微波技术在黄花菜多糖提取中的应用

周纪东，李余动

(1. 浙江育英职业技术学院 生物技术系，浙江 杭州 310018；2. 浙江工商大学 食品与生物工程学院，浙江 杭州 310035)

微波技术在黄花菜多糖提取中的应用

周纪东1，李余动2

(1. 浙江育英职业技术学院 生物技术系，浙江 杭州 310018；2. 浙江工商大学 食品与生物工程学院，浙江 杭州 310035)

研究应用微波技术以黄花菜为原料提取黄花菜多糖的新工艺。在单因素实验的基础上，通过正交实验确定最佳提取工艺参数。结果表明，黄花菜多糖最佳提取工艺参数为微波功率490 W，提取时间100 s，液固比25 ∶1，提取2次。按此工艺参数提取，多糖平均得率为31.65%，RSD=2.21%(n=3)；多糖平均含量为18.89%，RSD=2.63%(n=3)；平均回收率为97.92%， RSD=3.13%(n=6)。与水提醇沉法相比，应用微波技术提取黄花菜多糖，每次提取的时间由3 h减少到100 s，而多糖含量提高了23.63%。

微波技术；黄花菜；多糖；提取

黄花菜(HemerocalliscitrinaBaroni)属百合科萱草属草本植物，又名金针菜、忘忧草，花可食用，味鲜质嫩，为我国特产蔬菜。黄花菜全草可入药，具有安神醒脑、增智宽胸、美容养血、解热消毒、除烦通乳之功效，是民间中医常用的中草药[1]。现代医学研究证明，黄花菜具有健脑、益智、抗衰老功能，对神经过度疲劳者、智力衰退的老年人、胎儿发育甚为有益。黄花菜富含多糖类物质[2]。植物多糖来源广泛且没有细胞毒性，应用于生物体时毒副作用小，因此相关研究已成为医药界的热门领域，在国内外发展很快[3]。

目前，植物多糖提取多以传统的水提醇沉法为主，存在成本高、提取率低等问题。微波提取技术是以溶剂浸提法原理为基础发展起来的一种新型萃取技术，具有快速、节能、污染小、节省溶剂、选择性高等优点，可以弥补传统提取方法的缺陷[4-5]。近年来，关于应用微波技术提取多糖的文献报道较多[6-9]，但尚未见使用微波技术提取黄花菜多糖的相关报道。本文将微波技术应用于黄花菜多糖提取，并与传统的水提醇沉法进行对比研究。

1 材料与方法

1.1试剂与仪器

黄花菜采自浙江省仙居县，品种为仙居花，假二歧状圆锥花序，花蕾呈筒状，色泽淡黄，外壁纵沟明显，顶部可分裂为6瓣，内有雄蕊6枚，雌蕊1枚。

试剂均为国产分析纯，木瓜蛋白酶为E.Merck公司产品。

主要设备有：752W型紫外-可见分光光度计(上海朗伯仪器有限公司)，Anke TDL-40B型离心机(上海安亭科学仪器厂)，RE-2000A型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)，DZF-6021型真空干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)，NJC03-2x型微波提取设备(南京杰金微波设备有限公司)。

1.2方法

1.2.1 多糖提取与精制

1.2.1.1 微波提取粗多糖

取黄花菜样品，干燥，制成粉末，用石油醚60～90 ℃回流脱脂3 h，再用80%乙醇85 ℃回流6 h，以除去单糖、寡糖等，自然风干滤渣。称取10 g滤渣，加入一定量蒸馏水，置于微波提取器中，调整微波功率、微波提取时间和液固比进行提取，提取液用纱布过滤，合并滤液，减压浓缩至约100 mL，加入4倍体积的无水乙醇进行醇析沉淀，4 ℃静置过夜，4 000 r/min离心10 min，收集沉淀，即可获得粗多糖。

1.2.1.2 传统工艺提取粗多糖

用同样的方法制得黄花菜滤渣。称取10 g滤渣，以液固比20 ∶1，80 ℃热水浸提3 h，提取2次，分别用纱布过滤，合并滤液，减压浓缩至约100 mL，加入4倍体积的无水乙醇进行醇析沉淀，4 ℃静置过夜，4 000 r/min离心10 min，收集沉淀，即可获得粗多糖。

