新鲜菊苣提取和纯化菊粉的工艺

柳溪，王晓蕾

（天津市产品质量监督检测技术研究院，天津 300384）

新鲜菊苣提取和纯化菊粉的工艺

柳溪，王晓蕾

（天津市产品质量监督检测技术研究院，天津 300384）

摘 要：研究比色法测定菊粉含量的方法，并采用正交设计优选了从新鲜菊苣根中热水浸提菊粉的提取工艺条件和脱蛋白以及脱色的最佳条件。实验结果表明，菊粉提取的最佳工艺条件为：料液比1∶1，浸泡时间40 min，加热浸提温度为100℃，加热浸提时间40 min，菊粉的提取率达14.74%；脱蛋白时菊液与活性炭的最佳比例为1∶1. 5；提取液最佳脱色工艺条件为：脱色温度70℃，脱色时间50 min，活性碳用量为30 g/L，脱色率为74.36%。

关键词：菊苣；菊粉；提取；纯化

菊苣（Ciehoriumintybus L.）又名欧洲菊苣、咖啡草、咖啡萝卜，系菊科菊苣属多年生草本植物，产于欧洲地中海沿岸，广泛分布于亚洲、欧洲、美洲和大洋洲，在我国西北、东北、华北等地也有分布[1]。菊苣中含有的主要营养物质为菊粉，菊粉做为一种贮存性多糖，具备改善肠道内的微生物菌群，在肠中生成抗癌有机酸，调节血液中的胆固醇，降低血压及血糖，增加B类维生素的合成量，减少肝脏毒素，提高人体的免疫性能等功能。菊粉产品为固体形态，便于储存和运输，在国外已广泛地作为功能性食品、保健食品及医药品原料，而菊粉在我国的应用才刚刚开始，所采用的提取原料主要为菊芋，提取效率相对较低。通过正交实验对菊苣多糖的提取工艺进行了探讨，建立了一套完整有效的菊粉提取工艺，对菊苣资源的综合利用和开发具有重要指导意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料及仪器

实验原料和辅料：新鲜菊苣（东北吉林）、水、VC。

实验试剂：葡萄糖、95%～98%硫酸、硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠铜、氢氧化钠、亚铁氰化钾、乙酸锌、冰醋酸、盐酸、考马斯亮蓝、牛血清蛋白。

AUY120岛津分析天平：岛津制作所；HH数显恒温水浴锅：江苏金坛市进程国性实验仪器厂；DS-A组织捣碎机：天津市欧诺仪器仪表有限公司；WH-2微型漩涡混合仪：上海沪西分析仪器厂有限公司；UV-7504单光束紫外-可见分光光度计：上海欣茂仪器有限公司；KQ3200E型超声波清洗仪器：昆山市超声仪器有限公司；LDS-10低速离心机：北京医用离心机厂；一联电子万用电炉：北京市光明医疗仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 提取的工艺流程

新鲜菊苣→去除腐烂长芽的地方→清洗→切片→加入VC护色→搅碎→放入水中浸泡、静置（40℃40 min）→放入水中恒温加热（100℃ 40 min）→过滤取得上清液（菊粉提取液）→加入活性炭去除蛋白质→加入活性炭恒温脱色（70℃50 min）→烘干获取菊粉

1.2.2 测定方法

1.2.2.1 还原糖浓度的测定

采用直接滴定法[2]。

1.2.2.2 提取液总糖浓度的测定

菊粉中总糖测量采用蒽酮法[2]，吸取稀释1 400倍后的菊粉溶液2 mL加10 mL蒽酮试剂，立即摇匀，放入沸水浴中准确加热10 min，取出，迅速冷却至室温，在黑暗处放置10 min，在紫外分光光度仪的620 nm波长下测定吸光度值。根据样溶液的吸光度值查葡萄糖标准曲线，得出总糖含量。

