食用仙人掌多糖不同提取方式的比较.doc

精品文档食用仙人掌多糖不同提取方式的比较张郁松，贾颖周（西安武警工程学院军事经济系，陕西西安710086）摘要：以仙人掌干粉为原料，研究不同提取方式对多糖得率和品质的影响，结果证明：超声波辅助水法提取时间为40 min,多糖得率18.27%，而传统水提法却要耗时3 h，多糖得率仅为15.62%。经超声波辅助水提法所得的粗多糖经冷冻干燥后，成品色泽呈乳白色或淡黄色，质地疏松、水溶性好。关键词：食用仙人掌；多糖；提取方式加酶量和水解时间来控制水解度以获得目标产物。3结论在恒定水解温度与pH值条件下，通过试验验证，确定Alcalase、Protamex复合酶水解鲢鱼蛋白体系水解过程遵循DH=1/bln（1abt）这一动力学模型，经过数据拟合推算出模型参数a=1.134 e/s-0.337 9，b=0.235 1。验证试验表明，理论计算水解度与试验所测水解度基本吻合。研究表明1，多糖在抗肿瘤、消炎、抗病毒、降血糖、降血脂、抗衰老、抗凝血、调节免疫等方面具有生物活性作用。目前，多糖类化合物已成为医学、食品科学等领域的研究热点之一。近年，随着食用仙人掌在我国种植面积的逐步扩大，对其开发利用和深加工已成为当前亟待解决的问题。目前，多糖类化合物的提取方法较多，但不同方法比较方面的文献较少。本文对常用的几种提取方法加以对比，并对多糖产品的干燥方式加以研究，以期为食用仙人掌产品的工业化生产提供参考。1材料与方法1.1材料与试剂市售食用仙人掌茎片，去刺、洗净，切片烘干，粉碎的仙人掌干粉备用。无水乙醇、苯酚、硫酸、氢氧化钠、盐酸为分析纯。01-1型热风干燥箱：上海市实验仪器总厂；DZF-6020型真空干燥箱：上海一恒科技有限公司；KQ-250DE型数控超声波清洗器：昆山市超声波仪器有限公司；FD-1CE冷冻干燥机：北京德天佑科技发展有限公司；SHE-d()循环水式多用真空泵：巩义市英峪予仪器厂；旋转蒸发仪：瑞士BUCHI公司；UV-2102C型紫外可见分光光度计：上海尤尼柯仪器有限公司；DFF-200型粉碎机：温州大德中药机械有限公司。1.2实验方法21.2.1粗多糖提取溶剂的选择分别采用去离子水、20%乙醇、稀酸（pH=4）、稀碱（pH=10）4种溶剂提取多糖，比较不同溶剂提取多糖的得率，确定提取仙人掌多糖的最佳溶剂。1.2.2常规水提法真空干燥称取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去离子水，50水浴提取1.5 h，重复提取1次，合并2次提取液浓缩至约20mL，加入70%乙醇100mL沉淀24h，离心收集沉淀，浓缩后的上清液加入95%乙醇100 mL进行第2次沉淀，离心收集沉淀于40真空干燥箱内烘干，真空度0.08 MPa0.09 MPa。1.2.3超声波辅助水提法真空干燥称取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去离子水，于功率150 W的超声波下提取30 min，温度50，重复提取1次，合并2次提取液浓缩至约20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，离心收集沉淀，浓缩后的上清液加入95%乙醇100 mL进行第2次沉淀，离心收集沉淀于40真空干燥箱内烘干，真空度0.08MPa0.09 MPa。1.2.4超声波辅助水提法冷冻干燥称取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去离子水，于功率150W的超声波下提取30min，温度50，重复提取1次，合并2次提取液浓缩至约20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，离心收集沉淀，浓缩后的上清液加入95%乙醇100 mL进行第2次沉淀，离心收集沉淀于真空冷冻干燥机内冻干，真空度20 Pa30 Pa，冷阱温度-50。1.3粗多糖含量的测定3采用苯酚-硫酸法。1.3.1标准曲线的绘制准确称取葡萄糖20 mg，溶解后于500 mL容量瓶中定容。分别吸取0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.8、2.0 mL，以水补至2.0 mL，然后加入6%苯酚1.0 mL及浓硫酸5.0 mL，静置10 min，摇匀，室温放置20 min后于490 nm测光密度，以2.0 mL水按同样显色操作为空白，以葡萄糖含量(g)为横坐标，光密度为纵坐标，绘制标准曲线。1.3.2粗多糖含量的测定吸取样品液1.0 mL，按1.3.1操作，测定光密度，根据标准曲线计算多糖的含量。2结果与讨论2.1粗多糖提取溶剂的选择研究4种溶剂对多糖得率的影响，因多糖不溶于高浓度的乙醇，所以采用低浓度乙醇作为溶剂提取多糖，多糖的得率见图1。由图1中可以看出，以水1.2.1粗多糖提取溶剂的选择分别采用去离子水、20%乙醇、稀酸（pH=4）、稀碱（pH=10）4种溶剂提取多糖，比较不同溶剂提取多糖的得率，确定提取仙人掌多糖的最佳溶剂。