辣木籽营养成分测定及多糖提取工艺

余芳 ，杨爱萍 ，石雪萍 ，葛伟丽，王娇，蒋彩云

1. 江苏经贸职业技术学院健康学院（南京 211168）；2. 江苏省食品安全工程技术研究开发中心（南京 211168）

辣木（Moringa oleiferaLam）为辣木科辣木属植物，原产于热带和亚热带地区，在我国云南、广西等地区已有种植。辣木树的叶子、豆荚和籽均可食用。辣木的种子辣木籽（Moringaseed）富含蛋白质、油脂、多糖、矿物质等，是一种新资源食品，具有一定的生理活性和药用价值，常被用来预防和辅助治疗糖尿病、高血压、皮肤病、免疫力低下、关节炎等疾病[1-3]。辣木籽具有较高的抗氧化活性，可以清除自由基，常被用作抗动脉粥样硬化剂。彭晓云等[4]研究辣木精油的抗氧化活性，可清除果蝇体内自由基。段琼芬等[5]研究表明，光照时间、温度和受热时间均会对辣木籽抗氧化性产生影响。刘华勇等[6]采用水酶法获得辣木籽抗氧化成分，通过测定DPPH消除能力评价其抗氧化活性。在非食品领域，辣木籽因其具有抗菌性和絮凝性而被运用于净化水源，李翀等[7]研究辣木籽蛋白对水中浊度的去除能力。

辣木多糖为辣木中重要成分之一，辣木不同器官的多糖含量变化范围为8.16%～33.61%[8]。辣木籽多糖提取工艺研究中，多采用溶剂提取法。梁鹏等[9]研究表明，辣木籽所含多糖对于超氧阴离子自由基及羟自由基具有较好的清除作用，并随着辣木籽多糖相对浓度增加而增加，充分体现辣木籽所具备的体外抗氧化活性。

试验以市售不同来源辣木籽为原料，分析其水分、灰分、蛋白质、脂肪、多糖、矿物质元素等营养成分含量，优选辣木籽，进行辣木籽多糖提取工艺研究。采用单因素试验和正交试验，优化辣木籽多糖提取工艺，选择最佳提取工艺参数，为进一步开发辣木籽资源，提取、分离、纯化辣木籽多糖提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

辣木籽（市售；1号辣木籽颗粒饱满，直径10 mm×15 mm；2号辣木籽颗粒扁小，直径约5 mm×8 mm；分别经高速万能粉碎机粉碎后，密封储存于冷冻冰箱中备用）。

Ca、K、Mg、Fe、Zn标准品（纯度≥99%）；浓硝酸、浓硫酸、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、氢氧化钠、苯酚、石油醚、无水乙醇、葡萄糖等（均为国产分析纯）。

1.2 主要仪器及设备

FW100高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；BSA224S电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）；101-2A电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）；马弗炉（杭州艾普仪器设备有限公司）；SHA-C电热恒温水浴锅（上海路达实验仪器有限公司）；Agilent 5110 ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱仪（安捷伦科技公司）；SZ-1型快速混匀器（江苏金坛市金城国胜实验仪器厂）；JH 722可见光分光光度计（上海菁华仪器仪表有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 营养成分测定

水分测定采用直接干燥法（参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》第一法）；灰分测定采用直接灰化法（参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》）；脂肪测定采用索氏提取法（参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》第一法）；蛋白质测定采用凯氏定氮法（参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》第一法）；多糖测定采用硫酸苯酚法[10]；矿质元素测定采用GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》第一法 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）。