1.2.2.3 菊粉浓度、提取率和损失率的测定

根据文献[3]的方法计算菊粉浓度、菊粉提取率及菊粉损失率，计算公式如下：

菊粉浓度=总糖浓度-还原糖浓度

菊粉提取率%=（提取液总糖质量-提取液还原糖质量）/原料中菊粉质量×100%

原料中菊粉质量=原料质量×70%

菊粉损失率%=（处理前提取液中菊粉浓度-处理后提取液中菊粉浓度）/处理前提取液中菊粉度×100%

1.2.2.4 蛋白质的测定

吸取预处理后的菊液1 mL（须做个重复），放入试管中，加入5 mL考玛斯亮蓝G-250蛋白试剂充分混匀，放置2 min后用10 mL光径比色皿以蒸馏水作空白在595 nm下进行比色[4]。

蛋白清除率%=（未除蛋白前菊粉液中蛋白质含量-除蛋白后菊粉液中蛋白质量）/未除蛋白前菊粉液中蛋白质含量×100%

1.2.2.5 色度比较[18]

将未过滤的菊液中加入活性炭脱色过滤后，取滤液于800 nm测定吸光值，以蒸馏水为空白对照，用吸光值的大小表示提取液脱色的效果。吸光值越大脱色效果越差，反之则效果越好。

脱色率 %=（原液吸光度-脱色后的吸光度）/原液吸光度×100%

1.2.2.6 数据处理与分析

所有数据均为3次重复的平均值，计算数据并分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线

称取1.000 0 g葡萄糖，用水定容到1 000 mL。从中吸取 1、2、4、6、8、10 mL 分别移入 100 mL 容量瓶中，用水定容，即得 10、20、40、60、80、100 ppm，绘制葡萄糖系列标准溶液。吸取系列标准溶液和蒸馏水各2 mL，分别放入7个具塞比色管中，沿管壁各加入蒽酮试剂10 mL，立即摇匀，放入沸水浴中准确加热10 min，取出迅速冷却至室温，在暗处放置10 min，用1 mL比色杯，在620 nm波长下测定吸光度，由吸光度对浓度进行回归，绘制标准曲线见图1。求得线性回归方程为：

y=0.006 4 x-0.002 7，R2=0.996 5。式中：x为葡萄糖浓度，（μg/mL）；y为溶液的吸光度。

图1 葡萄糖标准曲线Fig.1 Glucose standand curve

2.2 蛋白标准曲线

取6个比色管中，分别加入已配置好的标准牛血清蛋白溶液 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1 mL，分别加水 1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0 摇匀，分别从六个比色管准确吸取0.1 mL，分别放入已编号的六个试管中，分别加入5 mL考马斯亮蓝G-250蛋白试剂，充分混匀。放置2 min后，在UV-7504单光束紫外-可见分光光度计上，用1 cm比色皿在595 nm处测定吸光率。由吸光度对蛋白质浓度进行回归，测得蛋白质回归方程为：y=0.000 7x-0.030 5，R2=0.993 6。x为蛋白质含量，（μg/mL）；y为溶液的吸光度。标准曲线如图2。

2.3 提取中护色剂VC添加量的实验

由于菊苣在切分过程中，果肉与空气接触，使得果肉极易褐变，对实验结果造成一定的影响，所以采用在其捣碎的过程中进行护色处理。虽然护色的方法和种类繁多且使用广泛，但考虑到对试验数据的影响，选择影响相对较小的护色剂进行处理。

图2 蛋白标准曲线Fig.2 Protein standand curve

本实验选择了VC护色剂对菊苣进行护色处理，护色效果见表1所示。

表1 护色剂VC添加量的实验Table 1 Experiments of addition of the color fixatire VC

结果表明，未经护色处理的菊苣色泽较差且完全成变黑褐色，影响数据的处理，以0.6%的添加量进行护色，效果相对较好。

2.4 菊粉最佳提取工艺的实验

以菊粉含量为考察指标，水浴加热提取。以料液比、浸泡时间、加热浸泡温度、加热浸泡时间四因素作为试验因子，进行菊粉最佳工艺正交试验。因素水平及菊粉提取的正交试验结果见表2。

表2 菊粉最佳工艺正交实验结果Table 2 Optimal orthogonal experimental results of inulin extraction

