真空耦合超声波提取绿豆衣中多糖工艺

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(宿州学院，安徽 宿州 234000)

0 引 言

绿豆( Phaseolus radiatus L.)，属于豆科，别名青小豆、植豆、菉豆等[1]。绿豆原产于中国，栽培史悠久[2]，绿豆不仅营养丰富，而且富含多种生物活性物质，如多肽、生物碱、低聚糖等，具有增强免疫力、抗氧化、降血压和抗肿瘤等药用疗效。绿豆中多糖物质大部分存在于绿豆皮中，而绿豆皮在生产过程中常被当成饲料或废料，造成资源浪费[6]。近年来，超声波、微波和超临界二氧化碳萃取等方法提取植物中活性成分成为研究的热点。试验以绿豆衣为原料，利用真空耦合超声波法提取多糖，在单因素试验基础上进行正交试验，探索提取时间、提取温度、提取功率、料液比和真空度对绿豆衣中多糖提取率的影响，以确定多糖的最佳提取工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿豆衣(购于康美中药城)：将绿豆衣在40℃的烘箱中干燥，用粉碎机粉碎后，过60目筛，得到绿豆衣细粉，密封保存备用。

葡糖糖、浓硫酸(98%)、苯酚(配制好的苯酚溶液置于棕色瓶中避光保存)均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Q-500B中药粉碎机 上海冰都电器有限公司；FA110B电子天平 上海越平科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅 金坛市杰瑞尔电器有限公司；KQ5200DE型超声波 江苏省昆山市超声仪器有限公司；UV-5100H紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵 