甜玉米芯多糖脱色工艺研究

马永强，周恪驰，王 鑫，高 爽

(哈尔滨商业大学食品工程学院省高校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)

甜玉米是特用玉米的一个品种，其含糖量高，鲜嫩可口，并且富含蛋白质、多种维生素和矿物质，是果蔬类中一种新兴品种，无论鲜食还是配菜，都备受人们的喜爱.与普通玉米相比，甜玉米含有丰富的蛋白质、多种氨基酸及人体所需的各种营养素[1].医学研究认为甜玉米所含的有效成分具有降低血清胆固醇，调整肠道功能调节血糖水平等多种医疗保健功效，是一种较为理想的保健食品[2].

多糖是一类具有广泛生物活性的生物大分子物质[3]，大量研究表明，多糖具有免疫调节、抗肿瘤生物学效应外[4]，还有抗衰老、抗凝血、降血糖抗肝纤维化等作用[5]，并且对机体不良反应小.在制备过程中，脱色直接影响到产品颜色和质量，为了保证多糖的提取率，本实验对脱色工艺进行研究.双氧水脱色具有脱色效率高、操作简单、快捷的特点，为此对双氧水脱色方法进行优选[6].

1 试验材料、试剂与仪器

甜玉米(美国脆王);双光束紫外可见分光光度计TU－1900型(上海奥析科学仪器有限公司)、电热恒温水浴锅 DK－98－11A型(天津市泰斯特仪器有限公司)、飞鸽牌低速大容量离心机TDL－5－A型(上海安亭科学仪器厂);双氧水、正己烷、无水乙醇、丙酮、乙醚、硫酸、苯酚，均为分析纯.

2 试验方法

2.1 甜玉米芯提取工艺

甜玉米芯经干燥、粉碎、过筛，采用正己烷除脂后，称取适量甜玉米芯粉末，以一定的料液比1∶20(g∶mL)浸泡.选用超声波辅助水提取(超声功率480 W，超声时间45 min，超声温度25℃)甜玉米芯多糖，提取液离心，取上清液，在490 nm下检测多糖含量.上清液经减压浓缩，乙醇醇沉，离心后得多糖沉淀.沉淀依次用无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤、真空干燥，得甜玉米芯粗多糖[7].

2.2 双氧水(H2O2)脱色工艺研究

对甜玉米芯多糖溶液进行可见紫外全波长扫描，结果表明溶液在400 nm处有最大吸收波长，故选择400 nm为检测波长测定其吸光度.并按式计算脱色率[8].

2.3 单因素试验

影响双氧水脱色效果的因素主要有H2O2用量、温度和时间，根据文献，将多糖溶液pH值调至8～9[9]，对三种因素进行单因素试验.

2.3.1 H2O2用量对多糖溶液脱色的影响

分别将不同体积的 H2O2(20%、30%、40%、50%、60%)加入调好pH值的多糖溶液中，在40℃的恒温水浴锅中保温4 h，分别在400、490 nm处测定其吸光度，计算脱色率及多糖损失率.

2.3.2 温度对多糖溶液脱色的影响

将30%的H2O2加入调好pH值的多糖溶液中至溶液体积的40%，在不同恒温水浴锅(30、40、50、60、70℃)中保温 4 h，分别在 400、490 nm 处测定其吸光度，计算脱色率及多糖损失率.

2.3.3 时间对多糖溶液脱色的影响

将30%的H2O2加入调好pH值的多糖溶液中至溶液体积的40%，在40℃的恒温水浴锅中保温不同时间(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 h)，分别在 400、490 nm处测定其吸光度，计算脱色率及多糖损失率.

2.4 正交试验

为了优化双氧水(H2O2)脱色的最佳工艺，在单因素试验的基础上，进行正交试验设计，以多糖脱色率和多糖损失率为评价指标，确定脱色最佳工艺条件.

数据处理选用加权评分评比法.评分标准为:各项得分等于该项指标除以该列最大值再乘以100.设多糖脱色率(a)、多糖损失率(b)两者权重系数均为0.5，对着两项指标进行加权求和.利用公式综合评分=0.5a+0.5b，得到最终评分.

3 结果与讨论

3.1 多糖提取率的结果与分析

由表1可以分知，甜玉米芯经过超声波辅助水提取方法，三次提取多糖的提取率的平均值为16%.

