甘薯多糖的提取工艺研究

王 昊，晏 玉，谢娅鑫，冯迎雪，吕莹莹，叶 萌

(哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)

多糖是在生物体中广泛存在的一种物质，是一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高分子多聚物，它即是生物体内特别重要的生物大分子，也是维持生命活动的基本物质[1].多糖按其来源大致可分为三类：植物多糖、动物多糖和微生物多糖，这三大类当中，从植物中提取的水溶性多糖最为重要.我国多糖资源非常充盈，随着人们的生活水平和保健意识的不断增强，植物中提取的多糖作为一种保健类的食品，产品也异常丰富，这当中特别是来源于中草药的植物多糖，应用历史悠久，具有巨大的开发前景[2].甘薯(学名：Dioscorea esculenta(Lour.) Burkill)又名甜薯，旋花科甘薯属(不是薯蓣科薯蓣属)缠绕草质藤本.甘薯不仅营养丰富，还含有蛋白、多糖、多酚、膳食纤维、维生素和矿物质等多种生物活性物质[3].对甘薯多糖的研究主要以大陆研究居多，这些研究大多为多糖的提取的分离与纯化、组分分析、生物活性等方面.本实验拟以甘薯块根为原料，经过去皮、切片、干燥，粉碎的前处理.采用水提醇沉法提取甘薯多糖，再对其进行脱蛋白等处理，最后得到纯度较高的甘薯多糖.再通过进行单因素试验分析及正交试验对甘薯多糖的提取工艺进行对比研究，确立甘薯多糖的最佳提取工艺，为甘薯多糖的进一步开发与利用提供必要的理论依据.

1 实验材料、试剂及仪器

甘薯：购于菜市场；紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；烘干箱(深圳博造科技有限公司)；高速万能粉碎机(北京市永光明医疗仪器有限公司)；苯酚(天津光复化学试剂厂)；95%乙醇(天津永大化学试剂有限公司)；浓硫酸(西安化学试剂厂)；无水乙醇(天津永大化学试剂有限公司)；丙酮(天津光复化学试剂厂)；正丁醇(天津光复化学试剂厂)；氯仿(天津光复化学试剂厂).

2 实验方法与结果

2.1 标准曲线的绘制

精密吸取标准液2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL置50 mL容量瓶中[4-7]，加水至刻度，摇匀.精密吸取上述各质量浓度的溶液2.0 mL，另吸取蒸馏水2.0 mL作空白对照，置10 mL容量瓶中，分别加入5%苯酚溶液1.0 mL，浓硫酸5.0 mL摇匀，于沸水浴中加热15 min，然后置冷水浴中冷却30 min，定容，随行空白.于490 nm波长测定其吸光度值.以吸光度为纵坐标(Y)，葡萄糖对照品溶液的溶度(mg/ mL)为横坐标(X)进行线性回归数据处理，求得回归方程为Y=12.886X+0.001 5，r=0.999 8，n=6.结果表明在0.009 94～0.059 64 mg/ mL质量浓度范围内呈良好的线性关系.葡萄糖标准曲线如图1所示.

2.2 甘薯多糖含量测定的计算

精密量取本实验提取的甘薯多糖样品4.0 mg，用蒸馏水溶解所取的甘薯多糖标准品，并定容于100 mL容量瓶中，质量浓度为0.04 mg/ mL.用移液管吸取2.0 mL于10 mL容量瓶中，另吸取蒸馏水2.0 mL作空白对照，置10 mL容量瓶中，分别加入5%苯酚溶液1.0 mL，浓硫酸5.0 mL摇匀，于沸水浴中加热15 min，然后置冷水浴中冷却30 min，定容.于490 nm波长测定其吸光度值，由回归方程计算出质量浓度和含甘薯多糖的量以及提取率.

图1 葡萄糖标准曲线

2.3 精密度考察

按上述2.2的方法，于490 nm波长下测定吸光度值，重复测定6次，得出其相对标准偏差结果RSD值为1.264%，说明本实验精密度良好.

2.4 稳定性考察

称取蒸干的甘薯多糖的样品10 mg，加水溶解，定容至100 mL容量瓶中，作为供试品.取供试品溶液适量做稳定性测试，用上述方法进行测定.在5 h内，每隔1 h 测定一次其吸光度.由其数据可以看出在490 nm波长测定多糖含量时，吸光度稳定，RSD为1.794%，说明实验的稳定性良好.

2.5 重复性考察

取上述所制得的供试品溶液做重复性测试，用同种方法进行测定，在其最大吸收波长处测定吸光度值.通过计算相应的含多糖量，再得出在490 nm波长测定多糖含量时，RSD为1.045%，说明实验的重复性良好.

