木聚糖的碱法提取工艺研究

摘 要：碱法是一种提取木聚糖较为适用的方法，文章探讨了氢氧化钠浓度、提取温度、提取时间、固液比、原料颗粒度等因素对甘蔗渣中木聚糖提取率的影响，实验结果表明：当碱液浓度15～20%、提取时间90min、提取温度80～90℃、颗粒度40～60目、固液比为3g/70mL时，木聚糖得率较高。

关键词：木聚糖；碱法；提取

木聚糖是植物细胞中主要的半纤维素成分，占植物细胞干重的35%，是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖。木聚糖能高选择性地促进肠道内双歧杆菌的增殖，不易被人体消化酶系统所分解，强力吸附大肠杆菌、肠炎门氏菌等病原菌，减少机体内的有毒发酵、代谢产物的产生等独特的生理作用，具备治疗便秘、腹泻等胃肠疾病，保护肝脏等疗效[1～2]。

1 实验部分

1.1 原料及仪器

原料为甘蔗渣（市售甘蔗榨汁后所得）；氢氧化钠，3，5-二硝基水杨酸（DNS），苯酚，浓盐酸，95%乙醇，冰乙酸、浓硫酸，D-木糖，均为分析纯。

仪器为电子恒温水浴锅，电热鼓风干燥箱，高性能粉碎机，电子天平，紫外可见光分光光度仪及其他玻璃仪器。

1.2 实验方法

1.2.1 紫外分光光度法测定木糖含量

（1） 标准D-木糖溶液的配置。准确称取干燥后的分析纯D-木糖0.2500g，加蒸馏水溶解，转入250mL容量瓶稀释并定容即得lg/L的D-木糖标准溶液。

（2） D-木糖检测波长的确定。准确移取D-木糖标准溶液1.0mL至50mL容量瓶中，按基本试验法，配成含量为0.020g/L的D-木糖溶液，在400～700nm范围内进行全波长扫描测其吸光度，实验表明D-木糖的最佳波长为554nm。

（3） D-木糖标准曲线的绘制。用标准溶液、DNS溶液和蒸馏水准确配制得D-木糖浓度分别为1.0μg/mL、2.0μg/mL、3.0μg/mL、4.0μg/mL、5.0μg/mL和6.0μg/mL的系列溶液。按基本实验法，在554 nm处测定上述各系列溶液的吸光度。结果表明：随着D-木糖溶液质量浓度的增大，吸光度呈线性增大，做一元线性回归分析，得D-木糖浓度一吸光度标准曲线方程为：A=0.0073C+0.0368，R2=0.9986。

（4） 甘蔗渣提取物中D-木糖含量的测定。准确吸取一定量的样品溶液于50ml 容量瓶，加入1.5ml DNS 溶液和2ml 蒸馏水，于沸水浴中加热5min，显色后迅速冷却，用蒸馏水稀释定容。另取一50ml 容量瓶，加入1.5ml DNS 溶液，用蒸馏水稀释定容作为空白溶液，用1cm比色皿，在554nm处，测定其吸光度并计算D-木糖的含量。

1.2.2 碱法提取甘蔗渣中木聚糖

称取甘蔗渣5g（精确至0.001g）于三口烧瓶中，按规定的固液比加入NaOH溶液，加热提取。提取完毕后，真空过滤，所得滤液用25%（体积比）盐酸调节pH值至5.0，再加入2倍体积的95%乙醇，静置30min以使沉淀完全析出。真空过滤，将所得固体物干燥，准确称取质量，依下式计算甘蔗渣木聚糖的得率。

木聚糖得率（%）=■×100%

其中：X-测得的待测样品溶液中的D-木糖浓度，μg/mL；M-甘蔗渣质量，g。

2 结果与讨论

2.1 氢氧化钠浓度对木聚糖得率的影响

在恒定温度75℃，提取时间1h的条件下，考察了氢氧化钠浓度对木聚糖得率的影响，实验结果见表1。从表中结果可以看出，低浓度氢氧化钠溶液的透壁作用不强使得木聚糖得率不高，当浓度达到15%以上时，木聚糖得率明显提高。但浓度太高容易造成糖类成分分解，木聚糖得率降低且提取物颜色变深。较为合适的氢氧化钠水溶液浓度应维持在15%～20%。

表1 NaOH浓度对木聚糖得率的影响

2.2 提取时间对木聚糖得率的影响

在恒定温度75℃，氢氧化钠浓度为15%的条件下，考察了提取时间对木聚糖得率的影响，实验结果见表2。从表2中数据可以看出，随着提取时间的延长，木聚糖得率逐渐增加，至90min时达到最大。随后木聚糖得率缓慢下降可能是由于原料颗粒内外的木聚糖浓度趋于平衡，且时间过长而引起了少量糖分分解所致。因此，从提取效果和效率两方面考虑，提取时间应控制在90min左右，不应超过2h。

表2 提取时间对木聚糖得率的影响

2.3 提取温度对木聚糖得率的影响

在恒定氢氧化钠浓度为15%，提取时间1h的条件下，考察了提取温度对木聚糖得率的影响，实验结果见表3，从表中数据可以看出，温度影响提取溶剂在原料颗粒内、外部之间的扩散速度，温度越高，目标物质的传质速度越快，在提取时间相同的情况下，目标物得率越高。当温度超过80℃之后，目标物得率略有降低，可能是高温引起了部分糖分分解所致。因此，碱液提取甘蔗渣中木聚糖的适宜温度温度为80～90℃为宜。

表3 提取温度对木聚糖得率的影响

2.4 原料颗粒度对木聚糖得率的影响

在氢氧化钠浓度为15%，提取温度为75℃，提取时间为1h的条件下，考察了原料（甘蔗渣）粒度对木聚糖得率的影响，实验结果见表4，从表中数据可以看出，甘蔗渣粒度为40～60目是较为合适的提取粒度。

表4 原料颗粒度对木聚糖得率的影响

2.5 固液比对木聚糖得率的影响

在氢氧化钠浓度为15%、提取温度为75℃、提取时间为1h的条件下，考察了固液比（甘蔗渣与溶剂用量）对木聚糖得率的影响，实验结果见表5，从表中结果可以看出，提取溶剂较少时，原料颗粒外部溶液中目标物质的浓度提高得快，导致颗粒内部目标物质向外扩散的推动力在很短的时间内即变得小，因而当固液比在3：60以下时得率不高。当固液比超过3：70以后，得率随溶剂用量的增加而逐渐增大，这是由于大量溶剂体系能在较长时间内维持较大的传质推动力所致。因此，对于甘蔗渣中木聚糖的提取，固液比应维持在3g/70mL以上。

表5 固液比对木聚糖得率的影响

3 结束语

碱液提取法用于甘蔗渣中木聚糖的提取是可行的。用氢氧化钠水溶液提取甘蔗渣木聚糖较为适宜工艺参数为：氢氧化钠浓度15～20%左右、提取温度80～90℃左右、提取时间90min、颗粒度20～40目、固液比为3g/70mL。

参考文献

[1]黄广民，姚伯元，刘仁成.椰壳中木聚糖含量的测定[J].食品科学，2007，28（6）：271～274.

[2]王文岭，黄雪松.DNS法测定木糖含量时最佳测定波长的选择[J].食品科学，2006，27（4）：196～198.

作者简介：周浩（1990.0-），男，湖北孝感人，大学本科四年级学生，专业方向为化学工程与工艺。