人参果多糖超声提取工艺的研究.pdf

基 础 研 究 食品 研究与 开发 2 0 1 0 年 1 月 第 3 1 卷 第 1 期 人参果多糖超声提取工艺的研究 9 任雪峰 ， 吴冬青 ， 王永生 - 一 。 杨晓光 。 安红钢 | 2 I ( 1 西部资源环境化学重点实验室， 甘肃 张掖 7 3 4 0 0 0 ； 2 河西学院化学系， 甘肃 张掖 7 3 4 0 0 0 ) 摘要： 研究人参果多糖超声波辅助提取的最佳工艺。 通过单因素及正交试验进行超声辅助提取人参果多糖； 采用蒽 酮一 硫酸法测定人参果多糖的含量。超声波辅助提取人参果多糖的最佳工艺条件为： 料液比 1 ： 3 0 ， 作用时间 1 5m i n ， 超声波温度 4 0 。采用超声波辅助提取人参果多糖的平均提取率( 干重) 为1 4 9 8 6 m ) ， 精密度好， R S D ( n = 5 ) 2 2 1 。 关键词： 人参果； 多糖； 超声波； 正交设计 St u dy o n Ui t r a s o ni c Ex t r a c t i o n Pr o c e s s o f Po l y s a c c ha r i de s f r o m S o l a n u m M ur i c a t u m REN Xu e - f e n g ， W U Do n g - q i n g ， W ANG Yo n g - s h e n g ， YANG Xi a o - g u a n g 。 ， AN Ho n g -g a n g 。 ( 1 K e y L a b o r a t o r y o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n me n t C h e mi s t r y o f We s t C h i n a ， Z h a n g y e 7 3 4 0 0 0 ， G a n s u ， C h i n a ； 2 D e p a r t me n t o f C h e mi s t ry， He x i U n i v e r s i t y ， Z h a n g y e 7 3 4 0 0 0 ， G a n s u， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e o p t i ma l p r o c e s s o f e x t r a c t i n g p o l y s a c e h a r i d e s f r o m S o l a n u m mu r i c a t u m wa s s t u d i e d b y s i n g l e f a c t o r t e s t a n d o r t h o g o n a l t e s t Th e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e o p t i mu m c o n d i t i o n s f o r e x t r a c t i n g t h e p o l y s a c c h a r i d e s a s s i s t e d b y u l t r a s o n i c wa v e a r e a s f o l l o w：ma t e ria l - l i q u i d r a t i o 1： 3 0 ，u l t r a s o n i c t i me 1 5 mi n a n d u l t r a s o n i c t e mp e r a t u r e 4 0 T h e o p t i ma z e d me t h o d i s s t a b l e a n d e ffi c i e n t t h e r a t e o f p o l y s a c c h a r i d e s e x t r a c t e d i s u p t o 1 4 9 8 6( mg g D W) T h e R S D i n a d u p l i c a t e t e s t w a s 2 2 1( n=5 ) Ke y wo r d s ： S o l a n u m mu r i c a t u m； p o l y s a c c h a r i d e s ； u l t r a s o n i c wa v e ； o r t h o g o n a l d e s i g n 多糖是近年来功能性成分研究的重点， 越来越多的 研究发现多糖不但能治疗多种免疫系统缺损疾病，甚至 可以治疗艾滋病 l 1 。多糖是由单糖或衍生物聚合而成的 大分子活性化合物， 是一切生命有机体必不可少的成分， 同维持生物机能密切相关12 1 。 2 0世纪 6 0 年代以来 ， 人们 逐渐发现多糖具有复杂多样的生物潘f生 和功能，如多糖 的免疫调节功能、 抗肿瘤作用、 延缓衰老作用、 降血脂 、 抗 血栓作用等【3 l ， 因而越来越引起人们的关注。 