薏米糖蛋白提取工艺的优化

张 怡 祝 鑫

（运城学院生命科学系，山西运城 044000）

薏米糖蛋白提取工艺的优化

张 怡*祝 鑫

（运城学院生命科学系，山西运城 044000）

薏米，俗称“回回米”、“六谷米”等，为禾本科植物薏苡干燥成熟种仁，在我国大部分地区均有种植，有着“世界禾本科植物之王”的美誉。薏米不仅营养丰富，含有人体必需的8种氨基酸，而且其比例接近人体需要，可以作为补充氨基酸的食品。薏米还具有一定的药用价值，在《本草纲目》、《本草经疏》等著作中均有记载。现代研究证明，薏米多糖具有降血糖、提高免疫力、抗肿瘤等作用；薏米酯具有抗肿瘤功效，已经被康莱特公司研制成抗肿瘤的注射液。糖蛋白（Glycoprotein）是由寡糖链与肽链中的一定氨基酸残基以糖苷键共价连接而成，广泛存在于细胞膜、细胞间质、血浆以及黏液中，对人体有特殊保护作用，是一类重要的生理活性物质。目前研究表明，从动、植物中提取的天然糖蛋白具有延缓器官老化、抗氧化、抗肿瘤、降低血糖和血脂等功效。

目前对薏米的研究报道主要集中在薏苡仁酯、多糖、薏苡仁油、饼干、乳饮料等方面，因此本文以薏米为试验材料，研究薏米糖蛋白的最佳提取工艺条件，为后续研究奠定基础。

1 材料与设备

1.1 材料和试剂

薏米，市售。

无水乙醇，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；丙酮、乙醚，均为分析纯，洛阳昊华化学试剂有限公司。

1.2 仪器和设备

HH-4数显恒温水浴锅，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；HH-4数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；TDL6M台式低速离心机，湖南湘立科学仪器有限公司；DZF-6090真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；FW135中药粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司。

2 试验方法

2.1 原材料预处理

薏米，无腐烂生虫现象，烘干，经中药粉碎机粉碎，过100目筛。石油醚脱脂，备用。

2.2 薏米糖蛋白提取工艺流程

薏米粉→水浸提→离心分离→上清液醇析→离心分离→沉淀物加入乙醇→离心分离→沉淀物加入丙酮→离心分离→沉淀物加入乙醚→离心分离→沉淀物干燥→糖蛋白粗品

2.3 薏米糖蛋白提取工艺单因素试验

2.3.1 提取时间对糖蛋白得率的影响

准确称取薏米粉5份，每份5.00 g，分别加入75 mL的蒸馏水，料液比为1∶15（g∶mL），在30℃，提取次数为1次的条件下，分别提取1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，研究不同提取时间对薏米糖蛋白粗品得率的影响。

2.3.2 提取料液比对糖蛋白得率的影响

准确称取薏米粉5份，每份5.00 g，在30℃，提取时间为2 h，提取次数为1次的条件下，分别按照 1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25（g∶mL）的比例添加蒸馏水进行提取，研究不同料液比对薏米糖蛋白粗品得率的影响。

2.3.3 提取次数对糖蛋白得率的影响

准确称取薏米粉5份，每份5.00 g，分别加入75 mL的蒸馏水，料液比为1∶15（g∶mL），在30℃，提取时间为2 h的条件下，分别提取1次、2次、3次、4次、5次，研究不同提取次数对薏米糖蛋白粗品得率的影响。

2.3.4 提取温度对糖蛋白得率的影响

准确称取薏米粉5份，每份5.00 g，分别加入75 mL的蒸馏水，料液比为1∶15（g∶mL），提取时间为2 h，提取次数为1次，分别在温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃的条件下提取，研究不同提取温度对薏米糖蛋白粗品得率的影响。

