洋葱水溶性多糖的提取工艺研究

傅冬和 张 影 曾婷玉 李恒彪

（1.国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学园艺园林学院植物资源工程系，湖南 长沙 410128）

洋葱是一种特色蔬菜。医学临床和研究证明［1，2］，洋葱具有消炎抑菌、活血化淤、防癌抗癌、利尿、降血糖以及预防心血管疾病等生理药用价值，是非常好的食疗产品。国内外有关于洋葱水溶性多糖提取工艺的研究，主要有热水浸提法、微波辅助冻融法和超声波法等［3－5］，但系统性研究还有待加强，且基本上是采用干燥的洋葱粉为研究对象。水是最环保又经济的溶剂，绝大多数多糖在冷水中的溶解性很低，在热水中的溶解度增大。因此本试验拟采用热水浸提新鲜洋葱中的糖类化合物，通过正交试验设计以期获得洋葱中水溶性多糖的最佳提取工艺参数，为洋葱水溶性多糖的开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

1.1.1 材料与试剂

新鲜紫皮洋葱：市售；

葡萄糖标准品：中国药品生物制品检定所；

浓硫酸、苯酚：分析纯，市售。

1.1.2 仪器

紫外分光光度计：UV－VIS型，日本岛津公司；

电子天平：FA21045型，上海精科天平厂；

离心机：H－2050R型，长沙市八方科学仪器有限公司；

恒温水浴锅：600型，北京国华医疗器械厂；

循环水式多用真空泵：SHZ－D（III）型，河南巩义英峪予华仪器厂；

超声波清洗机：0101RHBS003型，上海Branson公司。

1.2 试验方法

1.2.1 洋葱水溶性多糖的提取 将新鲜洋葱去皮切小薄片，加一定量的去离子水→水浴浸提（1次或分次）→抽滤→滤液合并混匀量体积。

1.2.2 洋葱水溶性多糖的检测方法 采用硫酸－苯酚法［6］。

1.2.3 洋葱水溶性多糖提取单因素试验

（1）提取时间的影响：称取洋葱薄片20.0g，提取温度70℃，料液比1∶14（m∶V），提取1次，提取时间分别为2.0，2.5，3.0，3.5，4.0h，以提取液中水溶性多糖含量为指标，考查提取时间对洋葱水溶性多糖提取率的影响。

（2）提取温度的影响：称取洋葱薄片20.0g，料液比1∶14（m∶V），提取时间3.0h，提取1次，提取温度分别为60，70，80，90，100℃，以提取液中水溶性多糖量为指标，考查提取温度比对洋葱水溶性多糖提取率的 影响。

（3）料液比的影响：称取洋葱薄片20.0g，提取温度80℃，提取时间3.0h，提取1次，分别设计料液比为1∶6，1∶8，1∶10，1∶12，1∶14（m∶V），以提取液中水溶性多糖量为指标考查提取温度比对洋葱水溶性多糖提取率的影响。

（4）提取次数的影响：称取洋葱薄片20.0g，提取温度80℃，提取时间3.0h，料液比为1∶14（m∶V），即每个处理提取液总体积为新鲜洋葱质量的14倍，设提取次数分别为1次、2次（料液比分别为1∶8，1∶6（m∶V））、3次（料液比分别为1∶5，1∶5，1∶4（m∶V））、4次（料液比分别为1∶4，1∶4，1∶3，1∶3（m∶V）），每一样品提取完后，将其各次提取液混合，以提取液中水溶性多糖量为指标，考查提取次数对洋葱水溶性多糖提取率的影响。

1.2.4 洋葱水溶性多糖提取正交试验 以提取温度、提取时间、料液比及提取次数为试验因素，根据单因素试验结果，确定各因素的水平，设计正交试验。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的建立

按照参考文献［6］的方法，以被测液吸光度（A）为横坐标，多糖含量（X）为纵坐标，绘制的标准曲线，计算获得洋葱水溶性多糖的线性方程为X ＝9.610 3A－0.004 1，相关系数R2＝0.998 2。

2.2 洋葱水溶性多糖提取单因素试验

2.2.1 提取时间的影响 由图1可知，洋葱水溶性多糖含量随浸提时间延长而增加，提取时间在3.0h以内时，洋葱水溶性多糖含量随着时间的延长迅速升高，提取时间超过3.5h后，增加幅度小。这是因为在提取初期，洋葱水溶性多糖浸出容易，随着浸提时间的延长，洋葱水溶性多糖的浸出速度逐渐减慢，当达到最高点时达到动态平衡，再延长浸提时间水溶性多糖的检测含量也不会增加。

2.2.2 提取温度的影响 由图2可知，温度在60～80℃时，洋葱水溶性多糖提取量随着提取温度的增高而升高，80℃时达到最大值，80～100℃时，含量基本稳定。这是因为在较低温度范围内，洋葱水溶性多糖的溶解度随着温度升高而升高。当温度提高时80℃及以上时，水溶性多糖的浸出率基本达到动态平衡，甚至可能由于部分水溶性多糖的热不稳定性，而出现含量下降的现象。

