＝O的不對稱伸縮振動，證明了兩者均含有糖醛酸[25]，同時E?CYP強度相對有所降低，可能是擠壓處理促進了多糖中纖維成分的降解。C?O常常在1 200～950 cm?1區域有伸縮振動而產生吸收信號，這包括吡喃糖環上的C?O?H和糖苷鍵C?O?C[26]；CYP和E?CYP均在853 cm?1和763 cm?1處有吸收強度，說明山藥多糖中存在α-糖苷鍵，這一結果也與薛麗潔[27]結果一致。

圖4 擠壓前后山藥多糖的紫外吸收曲線

圖5 擠壓前后山藥多糖的紅外光譜

2.4.4 熱重分析

圖6中，擠壓前后的山藥多糖均有相似的分解過程。其中，當溫度為35～110 ℃時，CYP質量損失了9.72%，E-CYP損失了5.98%；當溫度為170～400 ℃時，擠壓前后的山藥多糖質量損失大約為67%，均有較明顯的降解峰，反映出在這個階段中多糖發生明顯的質量損失，可能是多糖發生降解或者結構退化的原因[28]。當質量損失率為50%時，CYP和E-CYP對應的分解溫度為305.41 ℃和309.82 ℃，說明擠壓處理提高了山藥多糖的熱穩定性，這可能與山藥多糖的單糖組成有關，也可能是擠壓處理影響了多糖的空間結構，導致其穩定性的變化[29]；同時，CYP和E-CYP對應的最大降解速率分別發生在292.5 ℃和298.7 ℃。質量損失的現象在溫度為350 ℃時開始有所減緩，降解速率放緩，CYP和E-CYP最后的殘留質量分別為25.20%和26.20%，說明擠壓預處理的山藥多糖殘留量大于未處理山藥。

2.4.5 掃描電鏡分析

圖7所示，未擠壓處理的山藥多糖表面光滑，組織結構緊密連接在一起。經過擠壓處理的山藥多糖的表面顯示出了大量不規則的孔結構，并且整體結構相對松散。顯然，擠壓膨化預處理改變了山藥多糖的整體結構，打開了山藥多糖的致密結構，一定程度上增加了CYP的孔狀結構，使得比表面積在原基礎上增大，給予了溶出試劑更廣闊的溶出通道及接觸率，提高了山藥多糖的溶出率。因此，利用擠壓膨化處理方式能夠在一定程度上降解山藥粉，促進提取試劑與山藥粉之間的接觸與反應，以及纖維素和半纖維素的相互轉化作用，從而提高了山藥多糖在提取過程中的提取率。

圖6 擠壓前后山藥多糖的熱重分析

圖7 擠壓前后山藥多糖的電鏡圖像

2.4.6 OH·和O2??清除作用的分析

羥基自由基可穿過細胞膜與蛋白質等生物大分子發生化學反應[30]，導致細胞突變、死亡或組織一定程度的損傷，甚至能引起器官的病變及機體的衰老，也因此被認為是誘導氧化損傷的主要原因[31]。還有一種活性氧自由基是種類繁多的超氧陰離子自由基（O2??），能攻擊生物大分子，使其交聯或斷裂，對細胞結構和功能造成損害，還能與其他種類的自由基發生結合形成新的自由基，與生物體的衰老和病理變化有密切關系[32]。圖8a所示，在質量濃度為0.5～2.5 mg/mL時，CYP、E-CYP和Vc均隨著濃度的增加而升高，呈現出量效關系。當質量濃度為2.5 mg/mL時，E-CYP的清除能力達到了67.42%，而CYP的清除能力為58.20%，說明在同等條件下，經過擠壓預處理的山藥多糖對羥基自由基的清除效果優于未處理的山藥多糖，證明了山藥多糖經過擠壓預處理后抗氧化性能有顯著改善。如圖8b所示，CYP和E-CYP 2個樣品的超氧陰離子清除率隨濃度的增加而增加，但增長趨勢相對較慢，最大清除率不超過50%，但E-CYP清除能力較CYP高。

