桑葚多糖纯化加工工艺研究及多糖纯化前后抗疲劳活性对比

摘要：桑葚富含维生素、矿物质和抗氧化物质，具有较高的营养价值。通过对桑葚的研究和开发，可以将其应用于食品、保健品和医药领域，以提高人们的健康和生活质量。该研究通过单因素试验和正交试验对桑葚多糖纯化加工工艺进行研究和优化，研究结果表明，桑葚多糖纯化的最佳加工工艺为上样液浓度20%、洗脱流速2 mL/min、洗脱液体积130 mL、大孔树脂H102、上样液体积80 mL，此时综合评分为76.2分。

关键词：桑葚；多糖；纯化工艺；优化

中图分类号：TS201.1""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：1000-9973（2024）09-0192-04

Study on Purification and Processing Technology of Mulberry Polysaccharides

and Comparison of Anti-Fatigue Activity of Polysaccharides

Before and After Purification

JIA Xin-hui， GUO Tao

（Huanghe S amp; T University， Zhengzhou 450061， China）

Abstract： Mulberrry is rich in vitamins， minerals and antioxidant substances， and has high nutritional value. Through the research and development of mulberry， it can be applied in the fields of food， health care products and medicine to improve people's health and life quality. In this study， the purification and processing technology of mulberry polysaccharides is studied and optimized through single factor test and orthogonal test. The research results show that the optimal processing technology for purifying mulberry polysaccharides is the loading buffer concentration of 20%， the elution flow velocity of 2 mL/min， the eluent volume of 130 mL， the macroporous resin of H102， and the loading buffer volume of 80 mL. At this time， the comprehensive score is 76.2 points.

Key words： mulberry; polysaccharide; purification technology; optimization

收稿日期：2024-02-16

基金项目：河南省高等学校重点科研项目计划（22A890008）

作者简介：贾新会（1985—），女，讲师，硕士，研究方向：食品中活性成分及对人体健康的影响。

桑葚是一种常见的水果，也被称为桑椹或桑果，是桑树的果实。桑树科学名为Moraceae，属于桑属（Morus）[1-2]。桑树原产于中国，被广泛种植于亚洲、欧洲和北美洲等地区[3]。桑葚的外观类似于小型的葡萄，有各种颜色，包括紫色、黑色和红色[4]。它们通常成熟于夏季和秋季。桑葚酸甜多汁，营养丰富，富含维生素C、维生素K和钾等营养物质[5]。

在中国，桑葚栽培历史悠久，目前，中国仍然是全球主要的桑葚产区之一。桑树广泛分布于中国各地，尤其是南方地区，如浙江、福建、广东和江苏等省份[6]。桑葚在调味品中的应用较有限，可以将其制成果酱，用于面包、糕点和酸甜菜肴的调味[7-8]。桑葚酱具有浓郁的桑葚风味，酸甜可口，可以为食物增添独特的口感和味道。桑葚可以用来酿造醋，制成桑葚醋，具有独特的果味和酸度，用于制作凉拌菜、调味汁和腌制食品，以增添酸甜味道和提升风味。桑葚调味料也被用于炒菜、烤肉、烹饪酱汁等，能够赋予食物独特的风味和颜色[9-10]。

桑葚多糖是指从桑葚中提取得到的一种多糖类化合物，具有一定的生物活性和营养价值。桑葚多糖被发现具有多种生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗肿瘤和免疫调节等作用[11]。许多研究表明，桑葚多糖可以提高机体的抗氧化能力，减少自由基损伤，有助于预防慢性疾病的发生。此外，桑葚多糖还显示出抑制肿瘤细胞生长和免疫调节的潜力，在癌症的预防和治疗方面具有一定的前景[12]。桑葚多糖被广泛应用于营养保健品的开发，它可以作为功能性食品原料，用于制作保健食品、营养补充剂和保健饮品等[13]。桑葚多糖还可以用作食品添加剂，用于改善食品的质地、口感和营养价值[14]。

尽管桑葚多糖的开发和应用目前还处于早期阶段，但随着对其生物活性和营养价值的进一步研究，开发出并拓展更多的桑葚产品及应用领域。未来，桑葚多糖可能在食品工业、医药保健和生物医学领域发挥重要作用，并为人们的健康和生活带来益处。

