超声及微波协同提取浒苔多糖的工艺研究

李艺昕 赵爱利 陈晖 李彤 黄宇阳

摘 要：本研究探讨了利用超声—微波协同萃取浒苔多糖的提取工艺，经过单因素和正交组合实验，得到了在超声—微波协同作用下最佳提取工艺为：超声功率40W，微波功率600W，料水比1：50，时间50min，提取温度90℃，提取率达到29.03%。相对水提醇沉法及单独的微波提取法，超声-微波协同萃取法具有提取率高，提取时间短的特点，是浒苔多糖提取的一种新的优选方法。

关键词：浒苔;多糖;超声-微波协同萃取

浒苔（Entermorpha）为绿藻门、石莼目、石莼科藻类，是一种大型经济绿藻，在我国沿海一带有广泛分布。浒苔具有多种营养成分，是一种高蛋白、低脂肪，且富含维生素和矿物质的优质海洋食品。自古以来就是我国沿海居民食、药用藻类，有清热解毒、消炎之效。据《本草纲目》记载，浒苔可“烧末吹鼻止衄血， 汤浸捣敷手背肿痛”。浒苔多糖是浒苔的主要活性物质之一，已发现有诸多的生理功能，如降血脂、抗氧化[1-2]，提高免疫力[3]等。目前对浒苔多糖的提取研究多采用热水浸提醇沉法，但这种传统的提取方法有耗时长（需2到4小时），提取率低（9%左右）等缺点[4-5]。本研究尝试用微波及超声协同应用于浒苔多糖的提取。微波提取技术是近年新发展起来的提取方法，在微波电磁场作用下，可以缩短提取时间、降低能耗减少溶剂用量、提高收率和纯度，降低生产成本[6]。而超声技术利用空化和机械振动作用瞬间使细胞壁结构破裂，使胞内多糖也能有效地溶出，提高了多糖的提取率[7]。本研究将通过将微波超声协同技术应用于浒苔多糖的提取，经过单因素和正交组合实验，初步探求微波辅助提取浒苔多糖的最佳工艺条件，为后续浒苔多糖的活性功能研究时浒苔多糖的制备打下基础，也可为浒苔多糖的工业化生产提供参考。

1  材料与方法

1.1  材料

浒苔由福建海兴保健食品有限公司提供;重蒸酚、浓硫酸等化学试剂均为分析纯。

1.2  仪器与设备

Satorius BS 224S电子天平（赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）;CW-2000超声微波萃取仪（上海新拓分析仪器科技有限公司）;TDL-5-A低速大容量离心机（上海安亭科学仪器厂）;VIS-7220N恒温水浴箱（上海精宏实验设备有限公司）;GZX-9070MBE数显鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备）。

1.3  研究方法

1.3.1  浒苔多糖提取流程

量取浒苔粉→按料水比加入蒸馏水→设置条件超声微波协助萃取→离心取上清液→

1.3.2  浒苔多糖提取试验

（1）超声开关对提取率的影响实验：选取料水比1：30，提取时间30min，提取温度80℃，微波功率600W，以超声波是否开为变量，以浒苔多糖标曲做参考测定多糖提取率。结果：超声开时多糖提取率远大于超声关的提取率，接下来将在超声开的条件下进行单因素试验和正交设计试验。

（2） 提取温度的选择：在超声开，提取时间50min、料水比1：40、微波功率600W的情况下，分别研究提取温度为50、60、70、80、90℃时对多糖提取量的影响。

（3） 提取时间的选择：在超声开，提取温度80℃、料水比1：40、微波功率600W的条件下，分别研究提取时间为10、30、50、70、90min时对多糖提取量的影响。

（4） 微波功率的选择：在超声开，提取时间50min、料水比1：40、温度80℃的情况下，分别研究微波功率为200、400、600、800、1000W时对多糖提取量的影响。

（5） 料水比的选择：在超声开，提取时间50min、微波功率600W、温度80℃的情况下，分别研究料水比为1：20、1：30、1：40、1：50、1：60时对多糖提取量的影响。

（6） 浒苔多糖正交试验：在单因素試验基础上，在提取温度、提取时间、微波功率和料水比这四因素上取三个水平，采用L9（34）正交表，以浒苔多糖提取率为指标，选取最佳提取工艺。

1.3.3  指标计算

浒苔多糖提取率=[浒苔多糖质量（g）/浒苔质量（g）]×100%

1.3.4  标曲的确定

取0.24g经120度高温干燥后的浒苔多糖溶于10ml蒸馏水中，并继续配置浓度分别为2.4、1.8、1.2、0.6、0.3（mg/ml）的溶液1ml，用苯酚硫酸法测出不同浓度浒苔多糖待测液对应的吸光度值，平行试验做三组。并以浒苔多糖质量为横坐标x（μg），以吸光度值为纵坐标y做散点图，并得线性表达式：y=0.0035x+0.0097，r=0.9993。1.3.5  苯酚-硫酸法测定多糖的含量

量取前震荡均匀，量取0.1ml浒苔上清液加入比色管中，再加入0.9ml蒸馏水稀释，加入5%苯酚1ml和5ml浓硫酸，震荡均匀放入95℃恒温水浴箱加热15min，后冷却15min，以蒸馏水对照测定其吸光度值，根据浒苔多糖标准曲线公式得出浒苔多糖的含量并计算出提取率。

