酶法提取甜玉米芯多糖的对比研究

马永强，张 静，王 鑫，高 爽

(哈尔滨商业大学食品工程学院省高校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)

甜玉米，又称蔬菜玉米，是欧美等发达国家的主要蔬菜之一.因其具有丰富的营养、甜、鲜、脆、嫩的特色而深受各阶层消费者青睐[1].与普通玉米相比，其营养价值高，含人体必需的氨基酸和蛋白质、糖和多种维生素.据悉，经常食用甜玉米能降低胆固醇，防止动脉硬化，预防胃肠癌症及糖尿病和胆石症等[2]，具有多种医疗保健功效，是一种较为理想的营养平衡食品[3－4].

多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质.在自然界分布极广，广泛存在于动物、植物、微生物中.大部分多糖都具有一定的生物活性，如抗肿瘤作用、调节免疫作用、抗病毒作用、抗凝血作用、抗氧化衰老作用、降血糖血脂作用等.抗凝血即可抑制凝血酶作用的内源性或服用的物质.用于防治血管内栓塞或血栓形成的疾病，预防中风或其他血栓性疾病.

传统多糖提取方法包括水提，有机溶剂浸提等，但是提取时间长，成本高、效率低，而酶法提取是近几年来用于天然植物分离提取的新兴的一项生物技术.选用恰当的酶，可以破坏植物组织，加速有效成分的释放，从而增加提取率[5].因此，本文先确定果胶酶、纤维素酶和木瓜蛋白酶提取甜玉米芯多糖的最佳条件，再着重研究三种酶添加顺序对多糖得率的影响，进而提高多糖得率.

1 材料与方法

甜玉米芯 哈尔滨宾县;纤维素酶(5 000 U/g)、果胶酶(10 000 U/g)、木瓜蛋白酶(100 000 U/g)宁夏和氏壁生物有限公司;重蒸酚天津福德士科技有限公司;98%硫酸、葡萄糖标准品其他试剂均为国产分析纯试剂.

2 甜玉米芯多糖的提取及测定方法

2.1 多糖的提取工艺流程

甜玉米芯→粉碎→脱脂→提取→离心→上清液→浓缩→醇沉→洗涤沉淀→60℃真空干燥→甜玉米芯粗多糖

2.2 多糖含量的测定

采用苯酚－硫酸法测定多糖质量浓度[6]，以葡萄糖标准品绘制标准曲线.

准确称取葡萄糖标准品l.0 mg于容量瓶中，定容至100 mL.分别吸取 0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于试管中，定容至2.0 mL，分别加入6%苯酚溶液1.0 mL 及浓硫酸 5.0 mL，静置 10 min，摇匀，室温放置20 min，于490 nm测其吸光值.空白溶液以2.0 mL蒸馏水按以上步骤同样操作.吸光值为纵坐标，标准葡萄糖质量浓度为横坐标，绘制标准曲线.

其中:C为测量质量浓度，mg/mL;N为稀释倍数;V为提取液体积，mL;M为原料干重，g;0.91为多糖校正系数.

2.3 单一酶的单因素试验

取5.000 0g处理好的甜玉米芯5份，分别加入不同量的酶(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)和不同体积(50、75、100 、125 、150 mL)、不同pH 值(4、5、6、7、8)的柠檬酸―磷酸氢二钠缓冲溶液，在不同温度(40、45、50、55、60 ℃)下酶解一定时间(1.0 、1.5 、2.0 、2.5 、3.0 h).按照 2.2 方法测定多糖含量.以多糖得率为指标，分别研究果胶酶、纤维素酶和木瓜蛋白酶提取甜玉米芯多糖的最佳条件.

2.4 复合酶添加方式对多糖得率的影响

采用复合酶法(纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶)提取甜玉米芯中多糖，采用两种添加方式，同步添加法:是将三种酶同时加入;分步添加法:A→B→C、A→C→B、B→A→C、B→C→A、C→A→B、C→B→A.(注:A为木瓜蛋白酶;B为纤维素酶;C为果胶酶)

3 结果与分析

3.1 葡萄糖标准曲线的绘制

在216 nm下测得GSH标准曲线，如图1，吸光度与葡萄糖质量浓度之间的回归方程为:y=0.015 2x－0.021 1，R2=0.994 4，回归方程线性显著，该方程的有效线性范围为0～40 μg/mL.

