螺旋藻多糖酶解辅助超声波提取工艺的优化

王以斌 梁 强 何碧娟 黄 灿

摘要研究了螺旋藻多糖的酶解辅助超声波提取工艺,并对其提取工艺条件进行优化。在提取温度60℃、液固比16倍、提取次数1次条件下,酶解辅助超声波提取法最适工艺条件为:提取时间15min,超声波功率200W,组合酶量为0.10g。酶解辅助超声波提取具有迅速、节能、操作简便、提取率高等优点,是一种较好的螺旋藻多糖提取的工艺。

关键词螺旋藻;多糖;超声波提取工艺

中图分类号Q539文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)08-0234-02

螺旋藻(Spirulina)是一种多细胞丝状蓝藻,是蓝藻门颤藻科的单细胞藻类。螺旋藻含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、叶绿素、β-胡萝卜素及多糖类物质,具有较高营养价值及医疗保健功能,被世界粮农组织(FAO)誉为21世纪人类最理想、最完美的食品[1]。目前,螺旋藻主要以干粉形式直接应用于食品行业。

螺旋藻多糖是水溶性物质,对人体无毒,具有显著的抗辐射、抗肿瘤、抗突变和免疫调节的功能,可用于防癌、抗衰老、增强机体免疫力等方面。因此,在实践应用上发展前景广阔。多糖物质的糖基组成、化学结构以及他们的作用方式与其生物功能关系密切。该研究对酶解辅助超声波提取工艺条件进行优化,以期为大规模开发利用螺旋藻多糖提供基础。

1材料与方法

1.1材料与设备

试验用螺旋藻为干粉状藻体,可直接称量加水进行实验。试验仪器有精密电子天平、TU1800型可见紫外分光光度计、电热恒温振荡水槽、低速离心机、JP300超声波提取仪(可变换功率和时间)。

1.2分析方法

总糖测定采用苯酚—硫酸比色法[2],以葡萄糖为标准品;还原糖测定采用3、5—二硝基水杨酸比色法[3];多糖含量(%)=0.9×(总糖百分含量—还原糖百分含量),其中0.9是多糖的换算系数。

1.3单因素实验

准确称取螺旋藻干粉5.0g,放入圆底烧瓶,并加入蒸馏水混匀,在温度60℃、液固比16倍、提取1次的条件下,按时间、超声波功率和水解酶(果胶酶∶纤维素酶=1∶1)含量条件变化进行超声波提取,离心、沉淀(8 000rpm,10min),测上清液样品的多糖含量。

(1)在提取功率为300W、组合酶含量0.1g条件下,时间设为5min、10min、15min、20min、25min。

(2)在提取时间为10min、组合酶含量0.1g条件下,功率设为100W、200W、300W、400W、500W、600W。

(3)在提取功率为300W、提取时间为10min条件下,组合酶含量设为0.1g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g。

1.4提取工艺条件的优化

根据单因素对嗜冷菌生长及超氧化物歧化酶的影响结果,设计正交方案,优化螺旋藻多糖酶解辅助超声波提取的工艺条件。

1.5螺旋藻多糖的制备

提取上清液进行浓缩,三氯乙酸法脱蛋白2次,5倍95%乙醇沉淀,丙酮洗涤,多级纯化,真空干燥,称量产品,得多糖提取率及含量。

2结果与讨论

2.1单因素实验

2.1.1提取时间对螺旋藻多糖提取率的影响。由图1可以看出,随着时间的增加,螺旋藻多糖提取率相应提高;提取5min后,螺旋藻多糖提取率相对较低,然后提取率迅速增加,当提取超过10min后,多糖提取率的增加变缓,超声波提取率随时间增长变化不大。

2.1.2超声波功率对螺旋藻多糖提取率的影响。由图2可以看出,超声波功率从100W增加到200W,螺旋藻多糖的提取率增加,然后随着超声波功率增加提取率略有下降。

2.1.3组合酶含量对螺旋藻多糖提取率的影响。由图3可以看出,随着组合酶的增加,螺旋藻多糖的提取率也有所增加,但当组合酶含量大于1.0g后,螺旋藻多糖的提取率增加变缓。

2.2正交优化实验

为了比较时间、超声波功率和水解酶含量这3个因素对螺旋藻多糖提取的影响程度,笔者运用正交法来确定螺旋藻多糖的最适提取条件,实验设计及结果分析见表1。根据R的数值可知,因素次序为A>B>C。所以对螺旋藻多糖提取率的影响程度从大到小的排列为提取时间>超声波功率>组合酶量,最优组合为A3B2C2。正交优化后的数据说明,组合酶量对提取率的影响较小;而提取时间愈长愈好;超声波功率如果太高,有可能对螺旋藻多糖造成破坏,导致提取率下降,故200w的功率最佳。因此,超声波辅助提取法最适工艺条件为:提取时间15min、超声波功率200W、组合酶量为0.10g。

3结论

在提取温度60℃、液固比16倍、提取次数1次条件下,超声波辅助提取法最适工艺条件为:提取时间15min、超声波功率200w、组合酶量为0.10g。组合酶辅助超声波提取具有迅速、节能、操作简便、提取率高等优点,是一种较好的螺旋藻多糖提取新工艺。但在使用超声波提取过程中,多糖的提取率并不是随着超声波功率的增加而提高,功率过高反而会造成提取率的下降,这点在工业应用上应给予注意。

4参考文献

[1] 侯建设,薛风照.螺旋藻的主要生理调节功能[J].食品研究与开发,2001,22(1):31-34.

[2] 魏绍云,齐慧玲,王继伦,等.硫酸-苯酚法测定白及多糖[J].天津化工,2000(3):35-36.

[3] 大连轻工业学院,华南理工学院,西北轻工业学院,等.食品分析[M].北京:中国轻工业出版社,1995.