2  结果与分析

2.1  温度对多糖提取率的影响

在超声开，提取时间50min、料水比1：40、微波功率600W的情况下，分别研究提取温度为50、60、70、80、90℃时对多糖提取量的影响见图1。

由图1可见，随着提取温度的升高，提取多糖的量在逐渐增加，因为多糖在水中的溶解度与温度有关，随着水温的升高，多糖的溶解度也逐渐增大，所以温度对多糖的提取率有很大的影响。

2.2  提取时间对多糖提取率的影响

在超声开，提取温度80℃、料水比1：40、微波功率600W的条件下，分别研究提取时间为10、30、50、70、90min时对多糖提取量的影响见图2。

由图2可见，在50min时，多糖的提取量达到最大，延长到70min时，反而略有下降。说明了提取时间并非越长越好，因为长时间处在高温的提取条件下，可能会使其糖苷键断裂造成其降解，从而使提取率降低。

2.3  微波功率对多糖提取率的影响

在超声开，提取时间50min、料水比1：40、温度80℃的情况下，分别研究微波功率为200、400、600、800、1000W时对多糖提取量的影响见图3。

由图3可见，随着功率的增加提取率也增加，但是达到600W以后，功率的增加反而使多糖的提取量下降，这很可能是更大的功率有着更大的能量，对浒苔多糖的结构造成破坏，从而使其降解。

2.4  料水比对多糖提取率的影响

在超声开，提取时间50min、微波功率600W、温度80℃的情况下，分别研究料水比为1：20、1：30、1：40、1：50、1：60时对多糖提取量的影响见图4。

由图4可见，随着料水比的增大，多糖提取率增加，但到达1：50时多糖提取率下降。这可能是因为固液质量的增幅逐渐降低，多糖的提取率也逐渐趋于平缓。

2.5  正交实验结果

根据单因素实验的结果，选择料水比、提取温度、时间和微波功率四个因素设计正交实验，因素水平表见表1，结果见表2。

由极差分析可以看出，影响浒苔多糖提取量的最主要因素是温度，其次按顺序分别为提取时间，料水比和功率。 从正交结果得到的最佳提取工艺条件是在90℃下，用1：50的料水比，功率600W，提取50min。

为验证所优选工艺的可靠性和重复性，我们最佳工艺参数条件下，进行浒苔多糖提取的验证性实验，得出每克浒苔能提出的多糖的质量为290.3mg ，结果表明该工艺稳定可行。

3  结论与讨论

本实验考察了在超声协同的情况下，微波功率、料水比、提取温度、提取时间等因素对浒苔多糖提取率的影响，结果表明：在超声—微波协同作用下，比常规的水提醇沉法或单纯的微波提取法缩短了操作时间，提高了多糖的提取率。通过正交实验，得出了浒苔多糖提取工艺的最佳参数组合为： 料水比为1：50，微波功率600W，提取温度为90℃，提取时间为50min。在此最佳参数组合下，每克浒苔提取多糖的量为290.3mg。随着浒苔多糖的生理功能被逐渐的发掘[8-11]，对浒苔多糖的需求量增大，如何快速、高效而又经济的提取是各位研究者共同关心一个问题。因此本实验的结果为后续的不论是浒苔多糖的保健品开发还是功能性研究都提供了值得参考的数据。

参考文献：

[1]林文庭; 张智芳. 浒苔多糖降血脂及抗脂质过氧化作用[J].中国公共卫生， 2009，25（5）： 567-569.

[2]林文庭; 廖冬冬. 浒苔多糖对2型糖尿病大鼠脂代谢及脂联素mRNA表达影响[J]. 营养学报 2013， 35（2）：181-185.

[3]陳榕芳; 吴小南; 陈洁. 浒苔多糖粗提物调节巨噬细胞RAW264.7免疫功能研究[J]. 海峡预防医学杂志 2012， 18（2）： 4-7.

[4] 徐大伦; 黄晓春; 欧昌荣; 等. 浒苔水溶性多糖提取的工艺研究[J]. 浙江海洋学院学报（自然科学版） 2005， 24（1）： 67-69.

[5] 张智芳; 林文庭; 陈灿坤. 浒苔水溶性多糖提取工艺研究[J]. 中国食物与营养 2009，15（3）：39-41.

[6] 曹洪斌; 申明金; 陈莲惠. 微波萃取在中药提取中的应用[J]. 广州化学 2013， 38（1）： 72-76.

[7] 郑少泉; 姜帆; 高慧颖;等. 超声波法提取龙眼多糖工艺研究[J]. 中国食品学报 2008， 8（2）： 76-79.

[8] Cho， MyoungLae; Yang， Chen; Kim， Sang Moo;etal. Molecular characterization and biological activities of watersoluble sulfated polysaccharides from Enteromorpha prolifera [J]. Food Science and Biotechnology 2010， 19（2）： 525-533.

[9] Kim， J. K.; Cho， M. L.; Karnjanapratum， S.;etal. In vitro and in vivo immunomodulatory activity of sulfated polysaccharides from Enteromorpha prolifera [J]. Int J Biol Macromol

2011， 49（5）： 1051-8.

[10] Tang， Z.; Gao， H.; Wang， S.;etal. Hypolipidemic and antioxidant properties of a polysaccharide fraction from Enteromorpha prolifera [J]. Int J Biol Macromol 2013， 58（1）： 186-9.

[11] Wang， X.; Chen， Y.; Wang， J.;etal. Antitumor activity of a sulfated polysaccharide from Enteromorpha intestinalis targeted against hepatoma through mitochondrial pathway [J]. Tumour Biol 2014， 35（2）： 1641-7.