1.2.1.3 精制多糖制备

将粗多糖复溶于水，采用中性酶(木瓜蛋白酶)-Sevag法[10]除去蛋白质，并用H2O2氧化法[11]脱色，然后，透析36 h，减压浓缩后再次醇析沉淀多糖，4 000 r/min离心10 min，所得沉淀分别用95%乙醇、无水乙醇、丙酮洗3次，60 ℃真空干燥，即得精制多糖。

1.2.2 微波提取工艺参数的单因素实验

影响多糖得率的因素较多，选择微波功率、提取时间、液固比、提取次数作为考察因素，在保持其他因素相同的条件下，分别考察上述各因素对多糖得率的影响。

1.2.3 微波提取工艺参数的正交实验

根据单因素实验的结果，确定正交实验的因素水平，采用L9(34)正交表进行正交实验，以多糖得率为主要考察指标，研究微波提取工艺参数的最佳组合。

为验证最佳工艺参数，准确称取3份各10 g黄花菜样品，分别脱脂除糖后按照优化所得最佳组合参数进行微波提取，然后，减压浓缩和醇析沉淀，计算多糖得率。

1.2.4 多糖含量测定

1.2.4.1 标准曲线的建立

葡萄糖标准曲线的绘制采用文献所述的苯酚-硫酸法[12]，以吸光度为横坐标，葡萄糖浓度为纵坐标，所得回归方程为

(1)

其中r2=0.999 6，n=6。

该标准曲线在葡萄糖浓度为5.00～80.00 μg/mL范围内呈现良好的线性关系。

1.2.4.2 换算因素的计算

准确称取3份各20 mg黄花菜精制多糖，用蒸馏水溶解，定容至100 mL。准确吸取0.3 mL，按照1.2.4.1中所述方法测定吸光度，由回归方程(1)计算供试液中葡萄糖浓度，根据公式

(2)

计算换算因素。式(2)中，F为换算因素，W为多糖质量(μg)，C为多糖供试液中葡萄糖浓度(μg/mL)，D为多糖的稀释因素。经计算得黄花菜多糖相对于葡萄糖的换算因素

F=1.518(RSD=1.13%，n=3)。

1.2.4.3 样品中多糖含量测定及对比实验

准确称取6份各10 g黄花菜样品，按照1.2.1中的微波提取工艺(优化后)和传统提取工艺分别制备精制多糖各3份，分别用蒸馏水溶解，定容到500 mL，稀释100倍后准确吸取1 mL，按照1.2.4.1中所述方法测定吸光度，由回归方程(1)计算供试液中葡萄糖浓度，根据公式

(3)

计算黄花菜样品中多糖含量，并作对比。式(3)中，X为多糖含量。

1.2.5 回收率测定

准确称取6份各10 g黄花菜样品，分别加入0.5 g自制的黄花菜精制多糖作为标准品，按照优化后的微波提取工艺制备6份精制多糖，按照1.2.4.3中的方法测定加标(准确称取6份各10 g黄花菜样品，分别加入黄花菜精制多糖0.5 g)样品中多糖含量。

2 结果与分析

2.1单因素实验结果

2.1.1 微波功率

采用液固比25 ∶1，调整微波功率P，微波提取30 s，研究微波功率对多糖得率的影响。结果详见图1。

图1 微波功率对多糖得率的影响

如图1所示，微波功率P≤560 W时，随着提取所用的微波功率的增大，多糖得率不断增加，当P=560 W时达到最大值；当微波功率P>560时，随着微波功率的增大，多糖的得率有所下降。由此可以推测，微波功率对黄花菜细胞的破壁过程有一定的影响，560 W是黄花菜多糖微波提取的合适功率。

