榛子壳多糖提取技术的研究

陈明星，陈冬梅，李静

榛子壳多糖提取技术的研究

陈明星1，陈冬梅2，李静1

（1.黑龙江农垦科技职业学院，黑龙江哈尔滨150431；2.三亚航空旅游职业学院，海南三亚572000）

以榛子壳为原料，进行榛子壳多糖提取工艺优化研究，探讨了采用热水浸提法提取榛子壳多糖工艺中不同蒸煮温度、蒸煮时间，以及不同料液比对多糖提取率的影响。通过正交试验，确定了以多糖提取率为优化指标的榛子壳多糖提取工艺为提取温度100℃，料液比1∶15，蒸煮时间1.5 h，通过DNS法检测计算多糖提取率为8.52%；并确定经超声波辅助提取优化后多糖的提取工艺为超声功率320W，超声频率72 Hz，料液比1∶20，超声时间20min，蒸煮时间2 h，蒸煮温度100℃。经优化后，通过DNS法检测计算提取率可达到16.88%。

榛子壳；多糖；提取；超声波

0 引言

多糖是榛子壳的主要活性成分，植物多糖具有调节免疫、抑制肿瘤、降血糖、抗氧化等功效[1-7]。多糖提取方法主要包括水提取法、碱提取法、酸提取法、中性盐提取法和水提醇沉法[5-7]。多糖制备的传统工艺仍是侧重应用水提醇沉技术，虽然现代新技术中的膜分离方法[8]具有许多明显优势，可以克服水提醇沉工艺生产周期长、成本高等缺点，但水提取法是最为传统也是最简单的提取方法，反应条件温和，且提取成本较低。利用超声波辅助提取多糖[9-10]，可以提高多糖的提取率，获得可行的产业化技术参数。

1 材料与设备

1.1 试验材料

榛子壳，伊春市云山木耳农林合作社提供，用粉碎机粉碎后密封保存。

1.2 主要试剂

葡萄糖、氢氧化钠、苯酚、3,5-二硝基水杨酸、盐酸。

1.3 主要仪器与设备

T6型紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司产品；AP2140型电子分析天平，梅特勒-托利多仪器有限公司产品；WG-71型电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司产品；JBT型超声波药品处理机，济宁金百特电子有限公司产品；DK-S24型电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司产品；MP512-01型pH计，上海精密科学仪器有限公司产品。

2 试验方法

2.1 热水浸提法提取多糖的条件方案设计

根据单因素所确定的水平范围，选择蒸煮温度、蒸煮时间、料液比3个优化因素，以正交助手IIV3.1作为辅助手段，进行三水平三因素正交试验。

热水浸提法提取多糖的正交试验因素与水平设计见表1。

表1 热水浸提法提取多糖的正交试验因素与水平设计

2.2 超声波法提取多糖的条件方案设计

根据单因素所确定的水平范围，选择超声时间、蒸煮温度、蒸煮时间、料液比4个优化因素，以正交助手IIV3.1作为辅助手段，做四因素三水平正交试验。

超声波法提取多糖的正交试验因素与水平设计见表2。

表2 超声波法提取多糖的正交试验因素与水平设计

3 结果与讨论

3.1 热水浸提法提取榛子壳多糖结果分析

3.1.1 热水浸提法单因素结果

（1）不同蒸煮温度对多糖提取率的影响。根据所测数据得出不同蒸煮温度对榛子壳多糖提取率的影响效果。

不同蒸煮温度对榛子壳多糖提取率的比较见表3。

表3 不同蒸煮温度对榛子壳多糖提取率的比较

由表3可以看出，不同蒸煮温度，榛子壳多糖提取率明显不同，随着蒸煮温度升高，多糖提取率不断升高；当蒸煮温度为100℃时，多糖提取率达到最大值；之后随着蒸煮温度继续升高，多糖提取率的变化不明显。

