食用仙人掌多糖不同提取方式的比較

1、食用仙人掌多糖不同提取方式的比較張郁松，賈穎周（西安武警工程學(xué)院軍事經(jīng)濟(jì)系，陜西西安710086）摘要：以仙人掌干粉為原料，研究不同提取方式對(duì)多糖得率和品質(zhì)的影響，結(jié)果證明：超聲波輔助水法提取時(shí)間為40 min,多糖得率18.27%，而傳統(tǒng)水提法卻要耗時(shí)3 h，多糖得率僅為15.62%。經(jīng)超聲波輔助水提法所得的粗多糖經(jīng)冷凍干燥后，成品色澤呈乳白色或淡黃色，質(zhì)地疏松、水溶性好。關(guān)鍵詞：食用仙人掌；多糖；提取方式加酶量和水解時(shí)間來控制水解度以獲得目標(biāo)產(chǎn)物。3結(jié)論在恒定水解溫度與pH值條件下，通過試驗(yàn)驗(yàn)證，確定Alcalase、Protamex復(fù)合酶水解鰱魚蛋白體系水解過程遵循DH=1/bln（1a

2、bt）這一動(dòng)力學(xué)模型，經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合推算出模型參數(shù)a=1.134 e/s-0.337 9，b=0.235 1。驗(yàn)證試驗(yàn)表明，理論計(jì)算水解度與試驗(yàn)所測(cè)水解度基本吻合。研究表明1，多糖在抗腫瘤、消炎、抗病毒、降血糖、降血脂、抗衰老、抗凝血、調(diào)節(jié)免疫等方面具有生物活性作用。目前，多糖類化合物已成為醫(yī)學(xué)、食品科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。近年，隨著食用仙人掌在我國種植面積的逐步擴(kuò)大，對(duì)其開發(fā)利用和深加工已成為當(dāng)前亟待解決的問題。目前，多糖類化合物的提取方法較多，但不同方法比較方面的文獻(xiàn)較少。本文對(duì)常用的幾種提取方法加以對(duì)比，并對(duì)多糖產(chǎn)品的干燥方式加以研究，以期為食用仙人掌產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。1材料與方

3、法1.1材料與試劑市售食用仙人掌莖片，去刺、洗凈，切片烘干，粉碎的仙人掌干粉備用。無水乙醇、苯酚、硫酸、氫氧化鈉、鹽酸為分析純。01-1型熱風(fēng)干燥箱：上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠；DZF-6020型真空干燥箱：上海一恒科技有限公司；KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲波儀器有限公司；FD-1CE冷凍干燥機(jī)：北京德天佑科技發(fā)展有限公司；SHE-d()循環(huán)水式多用真空泵：鞏義市英峪予儀器廠；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：瑞士BUCHI公司；UV-2102C型紫外可見分光光度計(jì)：上海尤尼柯儀器有限公司；DFF-200型粉碎機(jī)：溫州大德中藥機(jī)械有限公司。1.2實(shí)驗(yàn)方法2粗多糖提取溶劑的選擇分別采用去離子水、20%乙醇、

4、稀酸（pH=4）、稀堿（pH=10）4種溶劑提取多糖，比較不同溶劑提取多糖的得率，確定提取仙人掌多糖的最佳溶劑。常規(guī)水提法真空干燥稱取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去離子水，50水浴提取1.5 h，重復(fù)提取1次，合并2次提取液濃縮至約20mL，加入70%乙醇100mL沉淀24h，離心收集沉淀，濃縮后的上清液加入95%乙醇100 mL進(jìn)行第2次沉淀，離心收集沉淀于40真空干燥箱內(nèi)烘干，真空度0.08 MPa0.09 MPa。超聲波輔助水提法真空干燥稱取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去離子水，于功率150 W的超聲波下提取30 min，溫度50，重復(fù)提取1次

5、，合并2次提取液濃縮至約20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，離心收集沉淀，濃縮后的上清液加入95%乙醇100 mL進(jìn)行第2次沉淀，離心收集沉淀于40真空干燥箱內(nèi)烘干，真空度0.08MPa0.09 MPa。超聲波輔助水提法冷凍干燥稱取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去離子水，于功率150W的超聲波下提取30min，溫度50，重復(fù)提取1次，合并2次提取液濃縮至約20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，離心收集沉淀，濃縮后的上清液加入95%乙醇100 mL進(jìn)行第2次沉淀，離心收集沉淀于真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)凍干，真空度20 Pa30 Pa，冷阱溫度-50。1.