1.2.2常规水提法真空干燥称取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去离子水，50水浴提取1.5 h，重复提取1次，合并2次提取液浓缩至约20mL，加入70%乙醇100mL沉淀24h，离心收集沉淀，浓缩后的上清液加入95%乙醇100 mL进行第2次沉淀，离心收集沉淀于40真空干燥箱内烘干，真空度0.08 MPa0.09 MPa。1.2.3超声波辅助水提法真空干燥称取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去离子水，于功率150 W的超声波下提取30 min，温度50，重复提取1次，合并2次提取液浓缩至约20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，离心收集沉淀，浓缩后的上清液加入95%乙醇100 mL进行第2次沉淀，离心收集沉淀于40真空干燥箱内烘干，真空度0.08MPa0.09 MPa。1.2.4超声波辅助水提法冷冻干燥称取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去离子水，于功率150W的超声波下提取30min，温度50，重复提取1次，合并2次提取液浓缩至约20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，离心收集沉淀，浓缩后的上清液加入95%乙醇100 mL进行第2次沉淀，离心收集沉淀于真空冷冻干燥机内冻干，真空度20 Pa30 Pa，冷阱温度-50。1.3粗多糖含量的测定3采用苯酚-硫酸法。1.3.1标准曲线的绘制准确称取葡萄糖20 mg，溶解后于500 mL容量瓶中定容。分别吸取0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.8、2.0 mL，以水补至2.0 mL，然后加入6%苯酚1.0 mL及浓硫酸5.0 mL，静置10 min，摇匀，室温放置20 min后于490 nm测光密度，以2.0 mL水按同样显色操作为空白，以葡萄糖含量(g)为横坐标，光密度为纵坐标，绘制标准曲线。1.3.2粗多糖含量的测定吸取样品液1.0 mL，按1.3.1操作，测定光密度，根据标准曲线计算多糖的含量。2结果与讨论2.1粗多糖提取溶剂的选择研究4种溶剂对多糖得率的影响，因多糖不溶于高浓度的乙醇，所以采用低浓度乙醇作为溶剂提取多糖，多糖的得率见图1。由图1中可以看出，以水作为溶剂提取仙人掌中多糖的得率最高，其次是醇提法，酸提法和碱提法的得率相对较低。分析原因可能是酸碱会导致部分糖苷键的断裂，因此多糖得率低于水提法。加之水提法成本较低，易于操作，对设备的要求不高，容易形成大规模的生产。所以，以水为溶剂提取仙人掌中的多糖成分。2.2不同提取方式对多糖得率的影响超声波作为一种提取技术，具有时间短、效率高、图1不同提取溶剂对多糖得率的影响Fig.1 Effects of different extracting solvent on exaction rate基础研究47取量高等特点，同时还可防止提取物在长时间、高温条件下发生降解、褪色等变化。就以水为溶剂，对仙人掌多糖的超声波水提法和传统水提法做以比较。一般来说，在超声功率一定条件下，超声时间和温度是影响提取率较大的因素。如果加热时间太短，多糖没有完全溶出；加热时间如果过长，由于超声波有较强的剪切作用，多糖又被机械剪切成小分子而损失掉，影响多糖的提出率。根据资料表明，超声加热40 min比较合适。其次是温度，温度低，多糖溶出速度慢；温度高，多糖溶出速度快，而同时蛋白质等杂质的生成量也大大增加，为后续处理带来不方便。故加热温度采用50。超声波提取多糖的主要原理是由于超声波产生空化效应，在萃取过程中，空化作用形成强大的冲击波能够有效地减小、消除溶剂与水相之间的阻滞层，从而加大了传质效率。同时，冲击波对植物细胞组织产生一种物理剪切力，使之变形、破裂、并释放出内含物，大大加速了萃取过程。另外，超声波的许多次级效应如热效应、溶化、扩散、击碎，化学效应、生物效应、凝聚效应等也能加速植物有效成分在溶剂中的扩散释放，促进植物有效成分与溶剂混和，有利于萃取。2种提取方式多糖得率的比较，见表1。由表1可知，超声波辅助水提法粗多糖的得率明显高于传统水提法，且提取时间较短、效率较高。但超声波在强化提取的同时，可能会造成部分糖苷键的断裂，降低其生物学活性，这点有待于进一步的研究。2.3不同干燥方式对多糖品质性状的影响由于多糖溶液非常黏稠，因此对热敏性、高黏度物料的干燥是现代干燥技术的一个难题。目前多采用真空干燥，但真空干燥速度慢，由于干燥时间长，热敏性有效成分损失大，干燥成本也较高。因此采用冷冻干燥，并对两种干燥法后产品的品质加以比较，见表2。从表2可以看出，真空干燥的多糖质地发硬，色泽较深，溶解性差，这是因为真空干燥，可能有一定的压力和氧气，多糖进行了缓慢的氧化，从而影响了产品的色泽。而与真空干燥相比，冷冻干燥粗多糖成品的色泽呈乳白色或淡黄色，成品质地疏松、水溶性好。可见冷冻干燥可显著提高多糖产品的质量。3结论1）超声波辅助水提法