超声波辅助提取辣木籽多糖工艺优化*

劳燕芹，莫柳艳，何佳慧，余泳佳，郑韵英

(北部湾大学石油与化工学院，广西 钦州 535011)

辣木(Moringa oleifera Lam.)，原产于印度，在我国的云南、海南、广东和广西均有种植。辣木的根、茎、叶、花、种子富含人体所需的硒、钙、镁、钾等多种矿物质，同时也富含氨基酸、维生素A、维生素C和维生素B族元素，是优质的保健品原料[1]。目前有研究表明辣木含有黄酮类、皂苷类、多糖类、生物碱、多肽、氨基酸类及不饱和脂肪酸类等[2～4]具有抗氧化[5]、抗菌消炎[6]、抗肿瘤[7]、降血糖[8]等作用的生理活性成分。

目前关于辣木籽多糖的提取工艺鲜有报道，超声波辅助提取技术[9～11]是目前在植物活性成分提取中使用较为广泛且条件成熟的一种有效方法，本研究拟通过超声波辅助提取技术对辣木籽多糖成分进行提取，以多糖含量为考量指标，通过正交设计优化提取工艺从而得到超声波提取辣木籽多糖最佳提取工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

辣木籽 采购于广西习缘辣木有限公司，葡萄糖、硫酸、苯酚等，国药集团化学试剂有限公司，以上试剂均为分析纯试剂。

LGJ-10C真空冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂有限公司；UV-1950紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验步骤

1.2.2.1 辣木籽预处理

将辣木籽40 ℃恒温干燥后粉碎，过100目分子筛，将辣木籽粉与石油醚按固液比1:3浸泡一周脱脂，减压蒸馏回收石油醚，将脱脂的辣木籽粉置于通风处挥发溶剂，冰箱低温保存，备用。

1.2.2.2 超声波提取工艺

称取已经脱脂的辣木籽粉1.00 g，加入一定浓度的乙醇(0%，5%，10%，15%，20%)(其中0%乙醇溶液为纯水)、一定体积(15，20，25，30，35)mL,，设置一定的超声功率(40%，50%，60%，70%，80%)和温度(40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，80 ℃)，超声一定的时间(5，7，9，11，14)min，抽滤，收集滤液、滤渣再进行二次提取，合并滤液。减压抽滤，收集两次提取滤液，采用文献[12]方法脱蛋白后再用乙醇进行醇沉，之后冷冻离心分离后测定辣木籽多糖含量。

1.2.3 多糖含量测定

按文献[13]采用苯酚-硫酸法测定多糖含量。多糖提取率w按下式计算：

式中：m1——从标准曲线上查得样品测定液中含糖量，g

m2——样品质量，g

V1——样品定容体积，mL

V2——测定液体积，mL

0.9——葡萄糖换算成葡聚糖的校正系数

1.2.4 正交设计试验

在单因素设计的基础上，设计L9(34)正交试验对提取工艺进行优化，详见表1。

表1 因素水平表

2 结果与讨论

2.1 多糖标准曲线

根据1.2.3进行实验，得回归方程为：Y=0.386X-0.0005, R2=0.9998。详见图1。根据标准曲线计算多糖含量。

图1 多糖标准曲线

2.2 乙醇浓度对辣木籽多糖提取的影响

由图2可知， 采用纯水作为提取剂比含有一定量乙醇的提取剂对辣木籽多糖提取的效果好，原因可能是辣木籽多糖多为水溶性物质，用纯水即可获得较好的提取效果，而一定浓度的乙醇作为提取剂，对水溶性多糖的溶解不充分，从而导致提取效果欠佳。因此选择纯水作为辣木籽多糖提取剂。

图2 乙醇浓度对辣木籽多糖提取的影响

2.3 提取剂体积对辣木籽多糖提取的影响

由图3可以知道在设定的提取剂体积范围内，在体积从15.0 mL上升到25.0 mL的过程中，辣木籽多糖含量逐渐升高，体积超过25.0 mL后，辣木籽多糖含量缓慢增加趋于平稳。原因可能是，提取剂体积太少，不能将样品充分渗透从而影响提取效果，体积达到25.0 mL时，水分子已基本渗透样品内部，提取效果好，继续增加提取剂的用量，辣木籽多糖含量增加非常缓慢，因此从资源节约的角度选择纯水体积为25.0 mL。

图3 体积对辣木籽多糖提取的影响

2.4 超声功率的影响

由图4可以知道，超声功率逐步升高，而超声功率达到50%之后，辣木籽多糖含量逐渐下降。原因可能是超声功率小，超声波振荡频率低，作用于样品分子的能量不足，影响辣木籽多糖成分的溶出，从而提取效果不佳；而超声功率太高，超声波的空化效应导致辣木籽多糖分子结构遭受破坏，功率越大，破坏程度越大，提取效果越差。

图4 超声功率对辣木籽多糖提取的变化关系趋势

2.5 超声时间的影响

由图5可以看出，超声时间7 min时，辣木籽多糖提取效果最好，超声时间太短，样品内部有效成分还来不及溶出，提取效果低，超声时间太长，超声波作用于样品的时间过长，可能导致部分多糖化合物的结构被破坏，辣木籽含量降低。

图5 超声时间对辣木籽多糖提取率的影响

2.6 提取温度的影响

由图 6 可以看出，随着温度的升高，辣木籽多糖提取率逐渐升高，温度达60 ℃ 时，辣木籽多糖含量最高，提高温度含量反而降低了。高温容易使多糖分解，从而导致多糖含量下降。

图6 温度对辣木籽多糖提取率的影响

2.7 正交试验结果

由表2可以看出，影响辣木籽多糖提取率的因素由大到小的顺序依次为:温度>超声时间>超声功率>体积。由正交试验结果可以得知，辣木籽多糖提取工艺优化的工艺条件为: A1B2C2D3，即以纯水作为溶剂，在超声功率为40%、超声时间为7 min、体积为30 mL和提取温度为60 ℃的条件下，进行三次平行试验，得到辣木籽多糖含量为23.33 mg/g。

表2 正交试验结果

3 结 论

本试验采用了超声波辅助技术对辣木籽多糖进行提取，首先考察超声功率、时间、温度、乙醇浓度和体积等5个单因素对辣木籽多糖提取的影响。然后通过正交设计优化提取工艺。最终得到最佳提取工艺条件为：纯水作为溶剂，超声功率为40%、超声时间为7 min、体积为30 mL和提取温度为60 ℃，在此条件下，得到辣木籽多糖提取率为23.33 mg/g。