1.3.2 辣木籽中多糖提取工艺单因素试验

称取辣木籽粉末2 g，通过单因素试验，考察乙醇体积分数、料液比、提取温度、提取时间对辣木籽多糖得率的影响。

1.3.2.1 乙醇体积分数

设定乙醇体积分数40%，50%，60%，70%和80%，料液比1∶30（g/mL），温度60 ℃，浸提30 min，测定辣木籽多糖得率。

1.3.2.2 料液比

按照料液比1∶10，1∶15，1∶20，1∶25和1∶30（g/mL），乙醇体积分数50%，温度60 ℃，浸提30 min，测定辣木籽多糖得率。

1.3.2.3 提取温度

设定提取温度40，50，60，70和80 ℃，乙醇体积分数50%，料液比1∶30（g/mL），浸提30 min，测定辣木籽多糖得率。

1.3.2.4 提取时间

浸提时间设定30，45，60，75和90 min，按照料液比1∶30（g/mL），乙醇体积分数50%，温度60℃，测定辣木籽多糖得率。

1.3.3 辣木籽中多糖提取工艺正交试验设计

在单因素试验基础上，以乙醇体积分数、料液比、提取时间及提取温度作为4个考察因素，选取3个水平进行试验。采用L9(34)正交表进行正交试验设计，确定提取最佳工艺。

表1 正交试验因素水平表

1.3.4 葡萄糖标准曲线制作

称取105 ℃干燥至恒重的标准葡萄糖100.0 mg，置100 mL容量瓶中，加适量蒸馏水溶解，稀释至刻度，摇匀。精密吸取10 mL，置100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，每毫升含葡萄糖0.1 mg。分别精密取溶液0，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6和1.8 mL，置于具塞试管中，分别加水至2.0 mL，各加入5%苯酚溶液1.0 mL摇匀，迅速加入硫酸5.0 mL摇匀，放置10 min，置沸水浴中加热15 min，取出，迅速冷却至室温，可见分光光度计490 nm波长处测定吸光度，空白对照以2.0 mL蒸馏水代替葡萄糖溶液。以吸光度（X）为横坐标、浓度（Y）为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.5 数据处理

测定结果均平行重复3次，取其平均值。

2 结果与分析

2.1 辣木籽营养成分含量

由表2可知，颗粒饱满、直径大的1号辣木籽蛋白质含量为35.8%，多糖含量为19.1%，较颗粒不均且粒小的2号辣木籽高。樊建麟等[11]对云南元江县辣木籽营养成分的研究中，测得其蛋白质含量为37.8%，粗脂肪含量为40.12%，总糖含量的9.75%，董成国[12]研究表明，辣木籽中可溶性总糖含量为20.31%。

表2 不同来源辣木籽营养成分含量 g/100 g

2.2 矿物质元素含量测定

测定辣木籽中Ca、K、Mg、Fe、Zn这5种矿物元素含量，结果如表3所示，辣木籽的矿物元素含量大小顺序均为K＞Mg＞Ca＞Fe＞Zn。

辣木籽中含有丰富的矿物质元素，其含量受生长的土壤及水质环境的影响，还与辣木的品种、产地及辣木籽的采集季节等有关。辣木籽所含大量元素还是微量元素均比较丰富，其大量元素含量由高到低为P＞K＞Mg＞Na＞Ca，其中，P含量最高，为1 262 mg/kg；其次是K，含量为1 026 mg/kg，Mg含量为495 mg/kg[11]。杨东顺等[13]研究结果表明，辣木不同部位样品均含有Fe、Zn、Mn、Cr和Se等微量元素。其中，Fe平均含量最高，辣木籽壳中最高，辣木籽为最低。

表3 不同来源辣木籽矿物质含量

2.3 葡萄糖标准曲线

葡萄糖标准曲线回归方程为：y=16.53x（x为葡萄糖质量，y为吸光度），线性相关系数为R2=0.999。辣木籽多糖溶液在此浓度范围内，与吸光度呈良好的线性关系。测定多糖含量时，将所测定得到的吸光度代入葡萄糖标准曲线回归方程，即能够计算出所测溶液的多糖含量。

