微波辅助提取南瓜多糖工艺的研究

王艳玲，高云碧

（沈阳工业大学辽阳校区石油化工学院，辽宁辽阳111003）

微波辅助提取南瓜多糖工艺的研究

王艳玲，高云碧

（沈阳工业大学辽阳校区石油化工学院，辽宁辽阳111003）

传统提取南瓜多糖的工艺方法有着很多的不足，如多糖收率不高、萃取时间长等。微波辅助萃取工艺被称为“绿色工艺”，不但最终产品的收率高，还具有缩短时间、节约资源等特点。基于此，通过改变微波功率、微波萃取时间、样品溶液的水浴温度及液固比（蒸馏水与南瓜干粉的体积比）等条件，进行微波辅助提取工艺研究。结果表明，调整微波功率为600W，固液比为1∶30，微波时间为3m in，水浴温度50℃，提取出的南瓜多糖平均产率为19.59%，符合其验证试验要求。

南瓜；南瓜多糖；微波萃取

南瓜中的多糖类物质是从南瓜中提取，从而获得的一种杂多糖，可溶于水，主要由D-半乳糖、葡萄糖、L-阿拉伯糖、木糖和D-葡萄糖醛酸等单糖构成，是南瓜子中重要的组成成分之一。南瓜中的多糖物质具有调节人体身体免疫，促进细胞内核酸与蛋白质的生物合成，严格控制细胞分裂和分化，调节细胞的生长与衰老等众多重要功能。南瓜中的多糖类物质不仅可以应用于医疗、保健和功能特性食品等领域，还可以研制成绿色生物医药，具有十分可观的市场效益和远景。

传统提取南瓜多糖的工艺方法有着很多的不足，如多糖收率不高、萃取时间长等。微波辅助提取法是新兴的一种萃取方法，被称为“绿色工艺”，与已知的萃取方法相比，该方法具有选择性高、萃取效率高、节约能源的一系列优点[1]。基于此，采用微波辅助提取的方法进行工艺研究。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

南瓜，购于当地超市；丙酮、石油醚、纤维素酶、无水乙醇等，均为分析纯。

微波炉（广东美的），水浴锅，离心机（上海），粉碎机，电子分析天平（沈阳），循环水抽滤泵、电热恒温鼓风干燥箱（巩义）。

1.2多糖提取流程

购买试验所用的南瓜，去皮，切块，再加入到电热恒温鼓风干燥箱中，去除南瓜中所含的水分后，加入研钵中研成固体粉末，过60目筛，装瓶备用；用分析天平量取一定量的南瓜干粉，加入适量蒸馏水溶解，再注入配置好的纤维素酶溶液（1%）20mL，水浴加热后，在微波的条件下加热提取，然后把提取液离心，取上层清液，加入无水乙醇，放入冰箱中，静置过夜，离心，再用循环水抽滤泵抽滤，将得到表面含有南瓜多糖的滤纸放入干燥箱中，调至80℃，待乙醇完全蒸发后，得到白色粉末状多糖产品。由定性实验可知，白色粉末可溶于水，尤其易溶于热水，不溶于二甲基亚砜、乙醇、乙醚、丙酮；Molish反应和蒽酮-硫酸反应呈阳性，说明白色粉末中含有多糖。

2　试验结果与讨论

2.1单因素实验

影响南瓜多糖提取率的因素有很多，现选取4个因素作为考察对象，分别是微波功率、微波时间、水浴温度和料液比。

2.1.1微波功率对南瓜多糖提取率的影响

由表1可以得出，微波萃取选择在400～600W时，南瓜多糖的提取率呈明显上升趋势。但当微波功率提升至600W以上时，随着微波萃取功率的提高，南瓜多糖的收率显著下降。这是因为微波萃取功率低于600W以下，随着微波萃取功率的提升，提取液接受的辐射能量显著增高，对于整个提取液体系温度的提升较快，同时也显著提升了南瓜细胞分子细胞壁的破壁力，加快了提取液中溶质与溶剂充分接触的速率。这对南瓜细胞中活性组成成分的浸出有很大的好处，从而使南瓜多糖的提取率提高。当微波萃取功率提升至600W以上时，提取液随着微波萃取功率的增加，南瓜多糖收率的急速下降。这是由于微波萃取功率的提高，细胞中的水溶性物质也被转移到萃取液中，降低了南瓜多糖在水中的溶解度。还有一种可能就是，随着微波萃取功率的提升，改变了细胞内多糖类物质的稳定性，使南瓜多糖发生反应，变为单糖或其他物质，从而造成多糖提取率下降。综上所述，证明该试验最佳微波提取功率为600W。

表1　功率对提取率的影响

2.1.2微波萃取时间对南瓜多糖提取的影响

由表2可以得出，提取率随着萃取时间的逐渐增加，在4min时到达的最高点。原因有两方面：一是南瓜细胞分子接收了微波释放出的能量，提高了细胞内部的温度和压力，使南瓜多糖在乙醇中的萃取速度增大；二是南瓜细胞分子表面的孔径的变大，这对南瓜多糖类物质从内部转移到外部的溶剂中很有利。在萃取时间到达4min后，随着萃取时间的继续增加，南瓜多糖的收率显著下降，一种原因是由于萃取时间的增加，降低了提取液内一些反应的活化能，使细胞内形成了其他反应，从而使多糖分子像溶剂中的转移速率显著降低；另一种原因是由于蛋白质在接收了微波所辐射的能量后，蛋白质的性质改变，吸附在南瓜细胞的细胞壁上，导致南瓜多糖活性成分的转移速度减慢，即产品收率降低。综上所述，证明该试验最佳提取时间为4min。