人 参果 ( S o l a n u m mu r i c a t u m) ， 系多 年生 草本 茄科 植 物， 原产 南美 的安斯 山麓， 当地人称 “ p e p i n o ” 。由于 风味独特， 具有植物高蛋白低糖 、 低脂肪、 富含 V 和多 种对人体有益的无机元素及微量元素1 4 1 。 形状有卵形、 椭圆形， 成熟后果皮呈淡黄色， 并常显出红色花条纹 ； 果肉清香， 爽甜多汁5 -6 1 。本试验以多糖含量为考察指 基金项 目： 甘肃省教育厅( 0 5 0 9 0 2 ) 科研资助项 目 作者简介 ： 任雪峰( 1 9 7 6 _ _ ) ， 男( 汉) ， 在读研究生 ， 研究方向： 天然产 物活性物质提取与分析。 通讯作者： 安红钢( 1 9 5 4 一) ， 男( 汉) ， 教授， 主要从事化学教育和物 质结构与性能的关 系研究 。 标 ，采用 正交试验 的方 法对超声波辅助提取人参果 多 糖的工艺条件进行了研究。 1 材料 与方法 1 1 原料及处理方法 人参果 ： 采 自甘肃省天祝县。 将人参果鲜果用蒸馏水洗净后切片，置于烘箱 ( 4 0) 烘干至恒重， 研碎后过 6 0目筛备用。 1 2 试 剂与仪器 1 2 1 试剂 0 2 蒽酮 一 硫 酸试剂 ： 1 g蒽酮 溶于 5 0 0 m L浓 硫 酸 中。 葡萄糖标准储备溶液 ：称取在 1 0 5干燥至恒重 的葡萄糖标准品 1 O m g ，加水溶解 ，并定容至 1 0 0 m L 容量瓶， 混匀， 置冰箱中待用。 其它试剂 ： 浓硫酸， 无水乙醇 ， 乙醚， 丙酮 ， 氯仿 ， 正丁醇均为分析纯， 试验用水为重蒸水。 1 2 2 仪 器 wF J 一 2 1 0 0型分光光度计 ： 尤尼柯( 上海 ) 仪器有 - = =J D 刚 31 食品 研究与开 发 第 卷 第 1 期 民 口 a 岍 J 丌 蹑 基 础 研 究 限公司； G B 2 0 4电子天平： 梅特勒一 托利多仪器( 上海) 有限公 司； K Q 一 2 5 0 B超声 波清洗器 ：巩义市予华仪器 有限责任公司； D K 一 9 8 一型电热恒温水浴锅：天津市 泰斯特仪器有限公司； S H B I I 1 循环水式多用真空泵 ： 郑州长城科工有限公司 ； D G X 一 9 1 4 3 B 一 1 电热鼓风干燥 箱： 上海福玛实验设备有限公司。 l _ 3 方法 1 3 1 超声波法提取工艺流程 人参果清洗一烘干( 4 0) 一研碎一加一定量蒸 馏水一 超声提取一 过滤一 滤液加活性炭脱色 ( 原料 与 活性炭 的比为 1 ： 2 ) 一过滤一滤液用 s e v a g e 法17 除蛋 白 质一 定容一测定一浓缩一醇沉一得人参果多糖 1 3 2 多糖含量的测定 以葡萄糖为标 准品， 采用蒽酮一 硫酸法测定 q 。 1 3 3 标准曲线的绘制 准 确 吸 取 0 0 0 、 0 2 0 、 0 4 0 、 0 6 0 、 0 8 0 、 I 0 0 m L 0 1 0 0 0 0 g L 标准葡萄糖溶液分别置于比色管，补加水 至 2 0 0 m L ， 加 3 0 0 m L 0 2 的蒽酮一 硫酸试剂 ， 混匀 ， 室温显色 2 0 m i n ， 以试剂空 白调零后在 6 2 0 l l m波长处 测吸光度( A) 。 以吸光度( A) 为纵坐标 ， 葡萄糖含 量( c) 为横坐标绘制标准曲线( 见图 1 ) ， 并计算直线 回归方程。 O 6 O 5 0 4 喜 O 2 0 1 0 O O 2 0 4 0 6 0 8 1 0 葡 萄糖 浓度 ( g L ) 图 1 标准回归 曲线 Fi g 1 St a nd a r d r e t u r n e l l l v e 1 3 4 多糖提取率 的计算 多 糖 提 取 率 ，( m g g D W )： 竖 ； ； l 量 1 0 0 0 1 3 5 单因素试验 本试验采用超声 温度 ( 3 0 、 4 0 、 5 0 、 6 0 、 7 0 c 【 = ) ， 超声 时间 ( 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 、 3 0m i n ) 及料液 比( 1 ： 2 0 ， 1 ： 2 5 ， l ： 3 0 ， 1 ： 3 5 ， 1 ： 4 0 ) 对人参果多糖提取率的影响进行研究。 2 结果 与分析 2 1 单因素试验结果 2 1 1 料液比对提取率的影响 称取 0 5 g 人参果粉末 ，分别用料液比为 1 ： 2 0 、 1 ： 2 5 、 1 ： 3 0 、 J ： 3 5和 1 4 0的重蒸水提取， 其他条件一定， 提取 液按照 1 3 1 进 行测定 ， 结果 如图 2 所示 。 镁 蜜 2 0 25 3 0 3 5 4 0 料 液比 图 2 料液 比对人参果多糖提取率的影响 Fi g 2 Effe c t s o f ma t e r i a l -l i q ui d r a t i o o n y i e l d of S o l a n u m mur i c at u m p o l y s a c c h a r i de s 从图 2可知， 随着料液比增加， 多糖得率增加， 但 在料液比达到 1 ： 2 5 之后多糖得率增加缓慢，因此， 为 降低后处理中浓缩的负担 ， 减小能量消耗 ， 料液比以 1 ： 3 0为宜。 