生物表面活性剂辅助提取红枣多糖工艺研究

张春媛

（山西省林业科学研究院，山西 太原 030012）

红枣，鼠李科枣属植物枣树的果实，富含糖类、蛋白质、脂肪等多种营养成分，具有补中益气、养血安神的功效[1-2]。近年来，国内外学者研究表明，红枣多糖对于抗疲劳、抗氧化、调节血脂、抗肿瘤等方面有着重要作用[3-4]。目前，对红枣多糖的提取主要采用超声波辅助、微波辅助、酶法辅助等方法[5]。生物表面活性剂具有双亲结构，通过对表面、界面的吸附作用，增强溶剂对物料的湿润和渗透作用，增强有效成分的溶解性[6-7]。而有关生物表面活性剂辅助提取红枣多糖的研究尚属空白。本试验研究生物表面活性剂对红枣多糖得率的影响，旨在提高多糖提取效果，为红枣的进一步深加工提供技术依据。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

红枣为太谷壶瓶枣。蒽酮、浓硫酸和葡萄糖等试剂皆为市售国产分析纯。

电子天平、鼓风干燥箱、恒温水浴锅、磁力搅拌器、微波炉、超声波清洗机、紫外可见分光光度计、台式离心机。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理 将红枣去核，置于80℃鼓风干燥箱干燥至恒质量，粉碎过0.25 mm筛，备用。

1.2.2 标准曲线的制作 配置0.1 mg/mL的葡萄糖标准溶液，取7支试管，分别精密吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL，补水至 2.0 mL，精密加入蒽酮 -硫酸溶液6 mL，充分摇匀混合，置于沸水浴中加热15 min，取出放入冰浴中冷却至室温，在625 nm波长处测定吸光度，以X轴为葡萄糖浓度，Y轴为吸光度，制作标准曲线。

1.2.3 红枣多糖含量的测定 精确称取红枣粉末1 g，加入适量蒸馏水进行浸提，然后3 500 r/min离心20 min，过滤上清液，定容至100 mL。吸取样品溶液1.0 mL于试管中，按标准曲线的方法在625 nm波长处测定吸光度。根据标准曲线回归方程计算多糖含量。

1.2.4 单因素试验 比较生物表面活性剂鼠李糖脂、蔗糖酯对红枣多糖提取效果的影响；以蔗糖酯加入量、提取温度、提取时间、液料比4个因素进行单因素设计，蔗糖酯加入量1%，2%，3%，4%，5%，6%（占干物料比）；提取温度 55，65，75，85，95 ℃；提取时间 60，90，120，150，180 min；液料比 20∶1，25∶1，30∶1，35∶1，40∶1。做 3 次平行试验，分析各单因素对红枣多糖提取率的影响。

1.2.5 红枣多糖提取响应面优化 在单因素试验的基础上，利用蔗糖酯加入量、提取时间、液料比进行3因素3水平响应面试验，用Design Expert 8.06软件对多糖提取率进行优化分析。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制及回归方程的建立

从图1可以看出，葡萄糖标准曲线方程为y＝5.903x＋0.003（R2＝0.999），式中，y 为吸光值，x 为葡萄糖质量浓度（mg/mL）。

2.2 单因素试验

2.2.1 生物活性剂种类对红枣多糖提取率的影响

由图2可知，生物表面活性剂鼠李糖脂、蔗糖酯均有助于提高红枣多糖提取率，蔗糖酯优于鼠李糖脂。因此，选择蔗糖酯辅助提取红枣多糖。

2.2.2 蔗糖酯添加量对红枣多糖提取率的影响由图3可知，红枣多糖含量随着蔗糖酯添加量的增加而逐渐增大，当蔗糖酯添加量为5%时，红枣多糖提取含量达到最大值，这主要是由于蔗糖酯的增溶作用[8]，增强了多糖类物质的溶出。因此，最佳蔗糖酯添加量为5%。

2.2.3 提取温度对红枣多糖提取率的影响 从图4可以看出，在55～85℃时，随着提取温度的提高，红枣多糖提取率逐渐增大，在85℃时达到最大，当提取温度达到95℃时，多糖提取率反而下降。这主要是因为温度太高，使得多糖结构发生破坏，多糖溶出受阻，其他一些耐高温杂质溶出增多[9-10]。因此，最佳提取温度为85℃。

