山药多糖分离提取工艺研究

叶春苗

摘要：比较水浸提法和超声波辅助提取法分离提取山药多糖效果的差异性，确定以操作简便的水浸提法作为山药粗多糖的提取方法；并通过单因素试验，确定山药水溶性多糖的最佳提取条件为提取时间3 h、提取温度50 ℃、物料粉碎程度60目、料液比1∶40。

关键词：山药多糖；分离；提取；水浸提；超声波；工艺

中图分类号：TQ461 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）08-0053-03

山药是薯蓣科植物。山药中含有多种碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、微量元素等营养成分，还含有人体所需的十几种氨基酸。此外，山药中还含有具有生物活性的多糖，如甘露糖、葡萄糖和半乳糖等。大量研究发现，山药多糖具有提高机体免疫力、抗衰老、抗突变、抗氧化、抗肿瘤和降血糖等功效，在药用与保健方面具有广阔的应用前景。分离纯化是多糖研究的关键步骤，将直接影响后续工作的可行性和真实性。山药多糖可以采用多糖化学中常用的一些技术来提取分离和纯化，最常用的提取方法是溶剂提取。由于多糖中糖链具有高度亲水性，因此可用水作溶剂进行提取。本研究对热水浸提、超声波辅助提取这两种方法提取山药多糖的效果進行比较，以确定一种经济、高效的提取方法，并通过分离纯化处理获得性能稳定的山药精多糖。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜山药：市售；抗坏血酸：天津市福晨化学试剂厂；柠檬酸：分析纯，天津市福晨化学试剂厂；氯仿：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；铁氰化钾：分析纯，沈阳市东兴试剂厂；浓硫酸：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；透析袋：分子截留量3 000，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 试验方法

1.2.1 超声辅助法提取山药多糖的单因素试验设计 1） 超声功率对山药多糖提取率的影响。精确称取3.0 g过80目筛网的山药粉，置于150 mL三角瓶中，料液比为1∶40，在超声功率分别为40，60，80，100 W的条件下超声30 min，再水浴60 min，超声和水浴的温度均为40 ℃。采用苯酚—硫酸法处理，在490 nm处测定吸光度值，计算提取率，进行比较。2） 水浴时间对山药多糖提取率的影响。精确称取3.0 g过80目筛网的山药粉，置于150 mL三角瓶中，料液比为1∶40，在超声功率40 W、温度40 ℃的条件下超声30 min，再在40 ℃下分别水浴0，30，60，90 min。采用苯酚—硫酸法处理，在490 nm处测定吸光度值，计算提取率，进行比较。

1.2.2 水提法提取山药多糖的单因素试验设计 选取山药多糖提取工艺密切相关的4个因素（提取时间、提取温度、物料粉碎目数、料液比）进行单因素试验。1） 提取时间对山药多糖提取率的影响。精确称取3.0 g过80目筛网的山药粉，置于150 mL三角瓶中，料液比为1∶40，在40 ℃下分别浸提1，2，3，4，5 h，采用苯酚—硫酸法处理，在490 nm处测定吸光度值，计算提取率，选择最佳的提取时间水平。2） 提取温度对山药多糖提取率的影响。精确称取3.0 g过80目筛网的山药粉，置于150 mL三角瓶中，料液比为1∶40，在温度分别为20，30，40，50，60 ℃下浸提3 h后，采用苯酚—硫酸法处理，在490 nm处测定吸光度值，计算提取率，选择最佳的提取温度水平。3） 物料粉碎目数对山药多糖提取率的影响。精确称取3.0 g分别过40，60，80，100目筛网的山药粉，置于150 mL三角瓶中，料液比为1∶40，在40 ℃下浸提3 h，采用苯酚—硫酸法处理，在490 nm处测定吸光度值，计算提取率，选择最佳的物料粉碎目数水平。4） 料液比对山药多糖提取率的影响。精确称取3.0 g过80目筛网的山药粉，置于150 mL三角瓶中，在料液比分别为1∶20，

