超声辅助提取油莎豆可溶性糖

张莉弘，吴 琼，邹险峰，于淑艳，陈丽娜，吴淑清

(长春大学食品科学与工程学院，吉林 长春 130022)

·研究简报·

超声辅助提取油莎豆可溶性糖

张莉弘，吴 琼，邹险峰，于淑艳，陈丽娜，吴淑清

(长春大学食品科学与工程学院，吉林 长春 130022)

通过超声波处理，采用单因素试验和正交试验，考察了超声功率、超声时间、料液比、浸提温度对油莎豆可溶性糖提取的影响，并根据单因素试验结果对油莎豆可溶性糖提取工艺进行了四因素三水平的正交优化.结果表明：四个因素对油莎豆可溶性糖提取的影响主次顺序为浸提温度>料液比>超声时间>超声功率；最佳工艺条件为超声功率700 W，超声时间10 min，料液比(g/mL)1∶50，浸提温度80℃.在此工艺条件下可溶性糖提取率为14.7%.

油莎豆；可溶性糖；提取

油莎豆俗称油莎草，是莎草科莎草属多年生草本植物[1]，是一种优质、高产、综合利用价值很高的集油、粮、牧、饲于一体的多用新型作物[2].油莎豆块茎中通常情况下含油率为25%～30%、淀粉20%～25%、糖15%～25%、蛋白质10%～15%、维生素0.8%～1.4%[3].油莎豆含糖量丰富且种类繁多，如蔗糖、果糖、棉籽糖等[4-5]，油莎豆淀粉和糖广泛应用于生产食品、化工、饲料等方面[4].

近年来对油莎豆的研究大多集中在对油莎豆的油脂及淀粉的提取上[6-7]，鲜有对油莎豆多糖的研究.对于油莎豆多糖的提取目前有水提法、有机溶剂提法和酸提法等[8-9]，比较而言水提法成本低、污染小，无化学药剂掺杂，缺点是提取率低.胡炜东等[10]利用水溶提取了油莎豆粕多糖，提取率为10.36%.

本研究通过利用超声波预处理对油莎豆可溶性糖进行了提取，并对提取工艺进行了优化，以获得最佳提取工艺参数.

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

油莎豆，市售；硫酸、蒽铜、葡萄糖生化试剂，中国医药集团上海化学试剂公司出品.

1.2 方法

1.2.1 油莎豆多糖的提取 选取无杂质油莎豆洗净，浸泡，沥干，用食物粉碎机打碎，加入一定比例的蒸馏水，进行超声辅助提取，再在一定的温度条件下进行恒温水浴浸提，离心取上清，待测.

1.2.2 多糖含量的测定 多糖含量采用蒽酮硫酸比色法测定[11-12].

葡萄糖标准曲线的绘制：准确称取105℃烘干至恒重的葡萄糖10 mg于100 mL容量瓶中配成0.1 mg/mL 的标准溶液.分别吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL标准葡萄糖溶液注入比色管中，补充水至2 mL.加5 mL蒽酮-硫酸试剂，轻轻晃动混合均匀.室温显色.以试剂空白调零，在620 nm波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标、浓度为横坐标，绘制标准曲线.得到线性回归方程如下：y=0.003 0x+0.001 0(R2=0.992 6).

按照硫酸蒽铜比色法测定可溶性糖的含量，计算油莎豆可溶性糖提取率.可溶性糖提取率(%)=(可溶性糖含量/油莎豆的质量)×100%.

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 超声功率对油莎豆可溶性糖提取率的影响 选取无杂质油莎豆，料液比(g/mL)1∶10，超声辅助提取，超声功率为300，400，500，600，700 W，超声时间为8 min，超声辐射时辐射6 s停2 s.80℃水浴浸提1.5 h，离心取上清，测定可溶性糖提取率，结果见图1.随着超声功率的提高，可溶性糖的含量也在持续地增加，600 W时糖含量达到峰值，之后糖含量开始下降.因此，选取超声功率为500，600，700 W进行正交试验.

2.1.2 超声时间对油莎豆可溶性糖提取率的影响 选取无杂质油莎豆，料液比(g/mL)为1∶10，超声辅助提取，超声功率600 W，超声时间分别为4，6，8，10 min，超声辐射时辐射6 s停2 s，80℃水浴浸提1.5 h，离心取上清，测定可溶性糖提取率，结果见图2.可溶性糖的含量随超声时间的增加而增加，当超声时间为8 min时，到达峰值，因此，选取超声时间为6，8，10 min进行正交试验.

图1 超声功率对油莎豆可溶性糖提取率的影响

图2 超声时间对油莎豆可溶性糖提取率的影响

2.1.3 料液比对油莎豆可溶性糖提取率的影响 选取无杂质油莎豆，料液比(g/mL)分别为1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50浸泡.超声辅助提取，超声功率600 W，超声时间为8 min，超声辐射时辐射6 s停2 s.80℃的水浴浸提1.5 h，离心取上清，测定可溶性糖提取率，结果见图3.随着料液比的增大，油莎豆多糖的含量基本呈上升的趋势.因此，选取料液比(g/mL)为1∶30，1∶40，1∶50 进行正交试验.