2.4 薏米糖蛋白提取工艺优化试验

在单因素试验基础上，采用L9（34）正交试验优化薏米糖蛋白的提取工艺，因素水平设计见表1。

表1 薏米糖蛋白水浸提法正交试验因素水平表

2.5 验证试验

用正交试验的最优结果提取薏米糖蛋白，进行5次重复试验，以验证优化提取工艺条件的准确性。

2.6 薏米糖蛋白粗品得率计算方法

3 结果与分析

3.1 薏米糖蛋白提取单因素试验

3.1.1 提取时间对糖蛋白得率的影响

提取时间对糖蛋白得率的影响结果见图1。

图1 提取时间对糖蛋白得率的影响

由图1可知，提取时间越长，薏米糖蛋白粗品的得率越高。当提取时间为2 h时，糖蛋白得率显著高于提取时间为1 h的样品（P＜0.05），当提取时间超过2 h后，随着提取时间的延长，糖蛋白得率仍成上升状态，但增加不明显（P＞0.05）。这可能是由于提取初期糖蛋白分子与水接触充分，易于溶出，糖蛋白提取率增加较快；提取时间越长，水中糖蛋白含量增多，体系浓度增加，糖蛋白分子与水的接触面积减少，溶出速度减慢。也可能是因为薏米粉本身糖蛋白含量较少，2 h即可提取出绝大部分糖蛋白。综上所述，初步确定薏米糖蛋白粗品的最佳提取时间为2 h。

3.1.2 料液比对糖蛋白得率的影响

图2 料液比对糖蛋白得率的影响

由图2可知，提取溶剂的量直接影响糖蛋白粗品的提取率。随着提取溶剂体积的增加，薏米糖蛋白粗品的得率逐渐增加，当料液比为1∶25（g∶mL）时糖蛋白得率较高，这主要是由于料液比越大糖蛋白与水接触越充分，糖蛋白溶出量越多，但料液比大于1∶15（g∶mL）后，糖蛋白粗品得率增幅较小。综合考虑，初步确定提取薏米糖蛋白粗品的最佳料液比为1∶15（g∶mL）。

3.1.3 提取次数对糖蛋白得率的影响

提取次数对糖蛋白得率的影响结果见图3。

图3 提取次数对糖蛋白得率的影响

从图3可以看出，提取次数越多，薏米糖蛋白粗品的得率越高，但差异不显著（P＞0.05），说明提取1次就可充分提取出薏米中的糖蛋白。综合经济因素，薏米糖蛋白粗品的最佳提取次数为1次。

3.1.4 提取温度对糖蛋白得率的影响

提取温度对糖蛋白得率的影响结果见图4。由图4可知，提取温度较低时，随着提取温度的增加，糖蛋白提取率逐渐增加，提取温度为40℃时，薏米糖蛋白粗品得率最高，当提取温度超过40℃时，提取率随温度的增加而降低。这主要是由于温度较低时，提高温度可加快糖蛋白分子的溶解度和运动速度，提取率增加。当温度过高时，薏米中的淀粉开始糊化，使提取液黏稠，影响薏米糖蛋白的溶出，另外高温会引起蛋白质天然结构解体，疏水集团暴露和展开，使蛋白质分子凝固沉淀，从而导致薏米糖蛋白得率减少。因此初步确定薏米糖蛋白的最佳提取温度为40℃。

图4 提取温度对糖蛋白得率的影响

3.2 薏米糖蛋白提取工艺优化

在单因素试验的基础上，用正交试验优化薏米糖蛋白的提取工艺，结果如下页表2所示。由表2可知，提取温度、料液比、提取时间、提取次数均会影响薏米糖蛋白的提取率，主次顺序为D＞A＞B＞C，即提取温度＞物料比＞提取时间＞提取次数。薏米糖蛋白的最优提取工艺参数组合为A3B3C3D2，即提取温度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取时间3 h，提取次数3次，从经济效率考虑，将提取次数修正为1次。本试验中第9组（A3B2C2D1）提取率最高，因此要做验证试验。经验证试验证明两组试验结果差异不显著，而A3B3C3D2提取时间较短，效率高的最优提取工艺为A3B3C3D2。

3.3 验证试验结果

在提取温度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取时间3 h，提取次数1次的条件下，进行了5次重复验证试验，试验结果如下表3。从表3可以看出，重复试验结果较为稳定，薏米糖蛋白粗品的平均得率可达到3.70%，试验结果稳定。

表3 薏米糖蛋白提取工艺条件验证结果

表2 薏米糖蛋白得率正交试验结果

4 结论

提取温度、料液比、提取时间及提取次数均对薏米糖蛋白得率有一定的影响，影响主次因素依次为提取温度、料液比、提取时间、提取次数。薏米糖蛋白提取的最佳工艺为：提取温度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取时间3 h，提取次数1次，此工艺条件下薏米糖蛋白粗品的得率可达到3.70%。

［1］张健.薏米活性多糖提取研究［J］.粮食与油脂，2004（10）:24-25.