根据表2中结果可以看出，不同因素的不同水平对菊苣中菊粉提取含量影响很大，从表中极差R值可以看出，D因素（加热浸提时间）对菊粉的提取含量影响最大，它的极差为3.990 6，说明菊粉的含量主要受加热浸提时间的调节；其次为C因素（加热浸提温度），它的极差为3.710 4。可见，D因素即加热浸提时间为试验的主导因子，各因素的影响程度依次为：加热浸提时间＞加热浸提温度＞料液比＞浸泡时间。并且得到了此试验的最佳组合A3B3C3D3效果最好，即料液比为1∶1，浸泡时间为40 min，加热浸提温度100℃，加热浸提时间40 min，菊粉提取率为：14.74%。

2.5 菊粉除蛋白工艺的确定

以蛋白含量为考察指标，通过蛋白质标准曲线得出活性炭的蛋白清除率见表3。

表3 除蛋白活性炭添加比例Table 3 Propotion of added active carbon for deproteinization

由表3可知，菊粉损失率随着活性炭用量的升高而增大，蛋白清除率随着活性炭用量的增大而增加，这主要是利用活性炭的吸附作用将蛋白质除去，而活性炭用量增加到1∶1.5以上后，蛋白质清除率基本不变，综合考虑除杂及菊粉损失率，活性炭最佳比例为1∶1.5。

2.6 菊粉脱色工艺的实验

根据1.2.2.4的方法，进行脱色试验，得出试验结果见表4。

表4 脱色活性炭添加量Table 4 Addition of active carbon for decoloration

由表4可知，菊粉损失率随着活性炭用量的增加而增大，脱色率也随着活性炭用量的增大而增加，但当活性炭用量增加到30 g/L以上后，脱色率变化不是很大，综合考虑脱色效果及菊粉损失率，可以获得菊苣脱色所需活性炭最佳用量为30 g/L。根据活性炭具有无臭、无毒、脱色效果良好的特点，可以反复使用，成本低，适合工业化生产的需要。

3 结论

本实验采用正交实验，确定了从新鲜菊苣根中进行水溶液提取菊粉的最佳工艺参数，即料液比为1∶1，浸泡时间为40 min，加热浸提温度100℃，加热浸提时间40 min，在此条件下菊粉提取率达到14.74%。活性炭除蛋白的最佳液料比例为1∶1.5，蛋白清除率达到80.34%。本研究结果显示，提取液脱色最佳工艺条件为：脱色温度为70℃，脱色时间为50 min，活性炭用量为30 g/L，在此条件下菊粉损失率为1.03%，脱色率为74.36%，脱色效果明显。本实验研究了新鲜菊苣提取和纯化菊粉的工艺，为今后菊苣资源的开发利用和菊粉制品工业的发展提供参考。

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[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第八十卷,第一分册)[M].北京:科学出版社,1997:6-10

[2]大连轻工业学院,华南理工大学,郑州轻工业学院,等.食品分析[M].北京:中国轻工业出版社,2006:157-162

[3]郑建仙.功能性低聚糖[M].北京:化学工业出版社,2003:78-79

[4]张云贵,覃广泉,刘祥云.生物化学试验指导[M].天津:天津大学出版社,2001:38-39

Technology of Extraction and Purification of Inulin from Fresh Chicory Root

LIU Xi，WANG Xiao-lei
（Tianjin Product Quality Inspection Technology Research Institute，Tianjin 300384，China）

Abstract：The method of determination of insulin content using colorimeter wan studied， and the optimal condition of extracting inulin from fresh chicory roots with hot water and removing protein and colour was studied and selected by orthogonal design.The results showed the optimum process conditions of inulin extracting were as follow：solid-liquid ratio was 1∶1，immersion time was 40 min，heating extraction temperature was 100℃and time was 40 min，the extraction rate of inulin from chicory root could achieved 14.74%；the optimum proportion of active carbon and inulin on removing protein was1∶1. 5；the optimal removing colour condition were as follow：temperature was 70℃，time was 50 min，quantity of active carbon was 30 g/L，and decolourizing rate reached 74.36%.

Key words：Chicory；inulin；extraction；purification

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.13.010

柳溪（1984—），女（汉），助理工程师，本科，研究方向：农产品加工。

2012-10-28