从草石蚕中提取水苏糖的研究

叶春华，吕艳蓓

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

从草石蚕中提取水苏糖的研究

叶春华，吕艳蓓

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

以草石蚕为材料，采用单因素和正交试验研究提取时间、提取温度、固液比对水苏糖得率的影响，并确定提取水苏糖的最佳工艺条件。结果表明，各因素对水苏糖得率的影响由大到小依次为固液比＞提取时间＞提取温度，当提取时间60 min，提取温度40℃，固液比1∶15时，水苏糖得率最高，此条件下水苏糖得率是45.17%。

草石蚕；提取时间；提取温度；固液比；水苏糖得率

水苏糖（Stachyose）是由半乳糖－半乳糖－葡萄糖－果糖构成的四糖，是一种功能性低聚糖，具有抑制肠道有害菌群增殖、改善排便功能、防止便秘、保护肝脏、降血压和血脂、增强机体免疫力等功能。其广泛分布在豆科和唇形科植物中，尤其在草石蚕的肉质块茎中含有大量水苏糖[1]。草石蚕，又名宝塔菜，是唇形科水苏属中能形成地下块茎的栽培种，一年或多年生草本植物[2]。在我国，草石蚕资源丰富，主要分布在河北、山西、江苏、四川、浙江、湖北、贵州等地。因此本论文主要研究从草石蚕中提取水苏糖工艺条件，为合理利用草石蚕资源，丰富食品行业研究成果提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

新鲜草石蚕：超市购买。

1.2 仪器

722S型分光光度计：上海天普分析仪器有限公司；JB300-D强力电动搅拌机：北京联动盈创科技发展有限公司；HH-2恒温水浴锅：中外合资深圳天南海北有限公司；Allegra64R台式高速冷冻离心机：美国贝克曼库尔特有限公司；KBS-1200数控超声波细胞粉碎机：苏州江东精密仪器有限公司；Waters600高效液相色谱仪（HPLC）：美国Waters公司。

1.3 方法

1.3.1 单因素对水苏糖得率的影响

实验采用单因素分别研究提取时间、提取温度、固液比三因素对总糖得率的影响，在改变其中某个因素时，其余的2个因素的水平固定，即提取时间、提取温度、固液比分别固定在60 min、40 ℃、1∶15。

1.3.2 水苏糖最佳提取条件的确定

在水苏糖提取过程中，提取时间、提取温度、固液比对水苏糖得率的影响较大。为了确定提取水苏糖的最佳工艺参数，在分别进行单因素试验的基础上，采用50 min～70 min、40℃～60℃、10倍～20倍水进行三因素三水平正交试验，以确定水苏糖最佳提取工艺，选用因素及水平表见表1。

表 1 因素与水平表Table 1 Variables and their levels employed in a orthogonal design

1.3.3 原料的处理

选取无机械伤的草石蚕块茎，洗干净并烘干。烘干方法是：开始烘干的3 h以70℃处理，而后维持50℃继续烘干30 h，得到草石蚕干品，切片备用。

1.3.4 水苏糖的提取[3-4]

将50 g草石蚕干品，用少量水浸泡1.5 h，煮沸5 min，冷却，然后用搅拌机将草石蚕打碎，加入一定量水，在一定的温度下，提取一定时间，然后在3000 rpm/min下离心5 min，离心液备用。水苏糖提取流程图见图1。

图1 水苏糖的初步提取工艺流程Fig.1 The initial extraction process of stachyose

1.3.5 水苏糖的测定

本实验测定水苏糖采用HPLC法。

1.3.5.1 色谱分析条件

色谱柱：氨基柱，WatersSpherisorb誖5μmNH2，4.6×250 mm；流动相：V（乙腈）∶V（水）=70∶30；流速：1.00 mL/min；柱温：40 ℃；进样量：10 μL。

1.3.5.2 水苏糖标准曲线的绘制[5]