图1 葡萄糖标准曲线

3.2 单因素试验结果分析

3.2.1 温度对甜玉米芯多糖提取的影响

温度对多糖的提取有一定影响，如图2所示.随着温度的上升，三种酶多糖得率都呈上升趋势，在50℃达到最大值，此时，木瓜蛋白酶法提取多糖得率为30.40%，纤维素酶法提取多糖得率为21.32%，果胶酶法提取多糖得率为26.45%.这应该是因为温度升高，分子热运动加强，溶解速度变快.之后，随着温度的升高，得率逐渐下降，是因为高温使糖分解，糖苷键被破坏[7].

3.2.2 酶解时间对甜玉米芯多糖提取的影响

由图3可知，随着时间的延长，三种酶的多糖得率都先增加，在1.5 h处达到最大值.此时，木瓜蛋白酶法提取多糖得率为28.03%，纤维素酶法提取多糖得率为24.09%，果胶酶法提取多糖得率为21.85%.之后，糖的得率逐渐下降，果胶酶法提取多糖下降速度最快，可能是因为随着时间的延长，甜玉米芯中的多糖被降解遭到破坏.

图2 温度对甜玉米芯多糖得率的影响

图3 时间对甜玉米芯多糖得率的影响

3.2.3 pH值对甜玉米芯多糖提取的影响

pH值是影响酶活的主要因素之一.如图4所示，随着pH值的增加，多糖的得率随之增加，在最适pH值处达到高峰.木瓜蛋白酶的最适pH值是7，多糖得率为37.31%.纤维素酶的最适pH值是7，多糖得率为28.63%.果胶酶的最适pH值是5，多糖得率为30.40%.过高或过低的pH值都会影响酶活性，极酸或极碱还会引起多糖中的糖苷键断裂，使糖的的结构遭到破坏[8].

图4 pH值对甜玉米芯多糖得率的影响

3.2.4 酶添加量对甜玉米芯多糖提取的影响

在图5中，随着酶添加量的增加，多糖得率先增加然后下降.木瓜蛋白酶的最佳添加量为2%，多糖得率为22.63%.纤维素酶的最佳添加量为1.5%，多糖得率为22.51%.果胶酶的最佳添加量为1%，多糖得率为25.99%.当添加量低于2%时，反应比较剧烈，反应速度取决于酶质量浓度，当反应达到饱和时，底物质量浓度降低，酶对溶出的多糖也开始起作用，从而导致多糖得率下降[9].

图5 酶添加量对甜玉米芯多糖得率的影响

3.2.5 料液比对甜玉米芯多糖提取的影响

由图6可以看出，当料液比是1∶15时多糖的得率最高.当料液比小于1∶10时，随着料液比的增加，多糖得率也增加，因为适当的提高料液比可以促进提取过程中提取液的流动翻滚从而促进多糖物质在提取液中释放，提高玉米芯的多糖得率.当料液比大于1∶10时，多糖得率会逐渐下降[10].

图6 料液比对甜玉米芯多糖得率的影响

3.2.6 单酶提取甜玉米芯多糖试验结果

根据单因素试验，可以得到三种酶的最佳作用条件.如表1所示，可以看出果胶酶对甜玉米芯多糖的提取效果最好，纤维素酶次之，最后是木瓜蛋白酶.

表1 单酶最佳作用条件

3.3 酶法提取甜玉米芯多糖试验结果

由表2可以看出，分步加酶法提取甜玉米芯多糖的效果优于同步加酶法.可能是因为分步加酶法是在各自酶的最佳条件下进行酶解反应，使三种酶都充分发挥自己的酶解作用[11].且先加木瓜蛋白酶，再加果胶酶，最后加纤维素酶酶，多糖的得率最高，为 42.37%.

表2 酶添加方式对甜玉米芯多糖得率的结果

4 结语

分别采用单酶法和复合酶法提取甜玉米芯中的多糖，研究了三种酶同步加入和分步加入对甜玉米芯多糖得率的影响.结果表明，复合酶法提取多糖比单酶法提取多糖得率高的多，而且优于传统水提法[7].另外，分步加酶法中，先加木瓜蛋白酶，然后加果胶酶，最后加纤维素酶，对甜玉米芯中多糖的提取效果最好，得率为42.37%.

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