2 1 2 超声时间对提取率的影响 称取 0 5 g 人参果粉末 ，分别处理 l 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 、 3 0 m i n ， 其他条件和操作同2 1 1 ， 结果如图 3 所示。 驰 杂 l 0 l 5 2 O 2 5 3 0 超声 时间 mi n 图 3 超声时间对多糖提取率的影响 F i g 3 E ff e c t s o f u l t r a s o n i c t i me o n yie l d o f S o l a n u m mu r i c a t u m p o l y s a c c h a r i d e s 从图 3可知 ， 随着超声时间的延长 ， 多糖得率逐 渐增大 ， 在 2 0 m i n时达到最大， 时间再增加 ， 多糖得率 反而降低。因此， 超声提取时间以2 0 m i n 为宜。 2 1 - 3 超声温度对提取率 的影响 称取 0 5 g 人参果粉末， 分别于 3 0 、 4 0 、 5 0 、 6 O 、 7 0 处理， 其他条件和操作同 2 1 1 ， 结果如图 4所示 。可 知， 随着超声温度的升高多糖得率升高， 但在温度达到 4 0之后多糖得率反而降低。因此， 超声提取温度以 4 0为宜 。 2 2 正交试验 根据单因素试验结果 ， 选择超声温度 、 超声时间 及料液比为参考因素， 以人参果多糖的提取率为指标， 采用 I J 9 ( 3 ， ) 正交试验设计( 表 1 ) ， 对人参果中多糖的提 4 4 3 3 2 2 l l 基 础 研 究 食品研究与开发 2 0 1 0 年 1 月 第 3 1 卷 第 1 期 30 40 5 0 6 0 7 0 超 声温 度 o C 图 4 超声波温度对人参果多糖提取率 的影响 F i g 4 Effe c t s o f ul t r a s o n i c t e mpe r a t ur e o n yi e l d o f S o l a nu m mur i c at um p o l ys ac c ha r i d e s 取条件进行优化( 表 2 ) ， 方差分析见表 3 。 表 l 超 声波提取 人参 果多糖正 交试验表 Ta b l e 1 S ol a n um mur i c a t u m p ol y s a c c h a r i d e s e x t r a c t b y u l t r a s o n i c o r t h o g o n a i d e s i g n 1 , 9 ( 3 ) 表 2 超声 波提取 人参果 多糖正 交分析表 T a b l e 2 S o l a n u m mu r i c a t u m p o l y s a c c h a r i d e s e x t r a c t b y u l t r a s o n i c or t h o g o n a l a n al y s i s t a bl e 表 3 正 交试验方 差分析表 Ta b l e 3 An a l y s i s o f va r i a nc e ta b l e of o r t h o g o na l t e s t 因素 偏差平方和( )自由度 ( D 方 差( s ) 方差比 ( r ) F 临界值 显著性 以人 参果 多糖 的提 取率为考察指 标 ，由表 2的 R l l = I 值可以看出， 各因素对试验结果影响的大小顺序为 A B C ； 表 3的方差分析表明因素对指标的影响的 A B C， 即料液 比影 响最大 ， 超声 n ,-J l3 次之 ， 超声 温度对 试 验结果影响最小。 从极差和方差分析的结果可以看出， 最佳提取工艺条件为 A B 。 c 。 2 3 重 现性试验 根据 2 2的分析结果 ，依照提取工艺 A ： B 。 c ： 进行 提取试验， 人参果样品平行提取 5次， 试验结果精密度 良好 ， 结果见表 4 。 表 4 重现性试验结果 Ta bl e 4 Re s ul t s o f du p l i c a t e t e s t s 提取次 数 1 2 3 4 5 s R S D 提取率( 以干重计) I 曲 1 5 3 2 1 1 4 9 8 5 1 5 6 3 4 1 5 0 1 4 1 4 7 7 6 1 4 9 8 6 0 3 3 5 2 2 1 3结 论 应用超声波技术， 采用 ( 3 ) 正交优化试验方案 研究结果 表 明 ， 影 响人参果 多糖 超声波提取 的主要 因 素是料液比和超声时间， 其次是超声温度， 主次顺序为 A B C 。优选方案为 A B 。 c ， 即料液比 l ： 3 0 ， 作用时间 1 5 m i n ， 超声波温度 4 0， 在此条件下进行了 5份样 品的提取， 所得多糖平均提取率( 干重 ) 为 1 4 9 8 6 ( m g g ) ， R S D = 2 2 1 ， 说明本方法提取率高 ， 稳定性 好。 参考文献： 1 王明艳， 王芳， 杨树平超声 波技 术用于薏米根多糖的提取【 J 】 中国 粮油学报 2 0 0