将水苏糖标准品配成2.50、5.00、10.00、15.00、20.00 mg/mL5个浓度的溶液，按上述色谱条件测定峰面积，以水苏糖浓度为横坐标，峰面积值为纵坐标，绘制标准曲线，如图2所示，得回归方程y=2350624.5171x+1990780.1707，R2=0.9996

1.3.5.3 样品水苏糖含量的测定

将提取液稀释一定倍数后，经0.45μm微孔滤膜过滤，再用微量进样器吸取10 μL，注入高效液相色谱仪中，测定峰面积，外标法计算，即得样品水苏糖含量。

1.4 数据处理

本实验数据的统计分析采用Excel进行。

2 结果与分析

2.1 单因素对水苏糖得率的影响

2.1.1 提取时间对水苏糖得率的影响

提取时间对水苏糖得率的影响见图3。

由图3可见，随提取时间的延长，水苏糖得率虽然不断提高，但是提高幅度不明显。

2.1.2 提取温度对水苏糖得率的影响

提取温度对水苏糖得率的影响见图4。

由图4可知，提取温度为70℃时，水苏糖得率是42.77%，比60℃时略提高了0.07%可见随提取温度的升高，水苏糖得率变化越来越不明显。

2.1.3 固液比对水苏糖得率的影响

固液比对水苏糖得率的影响见图5。

由图5可见，随用水量的增加，水苏糖得率也随之升高，但是水苏糖得率变化随着用水量增加变化越来越不明显。

2.2 水苏糖最佳提取条件的确定

正交试验结果见表2。

表 2 L9（34）正交试验结果Table 2 Design and results of orthogonal experiment L9（34）

续表 2 L9（34）正交试验结果Continuetable2 DesignandresultsoforthogonalexperimentL9（34）

表2结果显示，主要影响因为固液比，其最佳水平是2（1∶15），其次分别是提取时间、提取温度，最佳水平分别是60 min、40℃。可见，提取水苏糖的最佳条件是A2B1C2，即提取时间60 min，提取温度40℃，固液比1∶15。

3 结论

本文以草石蚕干品为原材料，对水苏糖的提取做了初步研究，确定出了从草石蚕中提取水苏糖的最佳工艺条件为：提取时间60 min，提取温度40℃，固液比1∶15，该条件下提取的水苏糖得率是45.17%。本研究为今后合理利用草石蚕资源，开发新产品，丰富食品行业提供了参考。

[1]郑建仙.功能性低聚糖[M].北京：化学工业出版社，2004：56-58

[2]江苏新医学院.中药大辞典[M].上海：科学技术出版社，1992：90-98

[3]尤新.我国低聚糖生产技术研究进展[J].食品工业科技，2002，23(4)：4

[4]尹俊发，杨更亮.高效液相色谱—蒸发光散射检测法测定草石蚕根茎中的水苏糖[J].分析化学，2003,31(12)：1409-1412

[5]房刚.草石蚕中水苏糖的提取[D].银川：宁夏大学，2011

Study on Extracting Stachyose from Chinese artichoke

YE Chun-hua，Lü Yan-bei
（Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402，China）

With Chinese artichoke as the material，the single factor and orthogonal experiment were taken to study the effects of extraction time，extraction temperature，ratio of solid to liquid on extraction rate of stachyose.And determine the optimum conditions of extracting stachyose.The results showed that the effects of all factors on extraction rate of stachyose from big to small in order was ratio of solid to liquid＞extraction time＞extraction temperature.Extraction rate of stachyose was the highest when extraction time was 60 min，extraction temperature was 40 ℃，ratio of solid to liquid was 1∶15.Under the conditions，extraction rate of stachyose was 45.17%.

Chinese artichoke；extraction time；extraction temperature；ratio of solid to liquid；extraction rate of stachyose

叶春华（1963—），女（汉），高级工程师，本科，研究方向：食品工程。

2011-11-11