超声辅助冬枣水溶性多糖提取工艺优化

郭艳茹，王玲丽

（运城学院生命科学系，山西运城 044000）

超声辅助冬枣水溶性多糖提取工艺优化

郭艳茹，王玲丽

（运城学院生命科学系，山西运城 044000）

以冬枣为研究对象，采用超声波辅助提取，用醇沉法得到多糖沉淀，用蒸馏水溶解后，采用苯酚-硫酸法，在波长490 nm处测定吸光度，以葡萄糖标准品为对照品，计算冬枣水溶性多糖的提取率；研究4个较显著因素，提取温度、料液比、提取时间、超声波功率对冬枣水溶性多糖提取率的影响。在此基础上，用正交分析法确立了冬枣水溶性多糖最佳提取工艺为：提取温度75℃，料液比1∶30，提取时间25 min，超声波功率为135 W，最高的提取率为3.83%。

冬枣；水溶性多糖；超声强化

冬枣，鼠李科，枣属［1］。枣个大近圆形，皮薄，果肉细嫩多汁、甘甜清香、酸甜适口、风味极佳。果实富含多糖、氨基酸、蛋白质、膳食纤维、黄酮、维生素等，维生素C含量尤其丰富，有“百果之王”和“活维生素丸”的美誉。冬枣是药食通用的优质果品，但目前对其系统研究和开发利用还处于初级阶段。冬枣的主要成分---多糖近年来被发现能有效清除人体内的氧自由基，提高机体的免疫功能，并具有抗肿瘤、抗病毒、抗感染、抗溃疡等多种生物功能，且无毒副作用，可广泛应用于医疗保健、食品等领域，作为绿色生物医药产品，具有广阔的市场前景和应用价值。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料。冬枣。洗静、烘干、粉碎后备用，细度在20目以下。

试验药品。葡萄糖标准品、无水乙醇、苯酚、浓硫酸。

试验仪器。FA1604型电子天平（上海舜宇恒科学仪器有限公司）、FW 100微型高速万能粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）、TG16离心机（长沙英泰仪器有限公司）、101A-1E型电热恒温鼓风干燥箱（上海实验仪器总厂）、UV-5500PC紫外可见分光光度计（上海元折仪器有限公司）、SHZ-D（Ⅲ）型循环水式多用真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司WFZ）、KQ-300GDV恒温数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）。

1.2 标准曲线制作

准确称取葡萄糖标准品1.00 g，用蒸馏水溶解，置于200 m L容量瓶中，加蒸馏水至刻度，量取4 m L溶液于200 m L的容量瓶中，稀释至刻度，制成100 mg·L-1的葡萄糖标准液。称取苯酚固体20.00 g，加适量蒸馏水水浴溶解，准确定容于棕色200 mL容量瓶中，制成10%苯酚溶液，于冰箱中避光保存。分别吸取0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 m L的葡萄糖标准溶液均至终体积1 m L，另取1 m L水作对照；分别加入1 m L 10%苯酚溶液，摇匀；缓慢加入浓硫酸5 m L，并在冷水中冷却，摇匀；然后在490 nm下比色测定吸光度［2］，得标准曲线方程y=63.283x+0.020 7（R2=0.993）。

1.3 冬枣多糖的提取及含量测定

称取冬枣粉末1.00 g，按一定料液比加蒸馏水，搅匀，在超声波清洗仪中超声提取，然后用循环水式多用真空泵进行抽滤，去掉杂质得滤液，取滤液1 m L加95%的乙醇溶液2 m L，放置24 h，待用［3］。

将样品溶液放入高速离心机，3 600 r·min-1离心10 min，弃清液，加95%的乙醇清洗沉淀，取沉淀加蒸馏水并稀释100倍。然后取0.5 m L样液及对照，加蒸馏水至1 m L，再加入10%的苯酚溶液lm L，浓硫酸5 m L，摇匀，并放入冷水中冷却，静置20 min。在490 nm处测吸光度，根据1.2节所制标准曲线，计算得到被测溶液中多糖浓度，进而得到样液中多糖含量，并最终计算得出提取率。

1.4 处理设计

1.4.1 料液比对冬枣多糖提取率的影响

准确称取1 g冬枣粉末5份，分别设置料液比为1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，在70℃，功率为150 W的超声波清洗仪中超声20 m in，之后同1.3节所述方法抽滤、离心、清洗沉淀，将沉淀溶解并稀释100倍得样液；取0.5 m L样液，同1.3节加蒸馏水至1 m L，再加入1 mL苯酚、5 mL浓硫酸，静置20 min，在490 nm下测定吸光度，进而计算得到多糖提取率。

1.4.2 提取时间对冬枣多糖提取率的影响

准确称取1 g冬枣粉末5份，放入锥形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分别设定超声时间为10，15，20，25，30 m in，同1.4.1节方法在70℃，功率150W的超声波清洗仪中超声提取，其他步骤同1.4.1节。