图1 葡萄糖标准曲线

2.4 提取条件对得率的影响

2.4.1 乙醇体积分数对得率的影响

图2结果显示，乙醇体积分数在40%～80%范围内，辣木籽多糖的测定吸光度随着乙醇体积分数升高呈现上升趋势，这是因为多糖溶液的溶解度随着乙醇体积分数增大不断增大。达到80%之后，辣木籽多糖的得率随着温度升高呈下降趋势，得率不断降低，因而选择乙醇体积分数60%，70%和80%作为正交试验的3个试验水平。

图2 乙醇体积分数对得率的影响

2.4.2 料液比对得率的影响

由图3结果可知，料液比1∶15（g/mL）时，吸光度最高，多糖得率最大。随着料液比从1∶20（g/mL）开始，吸光度降低；1∶25时呈现上升趋势，而1∶30（g/mL）时又有所下降，料液比1∶30（g/mL）时之后，随着料液比的降低，多糖得率也逐步下降。因此，选择1∶15，1∶20和1∶25（g/mL）作为正交试验的3个水平。

图3 料液比对得率的影响

2.4.3 提取温度对得率的影响

图4结果表明，在40～80 ℃范围内，辣木籽多糖得率随着温度升高呈现上升趋势，得率不断增大。这是因为溶液的溶解度随着温度增加不断增大。在70 ℃之后，辣木籽多糖得率随着温度升高呈下降趋势，得率不断降低，因而选择60，70和80 ℃作为正交试验的3个试验水平。

图4 提取温度对得率的影响

2.4.4 提取时间对得率的影响

由图5可知，提取时间在30～90 min内，随着提取时间延长，辣木籽中多糖得率随之升高，75 min末接近最大值，可见反应时间越长，提取越充分。在90 min之后，辣木籽多糖得率有所下降。因此，选择水提时间60，75和90 min作为正交试验的3个水平。

2.5 正交试验结果

根据单因素试验的结果，选取影响辣木籽多糖提取效果各因素中有意义的水平做正交试验，对结果进行极差分析，以确定最佳的提取条件。采用L9(34)正交试验，以乙醇体积分数（A）、料液比（B）、提取时间（C）、提取温度（D）作为4个考察因素，选取3个水平进行试验。每一水平K1、K2、K3中最大的值所对应的条件即为该因素对应的最佳提取条件。由表4可以看出，提取辣木籽多糖的最佳工艺条件为A2B2C2D2，即乙醇体积分数70%、料液比1∶20（g/mL）、提取温度70 ℃、提取时间75 min。4个因素对辣木籽多糖得率的影响大小依次为B＞D＞C＞A，其中料液比B的提取作用最为显著。

影响辣木籽多糖得率的主要因素有料液比、浸提温度、浸提时间和提取次数等。梁鹏等[9]以水溶剂提取法提取辣木中水溶性多糖，在浸提120 min、温度80 ℃、料液比1∶20（g/mL）条件下，粗多糖得率可达5.66%。抗氧化清除作用的半数抑制率（IC50）分别是7.252 8和2.501 1 mg/mL。董成国[12]采用传统的水提醇沉法对辣木籽中多糖进行提取，在单因素的基础上采用三因素三水平的Box-Behnken中心组合试验对提取工艺进行优化，确定了最佳的工艺参数，即料液比1∶55.5（g/mL），提取时间1 h，提取温度79 ℃，在此条件下，多糖得率达到14.11%。

图5 提取时间对得率的影响

表4 正交试验结果

3 结论

依据食品安全国家标准方法，测定辣木籽营养成分含量，颗粒饱满、直径大的1号辣木籽蛋白质含量35.8%，多糖含量19.1%，辣木籽中5种矿物元素含量顺序为K＞Mg＞Ca＞Fe＞Zn。

采用L9(34)正交试验，以乙醇体积分数（A）、料液比（B）、提取时间（C）、提取温度（D）作为4个考察因素，选取3个水平进行试验，得出辣木籽多糖提取工艺的最佳条件为A2B2C2D2，即乙醇体积分数70%、料液比1∶20（g/mL）、提取温度70 ℃、提取时间75 min，4个因素对辣木籽多糖得率的影响大小依次为B＞D＞C＞A。