苦瓜多糖超声波提取工艺的研究

吴先辉

（宁德职业技术学院，福建福安，355000）

苦瓜多糖超声波提取工艺的研究

吴先辉

（宁德职业技术学院，福建福安，355000）

对超声波技术提取苦瓜多糖的工艺进行优化，结果表明，利用超声波技术提取苦瓜多糖最佳工艺条件为提取温度70℃，提取时间25 min，超声波功率150 W，料液比1∶20，提取率为15.48%，所得苦瓜粗多糖的纯度为83.76%。与传统方法相比，此法提取时间短，效率高，可以减少对苦瓜多糖活性的破坏。

苦瓜多糖 超声波 提取工艺

苦瓜属葫芦科苦瓜属，苦瓜多糖（momordica charantiapolysaccharide）是一种杂多糖，具有提高免疫力、降血糖、抑菌、抗氧化、抗肿瘤、抑制艾滋病毒HIV的表面活性等作用[1]。常见的多糖提取方法有热水浸提法、酸浸提法、碱浸提法、酶法等[2～5]。热水浸提法是提取植物多糖常用的方法，但这种方法需要多次浸提，且操作时间长，提取效率较低。酸浸提法和碱浸提法容易使部分多糖发生水解，破坏多糖的活性结构，降低多糖得率[6]。采用酶法提取，成本较高，而且要考虑酶的回收利用，增加了后续处理的难度。因此，寻找一条效率高、效果好、成本低的新提取方法成为人们所关心的问题。

近年来，超声波技术快速发展，其应用于提取植物中的生物碱、苷类、黄酮类等生物活性物质的研究已有报道[7～11]，表明其具有能耗低、效率高、不破坏有效成分的特点，但超声波技术应用于提取苦瓜多糖的研究尚未见报道。此外，文献中虽然已有关于苦瓜多糖的组成成分研究的报道[12]，但是对其具体结构的研究也尚未见报道。本文探讨了利用超声波技术提取苦瓜多糖的工艺，并得出了优化工艺参数，为苦瓜多糖的提取提供参考。也对进一步研究苦瓜多糖的结构，开发苦瓜多糖保健品及药品具有一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

鲜苦瓜；无水乙醇，95%乙醇丙酮，乙醚，浓硫酸，均为分析纯；苯酚溶液。

主要仪器设备：KQ3200DB型数控超声波清洗仪，江苏省昆山市超声仪有限公司生产；SHZ-ⅢB型循环水真空泵，浙江临海市精工真空设备厂生产；RE-52AA旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂生产。

1.2 试验方法

①工艺流程 鲜苦瓜→切片、干燥、粉碎→乙醇回流→超声波浸提→过滤→澄清液→浓缩液→醇析→洗涤→干燥→苦瓜粗多糖。

②苦瓜多糖含量的测定 按工艺流程所述方法得到粗多糖，并按下式计算提取率：提取率（%）=m/M× 100%，m为粗多糖质量（g），M为预处理后苦瓜粉质量（g）。苦瓜粗多糖纯度的测定采用苯酚-硫酸法[14～17]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

①超声波功率的选择 不同的超声波功率对苦瓜多糖的提取率影响显著。从图1可以看出，在超声功率为90～135 W范围内，苦瓜多糖的提取率随着功率的增加而增加，主要是由于功率增大，加大了破壁程度，多糖逐渐溶出，在功率为135 W时达到最大值，超过135 W后，提取率减小。因此选择135 W为最佳提取功率。

②提取温度的选择 提取温度是影响苦瓜多糖提取率的一个重要因素。在其他条件相同的情况下，选取不同的温度进行试验，得出不同提取温度对苦瓜多糖提取率的影响结果如图2。

从图2可以看出，提取率在温度为50～80℃范围内逐渐增大，在高于80℃时可能继续增大。但考虑到在高温下部分多糖分子会发生键的断裂，结构破坏，其活性会遭到破坏，同时过高的温度对设备要求较高，耗能更大。综合以上因素，本试验采用80℃为最高温度。从图2也可以看出，在70℃的提取率接近在80℃下的提取率，从节约能源的角度来看，选取70℃为最佳提取温度较合适。