表2　微波萃取时间对提取率的影响

2.1.3水浴温度对南瓜多糖提取率的影响

由表3可以得出，当水浴温度低于50℃时，随着水浴温度的增加，南瓜多糖提取率显著升高；当水浴温度达到50℃后，提取率达到峰值；然而升高至50℃以后，南瓜多糖提取率迅速下降。这是因为在提取液中加入的纤维素酶溶液，有着自己最适宜的反应活性温度，适宜的温度为酶提供了能量，提升了纤维素酶对细胞壁的破壁能力，促使南瓜多糖从细胞内转移到溶剂中，而且适宜的温度也为整个提取液提供了能量，使提取液中活性组成成分的反应速率变快，从而加快了南瓜多糖分子从细胞内部向溶液扩散速率，即南瓜多糖提取率显著上升。但随温度升高至50℃以后，纤维素酶显示出了酶的特性，即部分甚至全部纤维素酶失去反应活性。由于反应活化能的降低，酶促反应的速率受到了影响，同时也减慢了南瓜多糖向细胞外部扩散的速率。综上所述，证明该试验最佳提取温度为50℃。

表3　水浴温度对提取率的影响

2.1.4液固比对南瓜多糖提取率的影响

由表4可以得出，液固比的用量不同，产品收率也有相应的差异。当液固比小于40∶1时，随着样品溶液的液固比增大，南瓜多糖提取率显著上升。即样品溶液的液固比越大，南瓜多糖提取率也会相应的提升。原因是样品液溶的体积越多，越可以使南瓜分子与蒸馏水的接触越充分。即在同样的时间段内，南瓜分子会释放出更多的水溶性南瓜多糖，使提取率增大。当提取液液固比大于40∶1时，南瓜多糖提取率的逐渐下降。这是由于提取液中随着加入的溶剂体积增多，在同样温度、同样时间的条件下，微波所辐射的提取液大于150mL，即微波的能量未被提取液充分吸收，从而导致南瓜多糖未被充分浸出，即南瓜多糖提取率下降。综上所述，证明该试验最佳提取液固比为40∶1。

表4　液固比对提取率的影响

2.2微波法提取南瓜多糖多因素正交试验结果

为了考察试验因素对试验结果的综合影响，在前面所做的单因素试验的基础上，设计四因素三水平的正交试验，并对结果进行极差分析，以此确定微波法提取南瓜多糖的最佳提取条件。南瓜多糖正交试验因素与水平见表5，南瓜多糖提取条件正交试验结果分析见表6。

从正交试验结果（见表6）可知，R3＞R2＞R1＞R4，既影响南瓜多糖提取率因素的大小顺序为水浴温度＞微波萃取时间＞微波功率＞液固比。通过极差分析表明：液固比对多糖提取效果的影响最小。通过南瓜多糖提取条件正交试验结果表明：最优组合为A2B1C2D1。即微波法提取南瓜多糖的最佳条件为：在其他条件不变的基础上，选择微波功率为600W，微波萃取时间为3min，水浴温度为50℃，液固比为30:1。在此最佳条件下验证试验，结果见表7。

表5　南瓜多糖正交实验因素与水平

表6　南瓜多糖提取条件正交实验结果

表7　验证性试验

3　结论

试验中，以最佳的试验条件为基础试验条件进行验证试验，即调整微波功率为600W，固液比为1：30，微波时间为3min，水浴温度50℃。最后通过对提取出来的多糖量进行产率计算，得出其产率分别达到20.39%和18.79%，平均值产率19.59%。符合其验证试验要求，因此为可以作为最优条件。

[1]王翀,徐雅琴.微波辅助兑取南瓜胡芦巴碱工艺的优化[J].食品工业科技,2009,31(1):258-263.

Study on Microwave Assisted Extraction Technology of Pumpkin Polysaccharide

Wang Yan-ling,Gao Yun-bi
(College of Petroleum and Chemical Engineering,Liaoyang Campus,Shenyang University of Technology,Liaoning Liaoyang 111003)

The traditional technology of extraction methods of pumpkin polysaccharide has many shortcomings,such as the polysaccharide yield is not high,extraction time is long,etc. Microwave aided extraction process is known as the "green technology",not only the final product yield high,also the time is shortened,resource conservation,etc. Based on this,through changing the microwave power,microwave extraction time,water bath temperature of the sample solution and liquid-solid ratio (volume ratio of distilled water to pumpkin powder),microwave assisted extraction technology was studied. The results showed that the adjustment of the microwave power was 600W,solid-liquid ratio was 1∶30,microwave time was 3min,temperature was 50℃,the average yield of pumpkin polysaccharide extract was 19.59%,which meet the requirements of its validation test.

Pumpkin; Pumpkin polysaccharide; Microwave extraction

TQ28

A

2096-0387（2016）05-0027-03

王艳玲（1978-），女，辽宁海城人，硕士，讲师，研究方向：天然产物提取。