6、3粗多糖含量的測(cè)定3采用苯酚-硫酸法。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制準(zhǔn)確稱取葡萄糖20 mg，溶解后于500 mL容量瓶中定容。分別吸取0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.8、2.0 mL，以水補(bǔ)至2.0 mL，然后加入6%苯酚1.0 mL及濃硫酸5.0 mL，靜置10 min，搖勻，室溫放置20 min后于490 nm測(cè)光密度，以2.0 mL水按同樣顯色操作為空白，以葡萄糖含量(g)為橫坐標(biāo)，光密度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。粗多糖含量的測(cè)定吸取樣品液1.0 mL，按操作，測(cè)定光密度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖的含量。2結(jié)果與討論2.1粗多糖提取溶劑的選擇研究4種溶劑對(duì)多糖得率的影響，因多糖不溶于高濃

7、度的乙醇，所以采用低濃度乙醇作為溶劑提取多糖，多糖的得率見圖1。由圖1中可以看出，以水粗多糖提取溶劑的選擇分別采用去離子水、20%乙醇、稀酸（pH=4）、稀堿（pH=10）4種溶劑提取多糖，比較不同溶劑提取多糖的得率，確定提取仙人掌多糖的最佳溶劑。常規(guī)水提法真空干燥稱取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去離子水，50水浴提取1.5 h，重復(fù)提取1次，合并2次提取液濃縮至約20mL，加入70%乙醇100mL沉淀24h，離心收集沉淀，濃縮后的上清液加入95%乙醇100 mL進(jìn)行第2次沉淀，離心收集沉淀于40真空干燥箱內(nèi)烘干，真空度0.08 MPa0.09 MPa。超聲波輔助水提法真

8、空干燥稱取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去離子水，于功率150 W的超聲波下提取30 min，溫度50，重復(fù)提取1次，合并2次提取液濃縮至約20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，離心收集沉淀，濃縮后的上清液加入95%乙醇100 mL進(jìn)行第2次沉淀，離心收集沉淀于40真空干燥箱內(nèi)烘干，真空度0.08MPa0.09 MPa。超聲波輔助水提法冷凍干燥稱取仙人掌干粉10 g，按120（g/mL）料水比加入去離子水，于功率150W的超聲波下提取30min，溫度50，重復(fù)提取1次，合并2次提取液濃縮至約20 mL，加入70%乙醇100 mL沉淀24 h，離心收集沉淀，濃縮

9、后的上清液加入95%乙醇100 mL進(jìn)行第2次沉淀，離心收集沉淀于真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)凍干，真空度20 Pa30 Pa，冷阱溫度-50。1.3粗多糖含量的測(cè)定3采用苯酚-硫酸法。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制準(zhǔn)確稱取葡萄糖20 mg，溶解后于500 mL容量瓶中定容。分別吸取0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.8、2.0 mL，以水補(bǔ)至2.0 mL，然后加入6%苯酚1.0 mL及濃硫酸5.0 mL，靜置10 min，搖勻，室溫放置20 min后于490 nm測(cè)光密度，以2.0 mL水按同樣顯色操作為空白，以葡萄糖含量(g)為橫坐標(biāo)，光密度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。粗多糖含量的測(cè)定吸取樣品液1.0 m

