米糠多糖最佳提取工艺研究

张 玉

（安徽省宁国市畜牧兽医局，宁国 242300）

目前，世界稻谷年产量已达5亿 t左右。米糠是禾本科植物稻谷的外壳，是碾米过程中被碾下的皮层及米胚和少量碎米的混合物，约占稻谷产量的5.0%～5.5%[1]。米糠作为一种产量大、综合利用价值还不高的农副产品，被联合国工业发展组织称为一种未充分利用的资源，其原因之一是缺乏相应的理论和应用研究[2]。很多种类的生物多糖都具有调节免疫作用，极具开发潜力[3-6]。米糠它具有通肠、开胃、下气的作用，可用于治疗脚气、癌肿等[7-8]。现代药理学研究发现米糠中含有纤维素、多糖等多种活性成分，利用米糠可提取米糠油、米糠营养素、米糠营养纤维、功能性多肽等[9]。在米糠多种加工产品中，米糠多糖具有良好的经济效益，可使米糠增值63倍，极大提高米糠价值[10]。诸多研究资料表明米糠活性成分在抗肿瘤、免疫增强、抗细菌感染及降血糖等方面具有较高的生物活性[11]。

关于米糠多糖的提取方法，近年来主要是酶提法和超声波提取法等，因为成本高所以在实际生产中仍以水提法为主。目前，对于米糠多糖的提取主要采用热水浸提法[2，12-14]。在浸提过程中部分可溶性淀粉（Starcky Saccharides）随多糖被提取出来，可用淀粉酶去除。浸提后不溶物除去，上清液反复醇析得到米糠多糖的4种不同组分：RBSP、RBS30、RBS60、RBS8。本试验就热水浸提法提取米糠多糖的工艺参数进行研究，试图找出最佳的提取条件。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器 电热鼓风干燥箱（上海实验仪器总厂）、JFSD-100粉碎机（上海日晖微电机厂）、电子分析天平（上海精科天平总厂）、TDL-5-A转速和运转时间控制离心机（北京医用离心机厂）、HH-S系列恒温水浴锅（江苏金坛市金城国胜实验仪器厂）、玻璃仪器气流烘干器（郑州长城科工贸有限公司）、722S分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）、RE-52A旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）、TH2-82气浴恒温震荡器（江苏金坛市金城国胜实验仪器厂）。

1.1.2 试剂 乙醇（95%分析纯，蚌埠化学试剂厂）、苯酚（上海海曲化工有限公司）、硫酸（分析纯，南京化学试剂一厂）、淀粉酶（无锡星达生物工程有限公司）、无水葡萄糖（邹平怡康集团有限公司）。

1.3 原料及其选择

米糠（市售）。有关资料表明，在相同的提取条件下，细糠的多糖得率远高于粗糠[15]。因此，选择细糠作为试验的原料。

1.4 试验方法

将样品按试验设计的料水比例置于三角瓶中并进行密封恒温浸提。将浸提液置于3 000 r/min的转速下离心20 min后，取上清液加入3倍体积的95%乙醇溶液中，静置12 h后再离心（3 000 r/min）20 min，沉淀物为多糖。由于在热水浸提过程中，部分可溶性淀粉也随多糖被提取出来，需要进一步用酶法去除淀粉。按3U/g加淀粉酶到粗多糖溶液中，95 ℃水浴处理，碘反应直到为阴性，然后再用95%乙醇处理，离心后去除上清夜，沉淀物加蒸馏水重溶解后供测定用。

1.5 米糠多糖测定方法

1.5.1 米糠多糖提取工艺流程

1.5.2 米糠多糖测定方法的选择 本试验采用苯酚–硫酸法测定多糖含量。苯酚–硫酸法的原理是多糖类在硫酸的作用下，先水解成单糖分子，并迅速脱水生成糖醛衍生物，然后与苯酚合成有色化合物，以比色法测定多糖含量[16]。

1.5.3 苯酚–硫酸法测定多糖

（1）用葡萄糖溶液作为对照样测定不同葡萄糖溶液的吸光度，作出回归曲线，求出回归方程，待测样品以同样的方法测吸光度，对照。

（2）标准曲线绘制：精密量取葡萄糖对照品溶液（0.1 mg/ml）0.10 ml、0.20 ml、0.30 ml、0.40 ml、0.50 ml，分别置于5 ml干燥试管中，各加水到1.00 ml，再分别加苯酚试剂0.50 ml，摇均，在冷水浴中迅速滴加2.50 ml硫酸，摇均，同时做一空白，按分光光度法于488 nm波长处进行比色测定。测定结果见图1。

（3）多糖含量测定：精密吸取0.02 ml从米糠中提取的多糖溶液，置于5 ml试管中，加水至1 ml，加苯酚试剂0.50 ml，摇均，在冷水浴中加硫酸2.50 ml，置沸水浴上加热5 min，冷却至室温，同时做一空白，在488 nm出进行比色测定，得出相应的吸光度。

图2 浸提时间对多糖提取率的影响

图3 浸提时间对多糖提取率的影响

图4 料水比对多糖提取率的影响

表1 试验因素水平

表2 正交设计试验及结果

如果吸光度大于0.7或小于0.1，则另需减少或增加吸取试液量，保证读数范围在0.1和0.7之间。做3次平行测定。从回归方程可求出试管中多糖的浓度，然后换算成一定质量的米糠多糖提取率。

