山药多糖提取、分离与纯化工艺研究

叶春苗

（辽阳职业技术学院，辽宁 辽阳 111000）

山药为薯蓣科植物薯蓣的块茎，属多年生缠绕草本植物，在我国栽培历史悠久。山药是我国传统大众保健食品之一，山药多糖具有提高机体免疫、抗衰老、抗突变、抗氧化、抗肿瘤和降血糖等功能。本课题以山药为原料，通过正交试验研究水提法提取山药多糖的最佳工艺条件，并对山药多糖进行分离与纯化。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜山药：市售；抗坏血酸：天津市福晨化学试剂厂；柠檬酸（分析纯）：天津市福晨化学试剂厂；氯仿（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；铁氰化钾（分析纯）：沈阳市东兴试剂厂；浓硫酸（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；透析袋（分子截留量3 000）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 试验方法

1.2.1 水提法单因素试验设计 选取与山药多糖提取工艺密切相关的4个因素（提取时间、提取温度、过筛目数、料液比）进行单因素试验，因素条件分别设置为：提取时间 2.0，3.0，4.0，5.0 h； 提取温度 30，40，50，60℃； 料液比 1∶30，1∶40，1∶50，1∶60； 山药粉过筛目数40，60，80，100目。山药多糖水提法工艺条件单因素试验结果见表1。

表1 单因素试验结果Table 1 Single factor test results

由表1可知，山药多糖水提法的工艺条件为：山药粉过筛目数60目、提取温度50℃、料液比1∶40、提取时间3.0 h，此时山药多糖的提取率最高。

1.2.2 水提法正交试验设计 根据单因素试验确定的最佳水平，选用L9（34）正交设计表进行正交试验。4个因素为料液比、提取时间、提取温度和过筛目数，水平设计见表2。

1.2.3 脱蛋白质方法 向多糖提取液中按4∶1的比例加入 Sevage 试剂（氯仿∶正丁醇＝5∶1），振摇 20 min，可见凝胶状的蛋白质析出，在4 000 r／min的条件下离心10 min，分去水层与溶剂层交界处的变性蛋白质，重复操作2～5次。每去一次蛋白，都采用苯酚—硫酸法在490 nm处测定提取液吸光度值，并计算多糖的提取率，直至前后两次的提取率相差不大。

1.2.4 淀粉检测方法 分别取10 mL的淀粉溶液和山药多糖提取液置于1号和2号试管中，然后分别向这2支试管中滴加碘—碘化钾溶液，振摇试管，观察试管中的溶液是否变蓝。1号试管中为淀粉溶液，由于淀粉遇碘变蓝，所以1号试管中的溶液最后应呈现蓝色；若2号试管中的溶液最后也呈现蓝色，则说明其中含有淀粉，若没有呈现蓝色，则说明其中不含淀粉。

表2 正交试验设计表Table 2 Orthogonal test design table

2 结果与讨论

2.1 山药多糖提取正交试验结果

山药多糖提取工艺条件优化正交试验结果见表3。

表3 正交试验结果Table 3 Orthogonal test results

由表3可知：影响山药多糖提取率的因素主次顺序为C＞A＞D＞B；根据K值的大小，确定最佳提取条件为 A1B1C3D3，即料液比 1∶45、提取时间 2.5 h、提取温度45℃、过筛目数100目，此时山药多糖提取率最高。

利用DPS数据处理软件对正交试验数据进行方差分析，进一步找出这些因素中起主导作用的变异来源。 结果见表 4。 查表知 F0.05（2，2）＝19，F0.01（2，2）＝99。

表4 正交设计方差分析表Table 4 Orthogonal design variance analysis table

由表4可知：料液比的差异显著，提取温度、提取时间和山药粉过筛目数的差异不显著。这说明料液比对山药多糖提取的影响较大，而提取温度、提取时间和山药粉过筛目数的影响较小。

2.2 脱蛋白质试验结果

脱蛋白质试验结果如图1所示。

由图1可以看出：随着脱蛋白质次数的增加，多糖中的蛋白质含量逐渐降低；前2次脱蛋白质效果较明显，多糖提取液中蛋白质含量下降较快，经测定脱蛋白质2次时多糖提取率为13.12%；2次后多糖得率基本无变化，说明此时多糖提取液中的蛋白质对多糖含量的测定基本无影响；另外，脱蛋白质2次后，脱蛋白质效果虽然并不明显，但有机相仍有絮状沉淀产生，分析原因可能是Sevage法去除的是游离蛋白质，而很难去除与多糖结合或被多糖包裹的蛋白质。综上，Sevage法去除蛋白质的次数以2次为宜。

图1 脱蛋白质试验结果Figure 1 The results of the deproteinization test

2.3 淀粉检测试验结果

淀粉检测试验结果如图2所示。

由图2可以看出：2号试管中的溶液没有呈现蓝色，说明2号试管中没有淀粉，即山药多糖提取液中不含淀粉。

图2 淀粉检测试验结果Figure 2 Test results of starch test

2.4 验证试验结果

称取20 g过100目筛的山药粉于锥形烧瓶中，按照最佳工艺条件（料液比1∶45、提取时间2.5 h、提取温度45℃）进行放大试验，测定提取液中山药多糖的浓度，计算山药多糖的提取率，平行测定3次。试验结果表明：山药多糖的平均提取率为26.73%，该结果与预期结果基本一致，说明正交试验优选出的工艺技术条件容易放大、方法性能良好。提取液经醇沉蛋白质、离心、透析、浓缩、真空干燥、粉碎，得深黄色粉末，取样测定，所得山药多糖纯度为17.46%。

3 结论

采用正交试验方法确定了山药多糖水提法的最佳工艺条件为：山药粉过筛目数100目、料液比1∶45、提取温度45℃、提取时间2.5 h时，此时山药多糖提取率最高。采用氯仿∶正丁醇为5∶1的Sevage试剂与多糖提取液按 4∶1混合，振摇 20 min后，在 4 000 r／min下离心10 min，重复2次，对山药多糖水提液中蛋白质的脱除效果最好。

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