超声波辅助提取野生软枣猕猴桃茎多糖的工艺优化

张春红，吴 双，许 宁，何晓冰，刘长江

(沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳 110866)

超声波辅助提取野生软枣猕猴桃茎多糖的工艺优化

张春红，吴 双，许 宁，何晓冰，刘长江*

(沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳 110866)

研究超声波辅助热水浸提野生软枣猕猴桃茎多糖的工艺条件。通过单因素实验分别考察固液比、超声功率、提取温度和提取时间对多糖得率的影响;以多糖得率为指标;采用正交实验得出最佳处理组合为:固液比为1∶25g/mL，首先在超声功率300W条件下作用15min，然后在50℃热水中浸提45min，在此条件下软枣猕猴桃茎多糖得率为10.23%。同传统的热水浸提法相比，相同时间条件下，超声波辅助热水浸提法的多糖得率提高了80%。

软枣猕猴桃茎，多糖，超声波辅助提取，工艺优化

软枣猕猴桃(Actinidia argutaSieb.et Zucc.)，又名软枣子，猕猴梨，藤瓜，属于猕猴桃科(Actinidiaceae)、猕猴桃属(Actinidia)多年生落叶藤本植物［1］。软枣猕猴桃在我国分布较广，尤以东北三省的资源最为丰富，是东北的优势资源。多糖广泛存在于自然界，是多种中草药的有效成份之一，具有多种生物活性，是理想的免疫增强剂［2］。根据文献报道，软枣猕猴桃茎中多糖(AASP)免疫活性最强，具有抗感染、抗肿瘤增殖作用。AASP还可促进B细胞对SRBC抗体产生初次应答，以及增强巨噬细胞的吞噬能力［3－4］。当年生的软枣猕猴桃在冬剪过程中修剪下来的枝条造成浪费。因此，利用软枣猕猴桃茎提取多糖类化合物可提高原料的利用率，减少资源的浪费。超声波法提取多糖是由于超声波产生的空化效应，在萃取过程中，这种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，冲击波对动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，这大大加速了萃取过程，是天然产物提取中一种非常有发展潜力的新型技术［5－6］。本文利用超声波辅助法提取软枣猕猴桃茎多糖，并对其提取工艺进行优化，为软枣猕猴桃茎的综合利用和功能性食品的开发提供参考［7］。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

野生软枣猕猴桃茎 辽宁省本溪市;苯酚、浓硫酸、无水乙醇、葡萄糖、三氯乙酸 均为国产分析纯。

HiTAcHi u－2900紫外可见分光光度计 日立高新技术公司;SHZ－D(Ⅲ)循环水真空泵 巩义市予华仪器有限责任公司;RE－52AA旋转蒸发仪 上海亚荣生化设备仪器厂;JY99－ⅡDN超声波细胞粉碎机 宁波新芝生物科技有限公司;5805超速冷冻离心机 德国INVESTMENT公司;FW135.17中草药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 多糖的提取 称取处理好的软枣猕猴桃茎粉2.0g，与一定量的水进行混合，先进行15min超声处理，再设定浸提时间和水浴温度进行提取，提取液进行抽滤，去除滤渣，所得滤液减压浓缩，再用95%乙醇进行醇沉，使乙醇的体积分数达80%，沉淀多糖，静置2h［8］，在10℃条件下，以6000r/min离心20min，弃去上清液，沉淀即为水溶性的粗多糖化合物。沉淀用水复溶后定容至100mL，所得样液待测。

1.2.2 操作要点 原料预处理:将修剪的当年生软枣猕猴桃茎洗净、切段、烘干，粉碎过20目筛，备用。

1.2.3 超声波辅助提取软枣猕猴桃茎多糖的单因素实验

1.2.3.1 浸提时间对茎多糖得率的影响 称取软枣猕猴桃茎粉2.0g，以固液比1∶30(g/mL)与水混合，在超声功率200W下作用15min，然后在60℃下分别浸提40、45、50、55min，测定样液多糖浓度并计算多糖得率。

1.2.3.2 超声功率对茎多糖得率的影响 称取软枣猕猴桃茎粉2.0g，以固液比1∶30(g/mL)与水混合，分别在超声波功率为100、200、300、400W条件下作用15min，然后在60℃下浸提45min，测定样液多糖浓度并计算多糖得率。

1.2.3.3 固液比对茎多糖得率的影响 称取软枣猕猴桃茎粉2.0g，分别以固液比为1∶20、1∶25、1∶30、1∶35 (g/mL)与水混合，在超声功率200W条件下作用15min，然后在60℃下浸提45min，测定样液多糖浓度并计算多糖得率。

1.2.3.4 浸提温度对茎多糖得率的影响 称取软枣猕猴桃茎粉2.0g，以固液比1∶30(g/mL)与水混合，在超声功率200W条件下作用15min，然后分别在40、50、60、70℃下浸提45min，测定样液多糖浓度并计算多糖得率。

1.2.4 正交实验 设计正交实验因素水平表见表1。

表1 超声波辅助提取茎多糖的因素及水平Table 1 The ultrasonic－assisted water extraction of polysaccharide factor and level

1.2.5 测定方法

1.2.5.1 标准曲线的绘制［9］以多糖浓度为横坐标X(μg/mL)，以吸光度为纵坐标Y，得回归曲线Y= 0.0924X+0.0118，R2=0.9989。

1.2.5.2 样液中软枣猕猴桃茎多糖得率的计算方法［8］

多糖得率(%)=提取液中多糖含量/软枣猕猴桃茎粉质量×100%

2 结果与讨论

2.1 超声波辅助提取软枣猕猴桃茎多糖的单因素实验

2.1.1 浸提时间对茎多糖得率的影响 由图1可知，在浸提50min内，茎多糖得率随时间增加而增大;随着浸提时间的延长，茎多糖得率增加趋势变缓，浸提时间50min时多糖得率最大，因此，选取浸提时间为50min。