10、L，按操作，測(cè)定光密度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖的含量。2結(jié)果與討論2.1粗多糖提取溶劑的選擇研究4種溶劑對(duì)多糖得率的影響，因多糖不溶于高濃度的乙醇，所以采用低濃度乙醇作為溶劑提取多糖，多糖的得率見圖1。由圖1中可以看出，以水作為溶劑提取仙人掌中多糖的得率最高，其次是醇提法，酸提法和堿提法的得率相對(duì)較低。分析原因可能是酸堿會(huì)導(dǎo)致部分糖苷鍵的斷裂，因此多糖得率低于水提法。加之水提法成本較低，易于操作，對(duì)設(shè)備的要求不高，容易形成大規(guī)模的生產(chǎn)。所以，以水為溶劑提取仙人掌中的多糖成分。2.2不同提取方式對(duì)多糖得率的影響超聲波作為一種提取技術(shù)，具有時(shí)間短、效率高、圖1不同提取溶劑對(duì)多糖得率的影響Fig.1

11、Effects of different extracting solvent on exaction rate基礎(chǔ)研究47取量高等特點(diǎn)，同時(shí)還可防止提取物在長時(shí)間、高溫條件下發(fā)生降解、褪色等變化。就以水為溶劑，對(duì)仙人掌多糖的超聲波水提法和傳統(tǒng)水提法做以比較。一般來說，在超聲功率一定條件下，超聲時(shí)間和溫度是影響提取率較大的因素。如果加熱時(shí)間太短，多糖沒有完全溶出；加熱時(shí)間如果過長，由于超聲波有較強(qiáng)的剪切作用，多糖又被機(jī)械剪切成小分子而損失掉，影響多糖的提出率。根據(jù)資料表明，超聲加熱40 min比較合適。其次是溫度，溫度低，多糖溶出速度慢；溫度高，多糖溶出速度快，而同時(shí)蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的生成量也大大

12、增加，為后續(xù)處理帶來不方便。故加熱溫度采用50。超聲波提取多糖的主要原理是由于超聲波產(chǎn)生空化效應(yīng)，在萃取過程中，空化作用形成強(qiáng)大的沖擊波能夠有效地減小、消除溶劑與水相之間的阻滯層，從而加大了傳質(zhì)效率。同時(shí)，沖擊波對(duì)植物細(xì)胞組織產(chǎn)生一種物理剪切力，使之變形、破裂、并釋放出內(nèi)含物，大大加速了萃取過程。另外，超聲波的許多次級(jí)效應(yīng)如熱效應(yīng)、溶化、擴(kuò)散、擊碎，化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)、凝聚效應(yīng)等也能加速植物有效成分在溶劑中的擴(kuò)散釋放，促進(jìn)植物有效成分與溶劑混和，有利于萃取。2種提取方式多糖得率的比較，見表1。由表1可知，超聲波輔助水提法粗多糖的得率明顯高于傳統(tǒng)水提法，且提取時(shí)間較短、效率較高。但超聲波在強(qiáng)化提取的同時(shí)，可能會(huì)造成部分糖苷鍵的斷裂，降低其生物學(xué)活性，這點(diǎn)有待于進(jìn)一步的研究。2.3不同干燥方式對(duì)多糖品質(zhì)性狀的影響由于多糖溶液非常黏稠，因此對(duì)熱敏性、高黏度物料的干燥是現(xiàn)代干燥技術(shù)的一個(gè)難題。目前多采用真空干燥，但真空干燥速度慢，由于干燥時(shí)間長，熱敏性有效成分損失大，干燥成本也較高。因此采用冷凍干燥，并對(duì)兩種干燥法后產(chǎn)品的品質(zhì)加以比較，見表2。從表2可以看出，真空干燥的多糖質(zhì)地發(fā)硬，色澤較深，溶解性差，這是因?yàn)檎婵崭稍铮赡苡幸欢ǖ膲毫脱鯕猓嗵沁M(jìn)行了緩慢的氧化，從而影響了產(chǎn)品的色澤。而與真空干燥相比，冷凍干燥粗多糖成品的色澤呈乳白