1.4.3 提取温度对冬枣多糖提取率的影响

准确称取1 g冬枣粉末5份，放入锥形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分别设定超声提取温度为55，60，65，70，75℃，在功率150 W的超声波清洗仪中超声20 min，其他步骤同1.4.1节。

1.4.4 提取功率对冬枣多糖提取率的影响

准确称取1 g冬枣粉末5份，放入锥形瓶中，以1∶20的料液比配制溶液，分别设定超声功率为90，105，120，135，150 W，在70℃条件下超声提取20 min，其他步骤同1.4.1节。

1.4.5 超声强化提取冬枣多糖的正交试验设计

选取料液比（A）、提取时间（B）、提取温度（C）、提取功率（D）4因素，各自设定3水平进行正交实验，以优化冬枣多糖的提取工艺。1-3水平A因素分别为1∶10，1∶20和1∶30；B因素分别为15，20和25 min；C因素分别为65，70和75℃；D因素分别为120，135和150 W。

2 结果与分析

2.1 料液比的影响

由图1可知，在一定范围内增加浸提用水量有助于提高多糖得率；但当料液比在1∶20～1∶50时，对冬枣多糖提取率的影响逐渐减小。这主要是由于当一开始加大浸提用水量时，可以使冬枣多糖分子充分接触，进而提高冬枣多糖得率；但若加水量超过一定比例后则其进一步促进的作用不明显，从而使整体提取率趋于稳定。

图1 料液比对多糖得率的影响

2.2 提取时间的影响

由图2可以看出，提取时间越长越有利于冬枣多糖的浸出，但当浸提时间超过20 min以后，提取率趋于稳定。这由于超声波长时间的强烈搅拌与振动作用会导致细胞内产生剧烈的涡流扩散，从而增大细胞内外有效成分的浓度差，加快溶质的传递速率，进而提高提取率；但当多糖浓度在细胞内、外基本达到平衡后，再延长超声时间，其对多糖提取率的增加作用甚小，同时由于超声波的剪切作用，长时间的处理还可能导致部分多糖分子发生断裂，从而引起提取损失。

2.3 提取温度的影响

由图3可知，升温有利于提高多糖得率；但当温度超过70℃时，多糖得率缓慢下降。这是由于过高的温度下，多糖的性质可能会受到破坏，在苯酚-浓硫酸的作用下不能被测定，因此导致多糖的提取率降低。

图2 提取时间对多糖得率的影响

图3 提取温度对多糖得率的影响

2.4 超声功率的影响

由图4可知，随着功率的增加提取率也增加，但当提取功率超过135 W后，提取率降低。分析其原因，一方面当超声波功率小于135 W时，随功率增加，超声波的搅拌与振动，特别是空化作用，可有效破坏细胞壁结构，增强细胞内容物通过细胞壁的穿透能力，从而提高提取率；另一方面，当超声波功率大于135 W后，提取的多糖在细胞内外的浓度在较短时间内达到动态平衡，而进一步增加功率导致部分多糖分界，进而引起提取率下降。

图4 提取功率对多糖得率的影响

2.5 多因素的影响

由于提取率实际上是受料液比、提取时间、提取温度和提取功率4个因素交叉影响，为了全面考查这4个因素的影响，设计了四因素三水平正交试验（L9（34））［4］对冬枣多糖的提取工艺进行优化，并通过正交试验结果以确定各因素对提取率的影响程度，结果详见表1。

从试验结果及数据分析可以得出，各因素对提取效果的影响程度依次为料液比（A）＞提取时间（B）＞功率（D）＞提取温度（C），根据上述结果确定最佳超声辅助水提工艺为：料液比1∶30，提取时间25 min，提取温度75℃，提取功率135 W。在此条件下冬枣多糖得率为3.83%。

表1 L9（34）正交试验结果

3 小结

冬枣水溶性多糖的最佳提取工艺为提取温度75℃，料液比1∶30，提取时间25 min，超声波功率为135 W，最高的提取率为3.83%。

［1］ 中国科学院植物研究所.中国高等植物图鉴：第一册［M］.北京：科学出版社，1972：434.

［2］ 林勤保，赵国燕.不同方法提取大枣多糖工艺的优化研究［J］.食品科学，2005，26（9）：368-371.

［3］ 李进伟，丁霄森.超声波提取金丝小枣多糖的工艺研究［J］.林产化学与工业，2006（3）：73-76.

［4］ 李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理［M］.北京：化学工业出版社，2005：79.

（责任编辑：高 峻）

TS 201.1

B

0528-9017（2014）11-1743-03

文献著录格式：郭艳茹，王玲丽.超声辅助冬枣水溶性多糖提取工艺优化［J］.浙江农业科学，2014（11）：1743-1745.

2014-07-09

院级产学研合作项目

郭艳茹（1980-），女，内蒙古赤峰人，讲师。研究方向为生物工程。E-mail：yanruguo2003@126.com。