圖8 擠壓前后山藥多糖對OH·和O2??的清除作用

注：同一濃度梯度中，不同大寫字母表示各組（CYP、E-CYP與Vc）之間差異顯著（＜0.05）；同一物質中，不同小寫字母表示各濃度梯度（0.5～2.5 mg/mL）之間差異顯著（＜0.05）。

3 結語

本文以壚土鐵棍山藥為原料，將山藥多糖提取率作為響應值，采用單因素實驗和響應面實驗設計進行雙螺桿擠壓山藥的最佳工藝優化，得到了最優的工藝參數：擠壓溫度為130 ℃，螺桿轉動電機頻率為26 Hz，水分含量為20%，喂料電機頻率為16 Hz。

在最優擠壓條件下，山藥多糖的提取率達到了44.97%，是未擠壓處理山藥多糖提取率（13.30%）的3.38倍，極大地增加了多糖的溶出率。紫外光譜測定發現CYP和E-CYP在260 nm和280 nm處均無吸收峰的存在，即不含有核酸和蛋白質。傅里葉紅外光譜測定發現CYP和E-CYP均具有多糖的特征吸收峰，糖鏈中也均以α-糖苷鍵為連接方式，且含有吡喃糖等結構，不同的是E-CYP在1 643 cm?1處強度下降，可能是擠壓處理促進了多糖中纖維成分的降解。熱重分析表明E-CYP的熱穩定性有所提高。掃描電鏡表明擠壓膨化打破了山藥固有結構，促進了纖維素和半纖維素的轉化，這一結果呼應了紅外光譜測定結論。2種體外抗氧化試驗結果表明，擠壓前后的山藥多糖對OH·的清除能力均高于對O2??的清除能力，E-CYP的抗氧化活性高于CYP的，并且隨著多糖濃度的增加，清除能力逐漸增大。上述所得研究結果可為山藥多糖類藥食同源的高值化利用提供理論依據，推動其剩余產量的消化及附加值的綜合開發利用。

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High Yield Extrusion Extraction and Properties of Chinese Yam Polysaccharide

ZHU Yan-li1, ZHENG Hai-ying1, DU Bing1, LI Pan1, YAO Ji-ming2, FAN Xiao-ping1*

(1. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2. Guangdong Wangda Group Co., Ltd., Guangzhou 510663, China)

The work aims to improve the extraction rate of Chinese yam polysaccharide efficiently and quickly and obtain Chinese yam polysaccharide with better performance. With iron stick yam planted in Lutu (black, hard, coarse but non-sticky soil) as the raw material, the effects of extrusion temperature, frequency of screw rotating motor, moisture content and feeding motor frequency on the extraction rate of Chinese yam polysaccharide (CYP) were studied by single factor experiment, Box-Behnken design and response surface methodology, and the properties of Chinese yam polysaccharide after extrusion were studied. The regression model was highly significant, and the optimum extraction conditions were determined as follows: extrusion temperature was 130℃, frequency of screw rotating motor was 26 Hz, moisture content was 20%, and feeding motor frequency was 16 Hz. Under these conditions, the extraction rate of extruded Chinese yam polysaccharide (E-CYP) was greatly increased, reaching 44.97%, which was 31.67% higher than that of non-extruded Chinese yam polysaccharide. It was found by scanning electron microscope that the surface of Chinese yam polysaccharide after extrusion showed a large number of irregular pore structures, and the overall structure was relatively loose. The antioxidant performance test showed that E-CYP showed better antioxidant activity than CYP. With the increase of polysaccharide concentration, the scavenging ability of hydroxyl radical and superoxide anion radical increased gradually, among which the scavenging ability of hydroxyl radical was the highest, accounting for 58.20%, indicating that the extruded Chinese yam polysaccharide had better antioxidant activity. The high-efficiency extrusion extraction method of Chinese yam polysaccharide with high yield and strong oxidation resistance are obtained, which provides a theoretical basis for the high-value utilization of Chinese yam polysaccharide in active packaging and as a homology of medicine and food.

Chinese yam polysaccharide; extrusion expansion; extraction; high yield; performance

TQ281

A

1001-3563(2023)21-0176-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.022

2023-03-22

廣州市農村科技特派員項目（20212100061）；國家現代農業產業技術體系（CARS-21）

通信作者

責任編輯：曾鈺嬋