桑葚多糖在桑葚中的含量相对较低，通过纯化加工工艺，可以提高多糖的纯度和含量。高纯度的桑葚多糖可以增加其生物活性和营养价值，提高产品的质量和功效。桑葚多糖是一种复杂的多糖类化合物，其中可能含有其他杂质和成分。通过纯化加工工艺，可以有效地分离和去除这些杂质，提取出多糖成分。纯化加工工艺的研究可以实现桑葚多糖的规模化生产，通过优化工艺流程和设备，可以提高生产效率和产量，以满足市场需求。

桑葚多糖纯化加工工艺的研究对于提高产品质量、探索新产品、促进产业发展具有重要意义，不仅可以提高桑葚多糖的应用价值和市场竞争力，而且可以推动桑葚产业的可持续发展，并为人们的健康和生活带来更多的益处。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

桑葚、浓硫酸、苯酚、无水乙醚、三氯醋酸、无水乙醇、H102、H103、HPD300、DM302、S-7、NKA-7、DA201大孔树脂、血乳酸、乳酸脱氢酶、考马斯亮蓝试验试剂盒和纯净水。试验所用的小鼠由西安益丰达生物科技有限公司提供。

1.2 试验仪器

紫外分光光度计、电子分析天平、超声波仪、超声电子设备、旋转蒸发仪和低速离心机。

1.3 试验方法

1.3.1 桑葚粗多糖的制备

精确称取500 g桑葚于60 ℃烘箱中烘干，粉碎过80目筛，将过筛的材料放于烧杯中并加入浓度为95%的无水乙醇浸泡12 h，再收集桑葚渣置于60 ℃烘箱中烘干，按照料液比1∶27 （g/mL）加入纯净水，在72 ℃、320 W的条件下处理25 min，加入浓度为95%的乙醇溶液500 mL，在4 ℃条件下静置2 h后过滤，将沉淀物合并冷冻干燥后获得桑葚粗多糖。

1.3.2 脱色率的测定

将样品放在波长为450 nm的超声波仪下测定吸光值，其吸光值为X。

脱色率（%）=（X脱色前－X脱色后）/X脱色前×100%。

1.3.3 蛋白质脱除率的测定

利用考马斯亮蓝染色法测定样品中的蛋白质含量。

1.3.4 多糖回收率

利用苯酚-硫酸法测定样品中的多糖含量并计算多糖回收率。

1.3.5 综合评价指标

根据徐辉艳等[15]的试验方法，对纯化前和纯化后桑葚多糖样品的脱色率、蛋白质脱除率和回收率进行加权计算，即桑葚多糖综合评价指标，计算公式如下：

综合评价指标=0.2×脱色率+0.4×蛋白质脱除率+0.4×多糖回收率。

1.3.6 单因素试验

固定上样液体积为60 mL、上样液浓度为15 mg/mL、上样液流速为1 mL/min和洗脱液体积为130 mL，分别研究不同上样液浓度（5，10，15，20，25 mg/mL）、不同上样液体积（20，40，60，80，100，120 mL）、不同洗脱流速（0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4 mL/min）、不同洗脱液体积（100，110，120，130，140，150 mL）对桑葚多糖纯化效果的影响。

1.3.7 正交试验

在单因素试验结果的基础上，以桑葚多糖纯化综合评价为参考依据，进行三因素三水平的正交试验，正交试验因素水平表见表1。

2 结果和讨论

2.1 静态吸附-解吸试验结果

大孔树脂是一种用于分离和纯化大分子化合物的吸附剂。不同型号的大孔树脂在桑葚粗多糖的纯化过程中可以产生不同的影响。大孔树脂通常具有较大的孔径，使得大分子化合物可以更容易地进入和扩散到树脂内部。不同孔径大小的树脂可能会影响桑葚粗多糖的吸附和解吸速度。大孔树脂的表面性质可以通过改变其化学结构或功能基团来调节。这些表面性质可能会影响树脂与桑葚粗多糖之间的相互作用。