2.1.2 提取时间

采用微波功率560 W，液固比25 ∶1，调整提取时间T，研究提取时间对多糖得率的影响。结果详见图2。

图2 微波提取时间对多糖得率的影响

如图2所示，在前90 s，随着微波提取时间的延长，多糖得率有所增加，90 s后逐步回落并趋于平缓。为了缩短工时，减少能耗，微波提取时间选择90 s为宜。

2.1.3 液固比

采用微波功率560 W，提取90 s，调整液固比R，研究液固比对多糖得率的影响。结果见图3。

图3 液固比对多糖得率的影响

如图3所示，液固比对多糖得率的影响呈现先增加后稳定的趋势，即先随着液固比的增加，多糖得率逐渐增加，当液固比达到30 ∶1后，多糖得率不再增加并趋于稳定。结合后续的浓缩工艺，选择液固比30 ∶1为宜。

2.1.4 提取次数

采用微波功率560 W，液固比为30 ∶1，提取90 s，调整提取次数N，研究提取次数对多糖得率的影响。结果见图4。

如图4所示，微波提取3次得到的多糖最多，而后，随着次数的增加，每次提取到的多糖得率增幅越来越小，并趋于恒定。从经济的角度考虑，浸提次数应不少于3次。

图4 微波提取次数对多糖得率的影响

2.2正交实验结果

根据单因素实验结果确定因素水平，详见表1。正交实验方案及结果见表2。

表1 正交实验因素水平

表2 正交实验L9(34)方案及结果

由表2可知，根据极差分析结果，4个因素对多糖得率影响的主次顺序是：提取时间(T)>微波功率(P)>提取次数(N)>液固比(R)，最佳组合为P1T3R1N1，即微波提取工艺参数为微波功率490 W，提取时间100 s，液固比25 ∶1，提取2次。按照此最佳组合参数进行微波提取工艺的验证实验，结果显示，多糖平均得率为31.65%(RSD=2.21%，n=3)。

2.3样品中多糖含量测定及对比试验结果

不同提取方法所得多糖含量见表3。

表3 对比实验结果

由表3可知，与水提醇沉法相比，工艺参数优化后，应用微波技术提取黄花菜多糖，每次提取时间由3 h骤减为100 s，而多糖含量提高了23.63%。结合微波提取法的其他优点，表明该方法是黄花菜多糖较为理想的提取方法。

2.4回收率测定结果

1.2.5中所得黄花菜精制多糖的供试液分别测量吸光度，代入公式(3)计算多糖含量，其平均回收率为97.92%(RSD=3.13%，n=6)。

3 结论

1) 黄花菜多糖的微波提取工艺参数为微波功率490 W，提取时间100 s，液固比25 ∶1，提取2次。按此参数提取，多糖得率为31.65%,多糖含量为18.89%，回收率为97.92%。

2) 将微波技术应用于黄花菜多糖提取，效率高，成本低，效果明显优于常规的水提醇沉法，故值得应用于扩大实验。

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〔责任编辑： 卢 蕊〕

Applicationofmicrowavetechniquesintheextractionofpolysaccharidesfromdaylily

ZHOU Ji-dong1, LI Yu-dong2

(1. Biotechnology Department, Zhejiang Yuying Vocational Technology College，Hangzhou 310018, China；2.College of Food and Bioengineering, Zhejiang University, Hangzhou 310035, China)

A new method of microwave technique was used to extract the polysaccharides from Daylily. Based on the results of single factor tests, the optimum parameters of polysaccharides extraction were studied by orthogonal tests. The results showed that the optimal microwave power, the time for extraction the ratio of liquid to solid and times of extraction，were 490W, 100s, 25 ∶1 and 2 times, respectively. With the techniques， the average rate of polysaccharides extraction was 31.65%, RSD=2.21%(n=3), the average content of polysaccharides 18.89%, RSD=2.63%(n=3), and the average recovery rate 97.92%, RSD=3.13%(n=6). Compared with water extraction and alcohol precipitation, the time for extraction with microwave was reduced from 3 hours to 100 s and the content of polysaccharides was increased 23.63%.

microwave technique; daylily; polysaccharides; extraction

2014-07-26

周纪东(1976—)，男，浙江杭州人，讲师，硕士，主要从事生物大分子制备与应用研究；李余动(1977—)，男，浙江温州人，副教授，博士，主要从事微生物遗传学研究。

R284.2

： A

：1008-8148(2015)01-0066-04