紫薯多糖超声提取工艺优化及抗氧化活性研究

吴双双，王 娇，张大强

（1.漯河食品职业学院食品工程系，河南漯河 462000；2.中检集团中原农食产品检测（河南）有限公司检测部，河南郑州 450000）

紫薯因含多糖、黄酮类、花青素等活性物质，且富含硒元素，被冠以“抗癌大王”的称号，已成为食品行业开发应用的热点。但多集中于紫薯花青素的研究，对其多糖的研究报道较少。多糖的提取主要有溶剂浸提法、酶解、微波和超声辅助法。据报道，超声技术具有时间短、效率高、成本低、污染小等优势，已被广泛利用[1]。利用单因素试验确定了超声辅助法提取紫薯多糖的最佳条件，并对其抗氧化活性进行测定，为紫薯多糖的开发做好了理论基础。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原材料

紫薯，购自漯河沙北丹尼斯超市。

1.1.2 试验试剂及仪器

葡萄糖、苯酚、浓硫酸、乙醇、氯仿、正丁醇等，均为分析纯。万分之一电子天平、粉碎机、超声波清洗机、紫外分光光度计、离心机、旋转蒸发仪和冷冻干燥机等。

1.2 试验方法

1.2.1 紫薯多糖的制备

紫薯经去皮烘干后，用粉碎机粉碎；利用单因素试验设定的参数对紫薯粉末进行超声提取后离心，上清液浓缩后加入乙醇醇沉，利用Sevage法[2]除蛋白，重复3～5次至无明显沉淀，然后醇沉、浓缩后经冷冻干燥得到紫薯粗多糖。

1.2.2 紫薯多糖含量的测定

采用苯酚硫酸法[3]绘制葡萄糖标准曲线，并用同样的方法测定紫薯多糖的吸光度，利用标准曲线公式反推得到紫薯多糖的质量浓度X，然后计算得多糖得率：

式中：X——多糖质量浓度，mg/mL；

V——定容体积，mL；

m——多糖质量，mg。

数据均是做3次平行试验后取平均值。

1.2.3 单因素试验

设定超声功率400 W，在料液比1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35（g∶mL）；超声温度 30，40，50，60，70℃；超声时间15，30，45，60，75 min的条件下进行试验，测定紫薯多糖的最优超声提取条件。

1.2.4 邻二氮菲法测定紫薯多糖对·OH的清除作用[4]参考引用文献[4]中的试验方法。

1.2.5 紫薯多糖对DPPH·清除作用的测定[5]

参考引用文献[5]中的试验方法。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线

葡萄糖质量浓度（mg/mL）为横坐标、吸光度A为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。

回归方程为：

Y=8.187 6X+0.050 8，R2=0.998 3.

葡萄糖标准曲线见图1。

图1 葡萄糖标准曲线

2.2 单因素试验优化结果

在设定超声功率400 W时，不同的料液比、超声温度、超声时间获得的紫薯多糖得率用Sigmaplot软件作图。

料液比、超声温度、超声时间对紫薯多糖提取率的影响见图2。

由图2可知，紫薯多糖的提取率随料液比的增加，先增加后减少。这主要是因为当料液比低时，料液较黏稠，多糖溶解不充分，不利于超声提取，料液比增加时，多糖分子充分膨大，多糖分子容易溶出，因此提取率增加。当料液比超过1∶25时，紫薯多糖提取率略微下降，主要是因为料液比过大，增加了后续的浓缩时间，使多糖在浓缩过程中产生损失，使多糖提取率下降。因此紫薯多糖超声提取的最佳料液比1∶25，此时多糖得率为2.45%。

由图2可知，在超声提取温度为50℃时，紫薯多糖的提取率达到最大，为2.79%。随着超声温度的提高，紫薯多糖的提取率逐步增加。当温度高于50℃时，提取率又呈现缓慢降低的趋势。原因是温度较低不利于多糖分子的溶出，而过高的温度会使多糖分子分解，破坏多糖结构，影响其生物活性和提取率。

图2 料液比、超声温度、超声时间对紫薯多糖提取率的影响

此外，超声时间为15～75 min时，紫薯多糖的提取率随着超声时间的增加，表现为先升高后降低。超声波提取可加速细胞壁的破坏，使多糖分子释放出来。45 min后多糖提取率降低的原因可能是长时间的超声作用使多糖分子发生了降解[6]。单因素试验结果得出，在超声功率400 W时，紫薯多糖的最佳提取条件为料液比1∶25，超声温度50℃，超声时间45 min。

2.3 紫薯粗多糖的抗氧化活性分析

紫薯粗多糖对·OH和DPPH·的清除率见图3。

由图3可知，随着多糖质量浓度增加，其对·OH和DPPH·的清除能力均显著增加。在紫薯粗多糖质量浓度为2.5 mg/mL时，对·OH和DPPH·的清除率分别达到8.45%和10.03%，表现出良好的抗氧化活性。

3 结论

通过单因素试验，对料液比、超声提取温度和超声时间进行分析，得出超声功率400 W时，紫薯多糖的最佳提取条件为料液比1∶25，超声温度50℃，超声时间45 min。紫薯粗多糖的抗氧化试验结果显示，其对·OH和DPPH·均表现出良好的清除效果，具备一定的抗氧化活性，为紫薯多糖的开发利用奠定了理论基础。

紫薯粗多糖质量浓度/mg·mL-1

图3 紫薯粗多糖对·OH和DPPH·的清除率