由表2可知，不同型号的大孔树脂对桑葚多糖的脱色率、蛋白质脱除率和多糖回收率均存在一定程度的影响。7种型号的大孔树脂相比较后，脱色率大于70%的树脂包括 3种，分别是H102、H103和HPD300，脱色率分别为78.2%、73.3%和70.1%；蛋白质脱除率较高的3种大孔树脂分别为H102、H103和HPD300，脱除率分别为61.5%、55.2%和38.3%；多糖回收率较高的3种大孔树脂分别为H102、H103和DA201，回收率分别为86.3%、83.4%和76.4%。7种大孔树脂综合评分从高到低为H102（78.5分）＞H103（72.5分）＞HPD300（64.5分）＞DA201（63.5分）＞DM302（58.4分）＞NKA-7（52.3分）＞S-7（49.4分）。

2.2 单因素试验

2.2.1 不同上样液浓度对桑葚多糖纯化效果的影响

由图1可知，随着上样液浓度不断增加，蛋白质脱除率和脱色率均呈现逐渐下降趋势；桑葚多糖回收率呈现先升高后降低的趋势。当上样液浓度为15 mg/mL时，多糖回收率最高，为83%，上样液浓度大于或者小于15 mg/mL，桑葚多糖回收率均呈现下降趋势。适当的上样液浓度可以改善纯化过程中目标化合物的分离度；过低的上样液浓度可能导致目标化合物与杂质之间的分离，而过高的上样液浓度可能使目标化合物在吸附剂上过度聚集，导致分离效果下降。

2.2.2 不同上样液体积对桑葚多糖纯化效果的影响

由图2可知，上样液体积对多糖回收率、蛋白质脱除率和脱色率的影响程度均存在显著差异，随着上样液体积的不断增加，桑葚多糖回收率先下降后升高再下降，当上样液体积超过60 mL时，桑葚多糖回收率快速下降。对比上样液体积对蛋白质脱除率和脱色率的影响，发现上样液体积的变化对脱色率的影响程度高于对蛋白质脱除率的影响。当上样液体积为60 mL时，多糖回收率最高，为80%；适当的上样液体积可以改善纯化过程中的分离效率；较大的上样液体积有助于更好地扩散和均匀分布桑葚多糖分子在吸附剂上的分离效果。上样液体积还可能影响目标化合物与杂质之间的分离度；过小的上样液体积可能会导致目标化合物与杂质之间混合，而过大的上样液体积会导致目标化合物在吸附剂上过度稀释，进而降低分离效果。

2.2.3 不同洗脱流速对桑葚多糖纯化效果的影响

洗脱流速是指在桑葚多糖纯化过程中用于洗脱目标化合物的溶剂流动速度。不同洗脱流速可以对桑葚多糖的纯化效果产生不同的影响。洗脱流速的选择可能会影响目标化合物与杂质之间的分离度。

由图3可知，随着洗脱速度增加，蛋白质脱除率和脱色率均呈现下降趋势，多糖回收率呈现先升高后降低的趋势，当洗脱流速为1 mL/min时，桑葚多糖回收率最高，为80%，之后无论洗脱流速升高还是降低，桑葚多糖回收率均呈现下降趋势。随着洗脱流速的增加，蛋白质脱除率和脱色率均呈现下降趋势，说明随着洗脱流速的增加，桑葚多糖纯化效果逐渐变差。较低的洗脱流速有助于更彻底地洗脱目标化合物，提高分离效果。然而，如果洗脱流速过低，可能会导致洗脱时间过长，从而降低纯化效率。较高的洗脱流速可以提高纯化速度和效率，洗脱流速快可以迅速移除非目标化合物，减少纯化时间，然而，过高的洗脱流速可能会导致目标化合物未完全洗脱或洗脱不完整，影响纯化效果。