2.1.4 浸提温度对油莎豆可溶性糖提取率的影响 选取无杂质油莎豆，料液比(g/mL)为1∶50，超声辅助提取，超声功率600 W，超声时间8 min，超声辐射时辐射6 s停2 s.水浴浸提时间1.5 h，水浴浸提温度分别为60℃，70℃，80℃，90℃，离心取上清，测定可溶性糖提取率，结果见图4.在70℃时，提取率达到峰值.70℃条件下得到的多糖含量最高.由此，选取浸提温度60℃，70℃，80℃进行正交试验.

图3 料液比对油莎豆可溶性糖提取率的影响

图4 浸提温度对油莎豆可溶性糖提取率的影响

2.2 正交试验

在单因素试验的基础上，选择超声功率(A)、超声时间(B)、料液比(C)、浸提温度(D)为研究对象，采用四因素三水平正交试验来研究油莎豆可溶性糖在不同条件下的提取效果，试验结果见表1，方差分析结果见表2.由表1可见，四个因素对油莎豆可溶性多糖提取率的影响为D(提取温度)>C(料液比)>B(超声时间)>A(超声功率)，最佳工艺参数为A3B3C3D3，即超声功率700 W，超声时间10 min，料液比(g/mL)1∶50，浸提温度80℃.在此最佳工艺条件下做验证试验，油莎豆可溶性糖提取率为14.7%.

表1 正交试验结果

表2 数据方差分析表

3 结论

本研究通过正交试验对油莎豆可溶性糖提取工艺条件进行了优化，结果表明最佳工艺参数为超声功率700 W，超声总时间10 min，料液比1∶50，浸提温度80℃.在此最佳工艺条件下油莎豆可溶性糖提取率为14.67%.

[1] 谢年保，黄明星，陈欣，等.油莎豆栽培技术及产业化开发[J].作物研究，2005，19(2):132-133.

[2] 宋炜，蒋丽娟，李昌珠.多用途能源植物一油莎豆[J].太阳能，2009(4):20-21.

[3] 杨俊卿.油莎豆的开发利用价值[J].农牧产品开发，2001(5):28-29.

[4] 陈星.油莎豆栽培与加工新技术 [M].北京：中国农业科学技术出版社，2013：16-19.

[5] 付黎敏，李桂华，刘玉兰.油、粮、饲兼用型优良作物油莎豆成份分析研究[J].郑州粮食学院学报，1996(3):88-90.

[6] 刘雷，陈丽娜，陈星.超声波辅助提取油莎豆油脂工艺研究[J].粮油加工，2009(11):40-42.

[7] 陈星，沈新锋，邹险峰.油莎豆淀粉提取工艺研究[J].食品工业科技，2011，32(4):266-267.

[8] 刘宗瑞，金贞淑，周晓军，等.油莎豆中蛋白质、脂肪和糖的提取及测定[J].内蒙古民族师院学报(自然科学版)，1998(1):63-66.

[9] 晏小欣，任志艳，相恒绪，等.油莎豆的有效成分的定性分析[J].中国酿造，2010(8):150-151.

[10] 胡炜东，蔡永敏，鲁富宽.响应面法优化油莎豆粕水溶性多糖的提取工艺[J].食品研究与开发，2013，24:23-26.

[11] 唐丽琴，李矗，刘圣，等.蒽酮-硫酸比色法测定麦冬多糖的含量[J].安徽医药，2003，7(1):39-40.

[12] 朱月，赵雪梅，唐立红.低温对几种引种紫斑牡丹叶片可溶性糖含量的影响[J].北方园艺，2012(2):62-64.

(责任编辑：方 林)

Ultrasonic assisted extraction of soluble sugar from tiger nut

ZHANG Li-hong，WU Qiong，ZOU Xian-feng，YU Shu-yan，CHEN Li-na，WU Shu-qing

(College of Food Science and Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

Using ultrasonic wave pretreatment，single factor test and orthogonal experiment design methods were applied to analyze the effects of ultrasonic power，ultrasonic time，solid-liquid ratio，extraction temperature on extraction rate of soluble sugar of tiger nut (CyperusesculentusL.).The results shows that the four factors on the extraction of polysacharids from tiger nut is：extraction temperature>solid-liquid ratio>ultrasonic time>ultrasonic power.The optimal conditions are as follows: ultrasonic power 700 W，ultrasonic time 10 min，solid-liquid ratio 1∶50，extraction temperature 80℃，the maximum extraction rate was 14.7%.

tiger nut；soluble sugar；extraction

1000-1832(2016)04-0162-03

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2016.04.033

2016-09-12

国家自然科学基金资助项目(31371749)；长春市科技发展计划项目(长科技合(2014173)).

张莉弘(1973—)，女，博士，讲师，主要从事食品科学与工程研究.

TS 241 [学科代码] 550·2015

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