［2］周忠宇，吕慧卿，郑丽萍，等.浅析薏米的开发利用价值［J］.杂粮作物，2006，26（1）:58-59.

［3］胡军，金国梁.薏苡仁的营养与药用价值［J］.中国食物与营养，2007（6）:57-58.

［4］庄玮婧.薏米多糖结构与理化性质的研究［D］.福州:福建农林大学，2008.

［5］邢真.薏米中生物活性物质的提取及应用研究［D］.济南:山东轻工业学院，2009.

［6］TAKAHASHI M，KONNO C，HIKINO H.Isolation and hypoglycemicof coixan A，B and C，glycans of Coix lachrymal-jobi var，ma-yuen seeds［J］.Planta medica，1986，53（2）:64-65.

［7］李大鹏.康莱特注射液抗癌作用机理研究进展［J］.中药新药与临床药理，2001，12（2）:122-124.

［8］罗仓学，钱鑫，南学梅.甘薯糖蛋白提取工艺研究［J］.食品工业科技，2007（11）:159-161.

［9］LIM K T，SON YO，LEE J C，et al.Effects of glycoprotein from ulmus davidiana Nakai on hydroxyl radical induced-cytotoxicity，and on activation of nuclear factor-kappa B and an activator protein-1 in cultured mouse primarythymocytes［J］.KorJFood sciBiotechnol，2002，11：172-178.

［10］LEE S J，HEO K S，OH P S，et al.Glycoprotein isolated from Ulmus davidiana Nakai inhibits TPA-induced apoptosis through nuclear factor-kappa B in NIH/3T3 cells［J］. Toxicology Letters，2004，146（2）:159-174.

［11］HEON-YEONG J，KYE-TAEK L.Glycoprotein isolated from Cudrania tricuspidata Bureau inhibits iN0 and COX-2 expression through modulation of NF-kB in LPS-stimulated RAW 26.7 cells［J］.Environmcntal Toxicology and Pharmacology.2009，27：247-252.

［12］胡少华，肖小年，易醒，等.薏苡仁的研究新进展［J］.时珍国医国药，2009，20（5）：1 059-1 060.

［13］郭慧，邓文星，张映.糖蛋白的研究进展［J］.生物技术通报，2009（3）:16-19.

［14］尚宏丽，孟鑫，张挺.薏米蛋白提取及其SDS-PAGE电泳分析［J］.中国农学通报，2012，28（18）:260-265.

［15］王岸娜，孙玉丹，李龙安，等.响应面法优化猕猴桃糖蛋白提取工艺研究［J］.河南农业科学，2012，41（8）: 121-127.

Optimization of extraction process of glycoprotein in coix seed

ZHANG Yi*ZHU Xin
（Department of life science，Yuncheng university，Shanxi Yuncheng 044000，China）

以薏米为原料，通过单因素试验和正交试验优化薏米糖蛋白的提取工艺。试验结果表明，薏米糖蛋白提取的最佳工艺参数为：提取温度40℃，料液比1∶20（g∶mL），提取时间3 h，提取次数1次，此工艺条件下糖蛋白粗品的平均得率可达3.70%。

薏米；糖蛋白；提取；工艺优化

The optimization of extraction process of glycoprotein was studied by single factor test and orthogonal test with coix seed as the material.The result showed that,the optimization of extraction process were extraction time 3 hours,extraction temperature 40℃,liquid-solid ratio 1∶20（g∶mL）,extraction 1 time,the yield of glycoprotein under the condition could reach up to 3.70%.

coix seed；glycoprotein；extraction；orthogonal array design

TS210.1

A

1673-6044（2017）02-0031-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2017.02.010

*张怡，女，1989年出生，2013年毕业于陕西师范大学食品工程与营养科学学院，硕士，助教。

2017-03-15