2.2.4 不同洗脱液体积对桑葚多糖纯化效果的影响

不同洗脱液体积会对其纯化效果产生影响，较大的洗脱液体积可以提高洗脱过程中目标化合物的溶解度和扩散速度，有助于彻底洗脱目标化合物，提高纯化效果。适当的洗脱液体积可以提高目标化合物的回收率。较大的洗脱液体积有助于从吸附剂上有效地洗脱目标化合物，并减少目标化合物滞留在吸附剂上的可能性。洗脱液体积的选择可能会影响目标化合物与杂质之间的分离度。较大的洗脱液体积有助于更好地扩散目标化合物和杂质，提高分离效果。但是，如果洗脱液体积过大，可能会导致目标化合物在洗脱过程中过度稀释，从而降低分离效果。

由图4可知，随着洗脱液体积的增加，多糖回收率呈现先升高后降低的趋势，当洗脱液体积为130 mL时，桑葚多糖回收率最高，为83%，当洗脱液大于或者小于130 mL时，桑葚多糖回收率均呈现下降趋势。随着洗脱液体积的增加，蛋白质脱除率和脱色率均呈现下降趋势。

2.3 正交试验结果及方差分析

根据单因素试验结果，以上样液浓度（A）、洗脱流速（B）和洗脱液体积（C）作为变量，综合评分作为指标，进行三因素三水平的正交试验，正交试验设计方案及结果见表3。

由表3可知，桑葚多糖纯化的最佳加工工艺为第13组，加工工艺为上样液浓度20%、洗脱流速2 mL/min、洗脱液体积130 mL、大孔树脂H102、上样液体积80 mL，此时综合评分为76.2分。利用多元回归法对表3中的结果进行拟合，得到二次回归方程：Y=74.35－0.667A+0.15B+0.023C－0.23AB－0.35AC－0.45BC－3.57A2－2.48B2－1.31C2，并对其进行显著性分析和方差分析，结果见表4。

由表4可知，拟合回归方程模型的P值lt;0.000 1，极显著；失拟项的P值为0.056，不显著；R2=0.981，说明该模型的可靠程度较高；变异系数为0.006 2，说明模型以外的因素对试验结果的影响较小。

2.4 桑椹多糖纯化前后抗疲劳活性比较研究

2.4.1 桑椹抗疲劳活性研究现状

桑葚多糖是从桑葚中提取的一种生物活性物质，一些研究结果表明，桑葚多糖具有抗疲劳活性，并且在体内具有多种益处：桑葚多糖能够显著延长运动耐力，减轻疲劳程度。

桑葚多糖的抗疲劳活性研究对于提高人体体力和抵抗疲劳具有重要的意义。在现代社会，人们的生活节奏快、压力大，疲劳成为普遍存在的问题。而抗疲劳剂的研发与应用对于提高人们的生活质量和工作效率具有重要意义。

2.4.2 桑椹多糖纯化前后小鼠游泳时间比较

由表5可知，对照组小鼠的游泳时间为11.3 min，纯化前桑葚多糖能够增加小鼠的游泳时间，小鼠的游泳时间延长了4.9 min；纯化后的桑葚多糖与对照组相比较，明显延长了小鼠游泳时间，延长了8.4 min；说明桑葚多糖具有一定的抗疲劳效果，且纯化后桑葚多糖的抗疲劳效果更加明显。动物的力竭游泳时间反映了其运动耐力，在肌肉快速收缩诱导活性氧的过程中，NO的水平得到了明显升高，导致机体内的自由基数量明显增加，使得各个组织、器官供氧不足，从而产生疲劳感。纯化后的桑葚多糖含量明显增多，抗氧化能力得到增强，进而提升了动物的运动耐力。

3 小结

桑树作为一种乔木植物，具有良好的抗旱性和耐寒性，对土壤和环境有良好的保护作用。通过桑葚产业的开发，可以推动桑树的种植和保护，增加森林覆盖率，改善生态环境，促进生物多样性保护。桑葚在中国有着悠久的栽培历史和传统的食用、药用价值。对桑葚产业的研究和开发，可以传承和保护传统文化，挖掘和利用传统智慧，推动传统农业文化的传承和发展。桑葚产业的研发对于促进经济增长、改善人体健康、保护生态环境和传承传统文化具有重要的意义。通过科学的研究和创新的实践，可以进一步挖掘桑葚的潜力，推动桑葚产业的可持续发展，为社会和人们的生活带来更多的福祉。

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