③提取时间的选择 不同的提取时间对苦瓜多糖的提取率影响效果明显，由图3可知，随浸提时间的延长苦瓜多糖提取率逐渐增大，在20 min时达最大，而后呈下降趋势，这可能是由于苦瓜多糖在长时间的超声浸提过程中受到超声波的机械剪切作用、热、光、氧等因素的影响，导致其结构发生改变，造成提取率下降。因此，提取时间选择为20 min，可以使多糖物质基本溶出，又能保证其活性不受到严重破坏。

④料液比的选择 不同的料液比对苦瓜多糖的提取率影响如图4所示，苦瓜多糖提取率随料液比增大有逐步上升的趋势。在料液比为1∶20以后，提取率呈下降趋势，表明苦瓜多糖在1∶20的料液比的条件下已基本溶出。所以选此料液比为最佳条件。

2.2 正交试验

在单因素试验基础上，综合考虑以上4个因素相互作用对苦瓜中多糖提取的影响，采用L9(34)正交试验设计对提取条件进行优化，设定正交试验因素水平表（表1）如下。

将得到的正交试验结果进行方差分析。由方差分析结果可知，提取温度、提取时间、超声功率、料液比对苦瓜多糖提取得率影响差异极显著；据极差分析可知，影响苦瓜多糖提取率的各因素主次关系为：提取温度＞料液比＞超声功率＞提取时间，且提取温度、料液比、超声波功率、浸提时间分别以第2水平、第2水平、第3水平和第3水平为佳；根据正交试验结果，得出苦瓜多糖的超声波浸提最优工艺参数为A2D2C3B3，即提取温度为70℃，料液比为1∶20，超声功率为150 W，浸提时间为25 min。由验证试验得出苦瓜多糖的提取率为15.48%。

图1 超声功率对苦瓜粗多糖提取率的影响

图2 提取温度对苦瓜粗多糖提取率的影响

图3 提取时间对苦瓜粗多糖提取率的影响

图4 料液比对苦瓜粗多糖提取率的影响

表1 正交试验因素水平

3 小结与讨论

在提取活性物质时，一定要选择合适的提取条件。超声波场的强度由输出功率和频率决定，增加超声波功率可加快水的循环速度，强化传质，同时使细胞的破碎程度增加，有利于多糖的提取。但功率太大，可能造成多糖分子降解，破坏多糖的活性[18]。因此，选择合适的功率是必要的。

较高的温度和长时间浸提，易使细胞壁破碎而使多糖溶出，有利于提取。但与此同时，多糖的活性会遭到一定程度的破坏。因此，在提取植物活性物质的过程中一定要注意温度和时间的控制。

提取是由渗透、溶解、扩散等几个过程组成，其中扩散过程是最主要的。在提取过程中，原料中的多糖浓度逐渐降低，溶液中多糖浓度则逐渐增高[19]。液料比小时，溶液的传质推动力小，多糖溶出不完全。过高的液料比又会造成后续操作的困难。因此，要选择合适的料液比，以利于多糖溶出。

应用超声波技术提取苦瓜多糖是可行的。超声波的空化作用及其他效应能使植物细胞壁迅速破裂，释放出可溶物质。超声波提取法与水浸提方法相比，在达到相同的提取率时，所需要的提取温度较低，提取时间短，粗多糖溶出率高，这样既保证了多糖的生物活性不受到很大程度的破坏，又节约了能源，提高了苦瓜多糖的提取效率，解决了传统提取方法耗时长，效率低，多糖活性易被破坏的问题。对于苦瓜多糖结构的分析及其保健品、药品的开发还需要进一步的研究。

[1]Llita L C,Nina G B,Sorietta E R,et al.Studies on the immuomodulating activities of the polysaccharideextracts fromMamordica charantiaL.(Ampalaya)[J].Philippine Journal of Nutrition,2003,50(1):1-2.