1∶30，1∶40，1∶50，1∶60的条件下，40 ℃浸提3 h，利用苯酚—硫酸法处理，在490 nm处测定吸光度值，计算提取率，选择最佳的料液比水平。

2 结果与分析

2.1 超声波提取和水提取的结果比较

不同超声功率对山药多糖提取率的影响如图1所示。

由图1可以看出：功率40 W条件下超声30 min山药多糖的提取率最高；随着超声功率增大，多糖的溶出量减少；100 W超声30 min的提取率最低。这可能是由于大功率的超声会在一定程度上造成多糖的组成或结构发生改变。

本研究在40 W的低功率下，进行两组对比试验，分析超声辅助和直接水提法的提取率差异性，结果见表1。

由表1可知：超声辅助法和常规水提法的山药多糖提取率并没有显著差别，说明本试验中采用的超声辅助法不能达到显著提高多糖提取率的效果。

综上所述，超声辅助未能显著提高多糖提取率，而直接水提法比较简便、经济、易行，且节约能源。所以本试验确定山药多糖的提取采用常规水提法为宜。

2.2 水提法单因素试验结果

2.2.1 提取时间对山药多糖提取率的影响 不同提取时间条件下山药多糖的提取率如图2所示。

由图2可以看出：随着提取时间的延长，多糖提取率开始先缓慢提高，后迅速提高；当超过3 h后，多糖提取率反而降低。其原因可能是，在3 h之前，浸提液中多糖浓度较低，有利于多糖分子传质；当3 h时，大多数多糖已溶出，并达到平衡；而3 h之后，蛋白质等其他杂质随提取时间的延长而逐渐溶出。因此，选择提取山药粗多糖的适宜时间为3 h。

2.2.2 提取温度对山药多糖提取率的影响 不同提取温度条件下山药多糖的提取率如图3所示。

由图3可以看出：随着提取温度的升高，多糖提取率呈先提高后降低的趋势；当提取温度为50 ℃时，多糖提取率相对最高，这可能是因为在20～50 ℃范围内，温度升高有利于提高多糖分子的传质速度，同时增大了多糖在水中的溶解度；而50 ℃之后，随着提取温度的升高，山药多糖开始降解，且蛋白质逐渐溶出。另外，升高提取温度并长时间浸提条件下可能会影响多糖的生理活性。因此，综合考虑多糖提取率及其活性等各种因素，选择提取山药粗多糖的适宜温度为50 ℃。

2.2.3 物料粉碎目数对山药多糖提取率的影响 不同物料粉碎数目条件下山药多糖的提取率如图4所示。

由图4可以看出：随着物料粉碎目数的增大，多糖提取率呈先提高后降低的趋势；粉碎目数为60目的时候，多糖提取率达到最大值，这可能是因为在40～60目范围内，山药粉颗粒的大小较为适宜，增大目数可以增大颗粒的表面积，有利于提取；而在60～100目范围内，随着粉碎目数的增大，料液的粘稠度增加，不利于提取。因此，选择提取山药多糖的适宜物料粉碎目数为60目。

2.2.4 料液比对山药多糖提取率的影响 不同料液比条件下山药多糖的提取率如图5所示。

由图5可以看出：当料液比为1∶20～1∶40范围内，随着料液比增大，多糖提取率提高；当料液比大于

1∶40时，多糖提取率则呈相对较平稳的趋势。这可能是因为当料液比为1∶20～1∶40范围内，随着溶剂量的增加，溶液中多糖浓度减小，有利于多糖的传质；但当料液比大于1∶40时，溶剂量相对过大，使后续浓缩步骤耗能增加、时间增长。因此，选择提取山药多糖的适宜料液比为1∶40水平。

3 结论

本研究比较了水浸提法和超声波辅助提取法提取山药多糖的差异性，确定以操作简便的水浸提法作为山药粗多糖的提取方法，并通过单因素试验确定山药水溶性多糖的最佳提取条件为：提取时间3 h，提取温度50 ℃，物料粉碎程度60目，料液比1∶40。

参考文献

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