2.2.4 提取时间对红枣多糖提取率的影响 从图5可以看出，提取时间越长，多糖提取率越大，这主要是因为提取时间太短，多糖不能有效溶出[11]；在提取时间为150，180 min时，多糖提取率基本保持持平。因此，最佳提取时间选择150 min。

2.2.5 液料比对红枣多糖提取率的影响 从图6可知，在液料比为25∶1时，多糖提取率最大；继续增大液料比，多糖提取率反而下降，这主要是因为液料比太小时，多糖溶出很容易达到饱和，液料比太大时，多糖容易被稀释[12]。因此，最佳液料比为25∶1。

2.3 红枣多糖提取工艺参数优化

2.3.1 响应面试验设计 为了优化红枣多糖提取的最佳参数，采用3因素3水平（蔗糖酯添加量（A）：4%，5%，6%；提取时间（B）：90，120，150 min；液料比（C）：20∶1，25∶1，30∶1）的响应面分析，共17组试验。试验设计及结果列于表1。

表1 响应面试验设计与结果

用Design Expert 8.06软件对表1的数据进行统计分析，结果列于表2，3。

表2 回归模型方差分析

表3 回归方程系数显著性检验

2.3.2 模型的建立及其显著性检验 由软件得出的模型回归方程如下。

多糖提取含量＝9.91＋0.28A＋0.55B＋0.67C－1.01AB＋0.27AC－0.78BC－2.59A2－1.70B2－0.99C2。

由表 2 方差分析可知，F回归＝46.90＞F0.05，P＜0.000 1，说明回归方程极其显著；F失拟＝4.99＜F0.05，P＞0.05，表明失拟不显著，说明该模型与实际测得值可以很好地拟合[13-14]。由R2＝0.983 7可知，模型具有高度的显著性[15]。

由表3可知，一次项、二次项及交互项B，C，AB，BC，A2，B2，C2均对测定多糖提取含量的试验结果显著，表明模型的整体水平比较显著。由单因素F值可知，单因素对多糖提取率的影响大小顺序为C＞B＞A，即液料比＞提取时间＞蔗糖酯添加量。2.3.3 两因素间的交互影响 为考察微波功率与提取时间、微波功率与液料比、提取时间与液料比之间交互项对多糖提取含量的影响，对模型做等高线图及响应面图（图7）。

等高线图的形状与响应面图的倾斜坡度均可以反映出2个因素交互作用是否显著，如果等高线图的形状是椭圆形，则表明该2个因素交互作用显著；反之，如果等高线图的形状是圆形，则说明该2个因素交互作用不显著[16-17]。响应面图的倾斜坡度越大，则表明2因素交互作用显著；反之，如果响应面图的倾斜坡度较小，则说明该2个因素交互作用不显著[18]。

由图7可知，蔗糖酯添加量与提取时间、提取时间与液料比交互作用显著，而蔗糖酯添加量与液料比之间交互作用不显著，与方差分析结果一致。通过软件对回归方程求最大值得出，红枣多糖最佳提取工艺参数为：蔗糖酯添加量5.06%，提取时间122.17 min，液料比26.58∶1。该条件下，红枣多糖提取含量为10.34%。

2.3.4 验证试验 在软件得出的最佳参数条件下进行3次平行试验，得到红枣多糖提取含量分别为9.99%，10.67%，10.22%，平均提取含量为10.29%，与理论值相差0.05百分点，说明该模型得到的最佳工艺参数准确可靠。

3 结论

生物表面活性剂蔗糖酯通过在表面或界面吸附作用或在溶液中形成分子聚合体而增大多糖在水中的溶解性，同时，由于其无毒、易生物降解的特性已被批准作为食品添加剂[19]。因此，生物表面活性剂蔗糖酯辅助提取红枣多糖是一种快速、绿色、节能、环保的提取方法[20]。

本研究通过添加生物活性剂蔗糖酯得出，红枣多糖最佳提取工艺参数为：蔗糖酯添加量5.06%，提取温度为85℃，提取时间122 min，液料比27∶1。在此条件下，红枣多糖提取含量为10.34%。