表3 方差分析表

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 浸提时间对多糖提取率的影响 由图2可知，浸提时间越长，多糖的提取率越高。当时间超过3 h，提取率增加量开始减少，即是再延长浸提时间，提取率也不会有较大增加。由于浸提时间延长会增加能源的消耗，从而增加成本，所以浸提时间不宜过长。因此，取3 h、4 h、5 h作为正交试验的因素水平。

2.1.2 浸提温度对多糖提取率的影响 从测定结果图3可看出，升高温度有利于多糖得率的提高，为获得较高的提取率，应选择较高的浸提温度。当温度升高到100 ℃以上时，提取率随温度上升而升高，但增幅不大；当温度超过110 ℃时，不仅多糖的生物活性有可能会受到破坏，而且升高温度会带来能源消耗。综合以上因素，选择90℃、95 ℃、100 ℃作为正交试验的因素水平。

2.1.3 料水比对多糖提取率的影响 试验中有1∶5～1∶25五种料水比，结果表明多糖提取率随加水量的增加而增加，因此，在一定范围内增加浸提加水量有助于提高米糠多糖提取率。如果继续增加水量，提取率增幅不大。因此，1∶15、1∶20、1∶25三种料水比为正交试验的因素水平。

2.2 正交试验

根据试验，选择料水比、浸提时间、浸提温度3项作为考察因素，各取3个水平，采用L9（33）进行正交试验设计，其试验因素与水平见表1。

对提取米糠多糖的影响因素，如浸提温度、浸提时间、料水比进行正交试验，结果如表2所示。

对表2实验数据进行方差分析，结果如表3所示。

极差大小可反映各因素对指标影响的程度，据表3方差分析，试验因素主次顺序为：浸提温度、浸提料水比、浸提时间。

从正交试验结果和方差分析可以看出，因素A（浸提温度）以第3个水平105℃为最佳，因素B（浸提时间）以第3个水平4h为最好，因素C（料水比）以第2个水平1∶20为最好。因此最佳的组合为A3B3C2。

3 讨论

米糠多糖主要存在于水稻颖果的稃片和颖片的细胞壁中，与纤维素、半纤维素、果胶等成分复杂结合，随着提取温度的升高，提取率也逐渐增加，各水平之间的差异较为显著。试验结果表明提取温度以100 ℃最好，如果进一步提高浸提温度，多糖提取率还可有所提高，但是过高的温度需要消耗更多的能源，多糖的提取率不会有相应的提高，而且温度过高还会破坏多糖的生物活性。因此在多糖的提取过程中要适当地控制温度，温度过高会消耗较多的能量，造成不必要的浪费，温度过低不能充分地提取米糠中的多糖。

料水比是影响多糖提取率的主要因素，本试验设计的3个水平之间达到了一般显著水平。料水比以1∶20为最好。试验表明最佳浸提时间为4 h，在试验中所设计的3个水平之间达到了一般显著水平，各水平之间的极差较小，准确度较高。因此，本试验优化出的米糠多糖的最佳提取工艺条件为：浸提温度为100 ℃，料水比为1∶20，浸提时间为4 h。

[1]刘玮，张劲松等.米糠的深加工及综合利用[M].北京：中国农业出版社，2001

[2]李友林，姚惠源.米糠多糖及米糠蛋白开发应用研究[J].粮食与油脂，1998（2）：2～6

[3]郑晓冬，周敏，傅承新.薏米多糖提取工艺的优化[J].中国粮油学报，200，15（5）：19～22

[4]张倩，江萍.多糖功能的研究进展食品研究与开发[J]．1998，19（3）：11～13

[5]Newman R.K.et al.Barley as a food grain [J].Cereal Food World，1991.36（9）：806

[6]Wasserman B.P.el at. Hull less barley bran：a potential new product form and old grain [J].Cereal food world，1995.40（11）：819

[7]汪艳，吴曙光，徐伟.米糠多糖抗肿瘤作用及其部分作用机制[J].中国药理学通报，1999，15（1）：70～72

[8]丘玉昌，吴曙光，徐伟.米糠多糖的提取及其免役调节作用[J].中国生化药物杂志，1999，20（2）：91～93

[9]蔡东联.对米糠营养价值的再认识[J].中国食物与营养，2000（2）：31～32

[10]王树林.米糠综合利用的价值与技术[J].中国农学通报，1995，（6）：49～50

[11]Tanigami Y. Partial degradation and biological activities of an antitumor polysaccharide from rice bran[J].Chem Pharm bull，1991，39（7）：1782～1787

[12]周瑞芳，任顺成，李永红.米糠多糖的提取与性质分析[J].现代科技，1998（10）：29～32

[13]陈正行.植物脂多糖的研究[D].无锡轻工业大学博士学位论文，1996

[14]张铭，傅承新.米糠多糖提取工艺的优化[J].中国粮油学报，2001，16（5）：11～13

[15]梁兰兰，阮征，陈欣荣.米糠多糖提取工艺研究[J].粮食与油脂，2003（4）：3～4

[16]张维杰.糖类复合物生化研究技术[M].浙江：浙江大学出版社，1994