超滤纯化青稞β—葡聚糖的研究

王谦 董海丽

摘要：为对青稞（Hordeum vulgare）β-葡聚糖进行纯化，以膜通量为指标，采用单因素和正交试验，对青稞β-葡聚糖进行超滤处理，分析超滤过程中操作压力、温度和料液流速对膜通量的影响。结果表明，优化的超滤条件为操作压力0.12 MPa、温度45 ℃、料液流速20 mL/s。该条件下超滤膜通量可达38.5 L/（m2·h），β-葡聚糖截留率达到99.2%，表明超滤处理可应用于青稞β-葡聚糖纯化。

关键词：青稞（Hordeum vulgare）；β-葡聚糖；超滤；纯化

中图分类号：S512.3；Q539 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）06-1530-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.06.042

青稞（Hordeum vulgare）俗称裸大麦，又称元麦，是一种广泛种植在我国西北、西南特别是青海、西藏等地的一种重要粮食作物[1，2]。青稞中含有丰富的β-葡聚糖[3，4]，具有降血脂和胆固醇、抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等功能作用[5-8]。已有研究者对青稞中β-葡聚糖的提取进行了研究[9，10]，但直接提取的β-葡聚糖提取液中，含有蛋白质、色素等杂质，因此，非常有必要对其进行纯化。

近年来，超滤技术被应用的多糖产品的纯化中[11]，但在青稞β-葡聚糖于纯化处理中鲜有报道，本研究采用超滤技术纯化β-葡聚糖，优化工艺条件，为青稞β-葡聚糖的开发提供指导。

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 操作压力对膜通量的影响

在操作温度40 ℃，提取液流速20 mL/s情况下，分别在0～0.16 MPa下对提取液进行超滤，结果见图1。由图1可知，膜通量随压力的增加而增加，但当压力达到0.12 MPa后，继续增加压力，膜通量下降。这是因为超滤过程中压差是超滤的驱动力，压差增加，超滤过程的驱动力增加，但压差过大，膜表面的杂质容易被压密，使膜通量降低，因此，0.12 MPa是适宜的压力。

2.2 操作温度对膜通量的影响

在提取液流速20 mL/s，0.12 MPa下，分别在操作温度20～40 ℃下对提取液进行超滤，结果见图2。由图2可知，膜通量随着温度的增加而增加，这是因为温度上升，提取液的黏度降低，扩散系数增大，但温度过高，会受到膜材料的耐热性限制，因此超滤温度选用40 ℃。

2.3 料液流速对膜通量的影响

在0.12 MPa，操作温度40 ℃下，采用不同流速（10～25 mL/s）提取液进行超滤，结果见图3。由图3可知，膜通量随料液流速的增加而增加，但当流速达到20 mL/s后，继续增加料液流速，流速对膜通量影响较小。因此，选择流速为20 mL/s较适宜。

2.4 超滤纯化工艺条件的优化

在单因素试验的基础上，选用L9（34）正交试验对超滤纯化工艺条件进行优化，因素与水平见表1，试验结果见表2。由表2极差分析可知，各因素对膜通量的影响程度次序为B>C>A，即：温度>流速>压力，优化的超滤条件为A2B3C2，即：操作压力0.12 MPa、温度45 ℃，流速20 mL/s。对表2的结果进行方差分析，结果见表3。操作温度对膜通量的影响显著，而操作压力和流速对膜通量的影响在所考察的范围内不显著，取提取液50 L按优化的工艺条件进行验证试验，测得膜通量为38.5 L/（m2·h）。分析超滤前后的β-葡聚糖含量，超滤后β-葡聚糖截留率达到99.2%。 3 结论

超滤技术纯化青稞β-葡聚糖，可通过超滤除去提取液中的色素、黄酮等小分子杂质，优化的超滤条件为操作压力0.12 MPa，温度45 ℃，料液流速20 mL/s。该条件下超滤膜通量可达38.5 L/（m2·h），β-葡聚糖截留率达到99.2%，表明超滤处理可应用于青稞β-葡聚糖纯化。

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