2.6 甘薯多糖的提取

2.6.1 甘薯多糖的提取方法

甘薯预处理：甘薯 → 去皮切片 → 烘干 → 粉碎 → 脱脂 → 甘薯粉末.提取甘薯多糖的具体方案：甘薯粉末→热水浸提 抽滤→滤液→蒸发浓缩至100 mL→浓缩液→Sevage法除蛋白、离心取上清液→多糖溶液→加入95%乙醇，静置，抽滤→沉淀→乙醇，丙酮洗涤、干燥→甘薯多糖.

2.6.2 甘薯多糖提取单因素考察

1)不同提取时间对甘薯多糖提取率的影响

称取20 g/份的甘薯粉末5份进行热水浸提[8-14]，料液比1∶20，温度80 ℃，提取1次，提取时间分别为2、3、4、5、6 h进行提取.依法测定结果，考察提取时间对甘薯多糖提取率的影响.可以得出在料液比1∶20，温度80 ℃，提取1次的条件下，含甘薯多糖的量随提取时间增加呈先升后降的趋势，在提取时间5 h时，提取率达到最大值.因此提取时间为5 h为宜.不同提取时间对甘薯多糖提取率的影响如图2所示.

图2 不同提取时间对甘薯多糖提取率的影响

2)不同提取温度对甘薯多糖提取率的影响

称取20g/份的甘薯粉末5份进行热水浸提，料液比1∶20，提取时间3 h，提取1次，提取温度分别为60、70、80、90、100 ℃进行提取.依法测定结果，考察提取温度对甘薯多糖提取率的影响.在料液比1∶20，提取时间3 h，提取1次的条件下，含甘薯多糖的量随温度升高呈先升后降的趋势，在90 ℃时提取率达到最高，其下降原因可能为多糖在热水中提取时发生水解，也可能是温度过高可导致多糖结构被破坏，影响其生物活性，因此，温度选为90 ℃为宜.不同提取温度对甘薯多糖提取率的影响如图3所示.

图3 不同提取温度对甘薯多糖提取率的影响

3)不同料液比对甘薯多糖提取率的影响

称取20 g/份的甘薯粉末5份进行热水浸提，温度80 ℃，提取时间3 h，提取1次，提取料液比分别为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30，考察提取料液比对甘薯多糖提取率的影响.在温度80 ℃，提取时间3 h，提取1次的条件下，含甘薯多糖的量在料液

比较低时，含甘薯多糖的量随着料液比的增大而增大，通过增加提取液的体积可以增加多糖的溶出量.在料液比1∶15时，甘薯多糖提取率达到最大值，当随着料液比逐渐增多，甘薯多糖开始减小.由于加水量过大稀释了多糖的质量浓度，在一定体积倍数乙醇沉淀的过程中不利于多糖沉淀的析出.因此料液比选1∶15为宜.其结果如图4所示.

图4 不同料液比对甘薯多糖提取率的影响

2.6.3 甘薯多糖提取正交试验与结果

根据单因素试验结果，选择提取时间，提取温度，料液比3个因素的较优水平，按L9(34)设计进行正交试验，得出提取甘薯多糖的最佳工艺条件.正交试验数据与结果分析如表1、2所示.

表1 正交试验设计数据及极差结果

表2 正交试验方差数据分析表

通过正交试验的极差数据分析结果可知：时间因素极差为0.50，温度因素极差为0.08，料液比因素极差为0.01.影响水提醇沉法提取甘薯多糖提取率的诸因素的主次关系依次是提取时间>提取温度>料液比.水提醇沉法提取甘薯多糖的最佳工艺为：A2B2C2，即提取时间为5 h，提取温度为90 ℃，料液比为1∶15(m/V).在此条件下，甘薯多糖提取的提取率最大.

通过正交试验的方差数据分析结果可知：时间因素和温度因素对甘薯多糖提取率的影响极为显著(P<0.01)，料液比因素对甘薯多糖提取率的影响显著(P<0.05).

验证实验数据如表3所示.

表3 验证实验数据结果

由正交试验数据结果可知，在最佳提取工艺条件下，即提取时间为5 h，提取温度为90 ℃，料液比为1∶15时，其提取甘薯多糖提取率的平均值为1.78%.

3 结 语

本次采用水提醇沉法提取甘薯多糖工艺研究的过程中，分别考察了不同提取时间、提取温度、料液比三个因素对甘薯多糖提取的影响.结果表明，提取时间和提取温度对多糖的提取率影响为极显著水平(P<0.01)，其次是料液比为显著水平(P<0.05).其最优化的提取工艺条件是：提取时间为5 h、提取温度为90 ℃、料液比为1∶15(m/V).在该工艺条件下，甘薯多糖的提取率为1.78%.

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