2.2.3 料液比的影响 由图3可知，洋葱提取液中水溶性多糖的含量随着加水量的增加而升高，当料液比为1∶10～1∶14（m∶V）时，洋葱水溶性多糖的含量随加水量的增加变化不明显。这是因为当提取用溶剂量比较少时，洋葱水溶性多糖还没有被完全提取出来就已经达到动态平衡，浸提溶剂用量增加后，尽管提取液中水溶性多糖浓度降低，但提取总量是增加的。

图1 提取时间对洋葱水溶性多糖含量的影响Figure 1 Effects of extraction time on the content of onion water soluble polysaccharides

图2 提取温度对水溶性多糖含量的影响Figure 2 Effects of extraction temperature on the content of onion water soluble polysaccharides

图3 提取料液比对水溶性多糖含量的影响Figure 3 Effects of solid to liquid rate on the content of onion water soluble polysaccharides

2.2.4 提取次数对水溶性多糖提取率的影响 由图4可知，随着提取次数的增加，所测多糖含量增加，提取2次比提取1次的提取率要高很多，提取3次或更多次数，提取得更彻底，测定结果更大，但增加的幅度越来越小，直到基本相当。1次提取时，洋葱水溶性多糖检测含量随着提取时间的延长，溶剂中的浓度越来越高，当浓度达到平衡时，水溶性多糖就难以浸出；分次更换溶剂提取时，浓度差增大，残留的水溶性多糖不断被浸出，提取总量增加；随着提取次数的不断增加，水溶性多糖总量增加的幅度越来越小，但所耗能量及时间越多，成本越高，效率越低。

图4 提取次数对水溶性多糖含量的影响Figure 4 Effects of extraction times on the content of water soluble sugar

2.3 洋葱水溶性多糖提取最佳工艺的条件选择

根据单因素试验结果，确定洋葱水溶性多糖提取的正交试验因素水平见表1，试验结果见表2。

表1 因素水平表Table 1 Effective factors and levels for extracting onion water soluble sugar

表2 正交试验结果Table 2 The result of orthogonal design

由表2可知，影响洋葱水溶性多糖浸出的影响因素大小为提取温度＞料液比＞提取次数＞提取时间。所获得的洋葱中总水溶性多糖最佳提取工艺条件为A2B2C3D3，即提取温度80℃，提取时间为3.0h，料液比为1∶12（m∶V），提取次数为3次。

2.4 验证性实验

根据上述正交试验所确定的洋葱水溶性多糖的提取工艺参数条件进行3次洋葱水溶性多糖的提取实验，结果表明洋葱（鲜重）中水溶性多糖的平均含量为3.697%。

3 讨论与结论

本试验采用新鲜洋葱，且设计的料液比较大，故结果中显示料液比的影响不及提取温度大；提取温度、提取料液比及提取次数三因素的影响较接近，只有提取时间影响最小，可能是因为洋葱细胞壁对水溶性多糖的浸出有阻碍作用，试验提取时间较长，增加30min对测定结果影响不明显。

洋葱中水溶性多糖含量相对其它物质来说较高，并且具有良好的生物学活性，是一种很好的保健食品。洋葱的化学成分主要为硫化物、类黄酮、苯丙素酚类、甾体皂苷类、含氮化合物和前列腺素类、多糖等［3］，用传统的水提法制备的水溶性多糖制品含量不高，不到4%，水提物中多糖只占极小部分，不能充分显示其生物活性，如果经过进一步纯化提高洋葱多糖纯度，获得高纯产品，其应用领域将更广泛，应用前景将十分广阔。用洋葱干粉为原料通过使用微波辅助冻融法提取，多糖得率只有3.58%［6］，用本法得率可达3.697%。洋葱耐贮藏，多糖稳定，在贮藏过程中变化小，本试验采用新鲜洋葱为原料直接提取洋葱水溶性多糖，与用洋葱干粉提取的工艺相比，可省去干燥材料的环节，从而节约成本，为工业化生产提供了依据，也为将来用现代高新技术提取洋葱水溶性多糖的研究提供参考。

1 张强，牟雪姣，周正义，等.洋葱水溶性糖的提取及其抗氧化活性研究［J］.食品与发酵工业，2007，33（1）：138～141.

2 邹磊，宋杨.洋葱的抗氧化能力及发酵对其的影响［J］.食品与机械，2008，26（2）：76～78.

3 张锋伦，吴素玲，孙晓明，等.洋葱多糖不同提取工艺的提取效果研究［J］.时真国医国药，2009，20（4）：34～35.

4 郭梅，赵靖，王娜，等.洋葱多糖的水浸提取工艺条件研究［J］.食品研究与开发，2011，32（4）：59～62.

5 黄爱民，马林，杨华，等.洋葱多糖的提取工艺改进［J］.安徽农业科学，2010，38（10）：5 113～5 114，5 124.

6 董群，郑丽伊，方积年.改良的苯酚－硫酸法测定多糖和寡糖含量的研究［J］.中国药学杂志，1996，31（9）：550～553.