（2）料液比对榛子壳多糖提取率的影响。

不同料液比对榛子壳多糖提取率的比较见表4。

随着料液比的增大，多糖提取率有明显提高，但当料液比在1∶20后，多糖提取率呈较为平缓上升趋势。

表4 不同料液比对榛子壳多糖提取率的比较

（3）蒸煮时间对榛子壳多糖提取率的影响。

不同蒸煮时间对榛子壳多糖提取率的比较见表5。

表5 不同蒸煮时间对榛子壳多糖提取率的比较

随着蒸煮时间的延长，榛子壳多糖提取率有明显提高；但当蒸煮2 h后，榛子壳多糖提取率呈较为平缓上升趋势。

3.1.2 热水浸提法提取榛子壳多糖优化试验结果

根据单因素所确定的水平范围，以正交助手IIV3.1作为辅助手段，做L9（34）正交试验。

热水浸提法提取多糖的正交试验直观分析见表6。

表6 热水浸提法提取多糖的正交试验直观分析

根据表6中R值的大小，可以看出对多糖提取率的影响顺序为A>B>C，即蒸煮温度为最重要因素，其次为料液比，最后为蒸煮时间。

热水浸提法提取多糖的正交试验方差分析见表7。

表7 热水浸提法提取多糖的正交试验方差分析

由表7显示，FA=11.25>F0.01，FB=9.05>F0.01，说明A因素与B因素差异极显著；F0.01>FC=5.36>F0.05，说明C因素差异显著。

热水浸提法提取多糖的直观因素分析见图1。

图1 热水浸提法提取多糖的直观因素分析

由图1可以看出，热水浸提超声波法对多糖提取的最佳工艺条件为A2B1C1，即蒸煮温度100℃，料液比1∶15，蒸煮时间1.5 h。

以最佳组合参数为标准，即蒸煮温度100℃，料液比1∶15，蒸煮时间1.5 h，进行3次验证试验，通过DNS法[8]检测计算得到多糖提取率的平均值为8.52%。

3.2 超声波辅助提取榛子壳多糖结果研究

3.2.1 超声波辅助浸提法单因素试验

（1）不同超声功率对榛子壳多糖提取率的影响。不同超声功率对榛子壳多糖提取率的影响见表9。

表8 不同超声功率对榛子壳多糖提取率的影响

由表8可以看出，经不同功率超声处理的榛子壳多糖提取率显著不同，320W时超声波对榛子壳中的多糖提取率有显著提高。这是由于在220W时，超声功率较低，细胞壁不能完全被破坏，多糖只是部分溶出；当超声功率在320W时，由于强度增大，使大部分细胞壁破坏，多糖溶出量大幅度提高，随之榛子壳多糖的提取率提高。因此，选取超声功率320W较为适宜。

（2）不同料液比榛子壳对多糖提取率的影响。

不同料液比对榛子壳多糖提取率的影响见表9。

表9 不同料液比对榛子壳多糖提取率的影响

由表9可以看出，不同料液比下多糖提取率显著不同，料液比1∶15以上对榛子壳中的多糖提取率有显著提高；而料液比大于1∶20以后，多糖的溶出量曲线趋于平稳，说明多糖的溶出量提高不明显。因此，选取料液比1∶20较为适宜。

（3）不同超声频率对榛子壳多糖提取率的影响。

不同超声频率对榛子壳多糖提取率的影响见表10。

由表10可以看出，不同超声频率下榛子壳多糖提取率显著不同，随超声频率的增加榛子壳多糖提取率逐渐上升，在超声频率为72 Hz时达到最大，之后呈下降趋势。因此，选取超声频率72 Hz较为适宜。

表10 不同超声频率对榛子壳多糖提取率的影响

（4）不同超声时间对多糖提取率的影响。

不同超声时间对多糖提取率的影响见表11。

表11 不同超声时间对多糖提取率的影响

超声时间短时细胞壁未能完全破碎，因此榛子壳多糖的溶出量较低；但是超过20 min后榛子壳多糖提取率曲线趋于平缓，说明此时细胞壁破碎完全，再长的超声处理已没有意义。因此，选取超声时间20min较为适宜。

（5）不同蒸煮时间对榛子壳多糖提取率的影响。

不同蒸煮时间对榛子壳多糖提取率的影响见表12。

表12 不同蒸煮时间对榛子壳多糖提取率的影响

蒸煮时间短，分子间化学键未能完全破坏，因此榛子壳多糖的溶出量较低；但是超过2 h后多糖提取率曲线趋于平缓，说明此时分子作用键较为完全。因此，选取蒸煮时间2 h较为适宜。

（6）不同蒸煮温度对榛子壳多糖提取率的影响。

不同蒸煮温度对榛子壳多糖提取率的影响见表13。

表13 不同蒸煮温度对榛子壳多糖提取率的影响

随着蒸煮温度的升高榛子壳多糖提取率逐渐升高，但是蒸煮温度超过110℃后多糖提取率不再上升。因此，从节能考虑选取蒸煮温度110℃较为适宜。3.2.2超声波法提取榛子壳多糖的条件优化

根据单因素所确定的水平范围，以正交助手IIV3.1作为辅助手段，设计四因素三水平正交试验。

超声法提取多糖的正交试验直观分析见表14。

表14 超声法提取多糖的正交试验直观分析

由表14比较A'，B'，C'，D'4个因素中R'值的大小，可以看出A'>C'>B'>D'，即料液比为最重要因素，其次为蒸煮时间和超声时间，最后为蒸煮温度。

超声法提取多糖的正交试验方差分析见表15。

表15 超声法提取多糖的正交试验方差分析

由表15显示，F'A=15.88>F0.01，F'B=10.86>F0.01，F'C=9.05>F0.01，说明A'因素，B'因素与C'因素差异极显著；F0.01>F'D=6.32>F0.05，说明D'因素差异显著。