图1 浸提时间对茎多糖得率的影响Fig.1 Effect of time on extracting ratio of stem polysaccharide

2.1.2 超声功率对茎多糖得率的影响 由图2可知，超声波功率在100W到200W时，随着功率的提高多糖得率明显增加;但当300W时多糖得率反而下降。因此，适宜的超声功率为200W。

图2 超声波功率对茎多糖得率的影响Fig.2 Effect of ultrasonic power on extracting ratio of stem polysaccharide

2.1.3 固液比对茎多糖得率的影响 由图3可知，当固液比为1∶20(g/mL)到1∶25(g/mL)时多糖得率明显出现上升趋势，但当固液比为1∶30(g/mL)时多糖得率出现下降后趋于平缓。因此，适宜的固液比为1∶25(g/mL)。

图3 固液比对茎多糖得率的影响Fig.3 Effect of solid－liquid ratio on extracting ratio of stem polysaccharide

2.1.4 浸提温度对茎多糖得率的影响 由图4可知，在浸提温度小于50℃时，猕猴桃茎多糖得率随温度的升高而增加;当温度大于50℃以后，茎多糖得率随温度的升高而减少后趋于平缓，这可能是由于高温条件下部分多糖水解的结果。因此，适宜的提取温度为50℃。

图4 浸提温度对茎多糖得率的影响Fig.4 Effects of temperature on extracting ratio of stem polysaccharide

2.2 超声波辅助提取茎多糖的正交实验

在单因素实验的基础上，对提取时间、超声功率、固液比和提取温度四个因素进行L9(34)正交实验，其正交实验结果见表2，正交实验方差分析见表3。

表2 超声波辅助提取正交实验结果Table 2 The ultrasonic－assisted extracting result of orthogonal experiment

表3 超声波辅助提取正交实验方差分析表Table 3 The ultrasonic－assisted extracting variance analysis of orthogonal experiment

正交实验结果见表2，在超声波辅助水提取多糖实验中，根据极差R和方差分析(表3)，影响软枣猕猴桃茎多糖提取率各因素的主次顺序为:超声功率＞提取温度＞固液比＞提取时间，超声波功率影响最大，提取时间影响最小，得出的最佳处理组合为A2B3C1D2，即固液比为1∶25g/mL，超声功率为300W，浸提时间为45min，加上之前超声波超声15min，即提取时间为 60min，提取温度为 50℃，多糖得率为10.23%。

2.3 软枣猕猴桃茎多糖两种提取方法的比较

由表4可知，在提取时间为60min的条件下进行比较，超声波辅助法与传统的水浸提多糖法比较结果是多糖的得率明显提高了80%左右。既节约能源，又提高得率，为工业生产提供理论参考。

表4 软枣猕猴桃茎多糖两种提取方法的比较Table 4 Actinidia arguta stem polysaccharide comparation between two extraction methods

3 结论

3.1 通过超声波辅助热水浸提软枣猕猴桃茎多糖的单因素实验和正交实验得出，四个因素对多糖提取率的影响主次顺序为:超声功率＞提取温度＞固液比＞提取时间，其中超声功率影响显著;优化后的最佳提取工艺条件为:固液比为1∶25(g/mL)，首先在超声功率300W条件下作用15min，然后在50℃热水中浸提45min，即提取时间为60min，在此条件下所得软枣猕猴桃茎多糖得率为10.23%。

3.2 同传统的热水浸提法相比，在相同提取时间条件下，超声波辅助热水浸提法的多糖得率提高了80%左右，这是由于超声波空化效应增强了原料的破碎效果，使多糖的溶出速度快且溶出率提高。

［1］赵淑兰.软枣猕猴桃品种简介［J］.特种经济动植物，2002 (2):35.

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［3］侯芳玉，陈飞，陆意，等.长白山软枣猕猴桃茎多糖抗感染和抗肿瘤作用的研究［J］.白求恩医科大学学报，1995，21(5): 472－474.

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［7］朱建华，田金河.猕猴桃生物活性物质研究进展［J］.酿酒，2006，33(3):57－59.

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Optimization of ultrasonic－assisted extraction
of polysaccharides from the stem of Actinidia arguta

ZHANG Chun－hong，WU Shuang，XU Ning，HE Xiao－bing，LIU Chang－jiang*
(College of Food，Shenyang Agriculture University，Shenyang 110866，China)

The ultrasonic－assisted water extraction of polysaccharide from the stem of Actinidia arguta was investigated.The aqueous suspension of the stem powder of Actinidia arguta stem 1∶25(g/mL)was pretreated by 300W ultrasound for 15min，then subjected to the traditional water extraction.Effects of operation conditions on extraction ratio of polysaccharide，such as ultrasonic power，extracting time，temperature and solid－liquid ratio were studied by single factor experiment.The highest recovery of polysaccharide(10.23%)could be obtained as the extraction conditions were set as:solid－liquid ratio 1∶25(g/mL)，temperature 50℃，time 45min，ultrasonic power 300W.Compared with conventional method，the polysaccharide recovery by ultrasonic extraction was improved by 80%under the condition of the same time.

Actinidia arguta stem;polysaccharide;ultrasonic－assisted extraction;process optimization

TS255.36

B

1002－0306(2012)06－0297－03

2011－06－16 *通讯联系人

张春红(1968－)，女，博士，副教授，主要从事植物蛋白质、酶工程方面的研究。

公益性行业(农业)科研专项(200903013)。