[2]任初杰，高丽，王承明，等.碱提花生粕水溶性多糖工艺研究[J].农业工程学报，2008（7）：251-253.

[3]姜红，孙宏鑫，李晶，等.酶法提取黑木耳多糖[J].食品与发酵工业，2005，31（6）：131-133.

[4]唐娟，马永强.超声波技术在黑木耳多糖提取中的应用[J].食品机械，2005，21（1）：28-29.

[5]邹东恢，梁敏，杨勇，等.香菇多糖复合酶法提取及其脱色工艺优化[J].农业机械学报，2009，40（3）：135-138.

[6]刘大纹，李铁柱，孙永海.黑木耳多糖提取工艺的优化[J].农业机械学报，2007（5）：100-106.

[7]李大婧，宋江峰，刘春泉，等.超声波辅助提取黑豆皮色素工艺优化[J].农业工程学报，2009，25（2）：273-278.

[8]许瑞波，赵跃强，鲁升丽，等.山楂叶黄酮的超声提取、精制及抗氧化性研究[J].食品研究与开发，2007，28（4）：64-69.

[9]Hrom A D,Kov A Z,Ebringerov A A,et al.Comparison of classical and ultrasound-assisted extraction of polysaccharides fromSalvia officinalisL.[J].Ultrasonics Sonochemistry,1999,6(4)：163-168.

[10]Vnator U M.An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs[J].Ultrasonics Sonochemistry,2001，8(3):303-313.

[11]Valachovic C P,Pechova J A,Mason T J.Towards the industrial production of medicinal tincture by ultrasound assisted extraction[J].Ultrasonics Sonochemistry,2001,8(2): 111-117.

[12]冯宗帅，吴彩娥，方升佐，等.青钱柳叶总黄酮超声辅助提取工艺优化[J].农业机械学报，2009，40（2）：130-134.

[13]董英，徐斌，陆琪，等.水提苦瓜多糖的分离纯化及组成性质研究[J].食品科学，2005，26（11）：115-119.

[14]大连轻工学院主编.食品分析[M].北京：中国轻工业出版社，1994.

[15]崔毅，白海泉，赵玉英，等.蒙药嘎日迪-15中多糖研究[J].光谱学与光谱分析，2007，27（11）：2 246-2 248.

[16]徐斌，董英，林琳.改良苯酚-硫酸法测定苦瓜多糖含量[J].食品科技，2005（7）：81-84.

[17]钟岩，潘浦群，王艳红，等.苯酚-硫酸法测定鲜人参中多糖含量[J].时珍国医国药，2008，19（8）：1 957-1 958.

[18]刘荣，孙芳，陈秀丽，等.超声波在松仁多糖提取中的应用[J].林产化学与工业，2007，27（1）：118-120.

[19]励建荣，韩晓祥.超高压提取桑叶芦丁[J].分析化学，2008，36（3）：365-368.

Ultrasonic Extraction Technics ofMomordica charantiaPolysaccharides

WU Xianhui
(Ningde Vocational and Technical College,Fu'an,Fujian 355000)

Ultrasonic extraction ofMomordica charantiapolysaccharides treated with single factor experiment and orthogonal test was studied.The results(showed)that the optimal conditions were extraction temperature about 70℃,extraction time for 25 min,ultrasonic power of 150 W,ratio of material/solvent of 1∶20,followed by the polysaccharides extraction ratio of 15.48%,and the purity of the primary polysaccharides was 83.76%.Compared with the traditional methods,this system can improve the efficiency,shorten extraction time.It also can reduce the damage of polysaccharide activity.

Momordica charantiapolysaccharides;Ultrasonic;Extraction technics

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.24.016

吴先辉（1972-），男，硕士，讲师，主要从事食品加工和食品文化的教学与研究，电话：13859616027。E-mail：wxh6390026@126.com

2009-10-22