超声法提取多糖的直观因素分析见图2。

图2 超声法提取多糖的直观因素分析

由图2可以看出，超声波法对多糖提取的最佳工艺条件为A'2B'2C'2D'2，即料液比1∶20，超声时间20min，蒸煮时间2 h，蒸煮温度100℃。

以最佳组合参数为标准，即料液比1∶20，超声时间20 min，蒸煮时间2 h，蒸煮温度100℃，进行3次验证试验，通过DNS法检测计算得到多糖提取率的平均值为16.88%。

4 结论

试验对榛子壳多糖的提取工艺进行了研究，探讨了不同蒸煮温度、蒸煮时间，以及不同料液比条件下对榛子壳多糖提取率的影响。通过试验，确定了多糖提取率为优化指标时的最佳提取工艺为蒸煮温度100℃，料液比1∶15，蒸煮时间1.5 h，多糖提取率为8.52%。

建立超声波辅助提取与压蒸煮技术相结合的木聚糖提取新工艺，通过试验进行工艺参数的优化，确定了最佳工艺为超声功率320 W，超声频率72 Hz，料液比1∶20，超声时间20 min，蒸煮时间2 h，蒸煮温度100℃，榛子壳多糖提取率达到16.88%。由此证明，超声波辅助提取榛子壳多糖的方法效果显著。

[1]郑玲利，李燕，黄玲，等.枸杞多糖的微波提取及抗氧化性分析[J].解放军药学学报，2016，32（1）：1-9.

[2]姚磊.大豆抗氧化多糖制备表征及对辐射诱导氧化应激抑制作用[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014.

[3]王金华，杜超，梁晨，等.贵长猕猴桃多糖提取工艺及体外抗氧化功能[J].食品科学，2016，37（20）：19-23.

[4]陈莉.茯苓多糖提取工艺的优化及开发利用研究[D].贵阳：贵州大学，2007.

[5]王丽波，程龙，徐雅琴，等.南瓜籽多糖热水提取工艺优化及其抗氧化活性[J].农业工程学报，2016，32（9）：284-290.

[6]刘洋，殷璐，龚桂萍，等.黑果枸杞叶多糖LRLP3的结构、抗氧化活性及免疫活性[J].高等学校化学学报，2016，37（2）：261-268.

[7]董成国.辣木籽水溶性多糖的分离纯化、结构表征及其抗氧化活性研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.

[8]张曜武.红松松塔多糖膜分离制备工艺及其活性研究[D].青岛：青岛科技大学，2013.

[9]马艺丹，刘红，马思聪，等.神秘果种子多糖的响应面优化提取及其抗氧化活性研究[J].食品工业科技，2016，37（10）：289-302.

[10]赵丹丹，陈盛余，凌绍明，等.荔枝壳多糖的超声波提取及其抗氧化活性研究[J].安徽农业科学，2016，44（4）：123-125.◇

Study on Extraction Technology of Hazelnut Shell Polysaccharide

CHENMingxing1，CHEN Dongmei2，LIJing1
（1.Heilongjiang State Farn Science Technology Vocational College，Harbin，Heilongjiang 150431，China；2.Sanya Aviation&Tourism College，Sanya，Hainan 572000，China）

This article takes hazelnut shell as raw material to study the optimization of polysaccharide extracting technology of hazelnut shell.Themethod of hotwater extraction is discussed，and during the hazelnut shell extraction process，the influence of different extraction temperature，extraction times and different solid to liquid ratio for polysaccharide extraction rate is studied.By orthogonal test，the hazelnut shell polysaccharide extraction process which take polysaccharide extraction yield as the optimizing index could be determined：the extraction temperature is 100℃，thematerial-water ratio is 1∶15 and the extraction time is 1.5 h.By DNSmethod，the extraction rate of polysaccharide is 8.52%.The hazelnut shell polysaccharide extraction processwhich is optimized by ultrasonic assisted extraction as the optimizing could be determined：the ultrasonic power is 320 W，the ultrasonic frequency is 72 Hz，thematerial-water ratio is 1∶20，the ultrasonic time is 20min，the cooking time is 2 h and the cooking temperature is100℃.After optimization，the extraction rate can be up to 16.88%by DNSmethod.

hazelnut shell；polysaccharide；extract；ultrasonic

TS264.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.034

1671-9646（2017）06b-0017-04

2017-05-22

陈明星（1983—），男，本科，讲师，研究方向为食品科学。