表1 多糖提取率表

3.2 双氧水(H2O2)脱色工艺的确定

3.2.1 H2O2用量对多糖溶液脱色的影响

根据图1分析，随着H2O2添加量的增加，脱色效果大幅度增加，在40%处幅度逐渐下降.同时，随着H2O2添加量的增加，多糖的损失率开始逐渐损失，30%处，损失明显增加，原因是过量的H2O2氧化分解多糖，综合考虑，选定H2O2添加量为30%.

图1 双氧水用量对多糖脱色的影响

3.2.2 温度对多糖溶液脱色的影响

根据图2分析温度升高，分子热运动剧烈，反应速度加快.从图2可以看出，随着温度的升高，脱色效果逐渐增加，多糖的损失率也逐渐增加，原因是随着温度的升高，对多糖活性的影响也随之增加，刚开始30～40℃，上升幅度剧烈，然后趋于平缓.综合考虑选定双氧水脱色温度为40℃.

图2 温度对多糖脱色的影响

3.2.3 时间对多糖溶液脱色的影响

根据图3分析，随着脱色时间越长，脱色效果越好，多糖的损失率越严重.因此脱色时间不宜太长，因为时间过长，多糖容易被氧化分解，破坏多糖结构.所以脱色时间选择2 h最好.

图3 时间对多糖脱色的影响

3.3 双氧水(H2O2)脱色正交试验的结果与分析

为了优化双氧水(H2O2)脱色脱色的最佳工艺条件，在单因素试验基础上，设计L9(34)正交表进行正交试验[10－11]，见表2、3 图4，以多糖溶液的脱色率和多糖损失率为评价指标，采用加权评分评比法进行综合评分.

表2 正交因素水平表

表3 L9(34)正交试验结果

图4 因素与指标关系图

根据表2中极差R的大小，判断因素变化时，试验指标的变化幅度.所以极差的大小，与因素对指标影响正相关.由图4可知，H2O2用量对脱色效果最大，H2O2用量越多，脱色效果越好，多糖损失率也越高;温度影响次之，温度越高，脱色效果越好，多糖损失率越高;时间对H2O2脱色效果影响最小.对影响H2O2脱色和多糖损失的各因素主次顺序为A＞B＞C，即H2O2用量＞温度＞时间.

表4 脱色方差分析表

由表4可以看出，添加量对H2O2脱色效果有显著影响，脱色温度和时间对脱色效果无显著影响.通过方差分析，H2O2用量选择 B3，即40%;由于温度，时间影响效果不显著，故温度选择40℃，时间 2 h.最终确定 H2O2脱色最佳工艺为:A2B3C1，即温度为40℃，添加量为40%，时间2 h.此时多糖溶液脱色率为60.21%，多糖保留率为77.69%.

4 结语

采用H2O2对甜玉米芯多糖进行脱色处理时，影响甜玉米芯多糖脱色率的各因素按影响大小排依次为H2O2用量＞温度＞时间.甜玉米芯多糖脱色率与H2O2用量、温度、时间，在单因素实验基础上，设计了正交试验，最终确定H2O2脱色的最佳条件为:温度为40℃，添加量为40%，时间2 h.此时多糖溶液脱色率为60.21%，多糖保留率为77.69%.

[1]谬 铭.甜玉米营养果冻的研制[J].食品工业科技，2004(11):114－116.

[2]滕海涛，赵久然，李 勇，等.甜糯玉米采收后营养品质变化的研究[J].作物杂志，2007(2):36－37.

[3]石雪萍.植物多糖研究进展[J].粮食与油脂，2005，18(8):8.

[4]李心群，许 文.猪苓多糖通过Toll样受体4对小鼠骨髓来源树突状细胞作用研究[J].中草药，2011，42(1):118－123.

[5]常 改，杨溢出，霍 飞，等.植物多糖的研究进展及保健功能[J].中国公共卫生，2003，19(11):1394－1395.

[6]卢国勇，孟 江，缪华卫.鱼腥草多糖双氧水脱色工艺研究[J].时珍国医国药，2011，22(3):672－673.

[7]金 婷.沙棘多糖的提取纯化、结构鉴定及抗氧化性的研究[D].哈尔滨:东北农业大学，2006.

[8]付学鹏，杨晓杰.植物多糖脱色技术的研究[J].食品研究与开发，2007，8(11):166－169.

[9]刘志伟，姜年华.菱叶红景多糖的提取、纯化鉴定及理化特性研究[J].食品科学，2005，26(3):60－63.

[10]陈 思，黄庆华，谢燕钿，等.陈皮多糖脱色工艺优化[J].安徽农业科学，2010，38(34):19364－19366.

[11]马永强，张 静，王 鑫，等.酶法提取甜玉米芯多糖的对比研究[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版，2015，31(2):162－165.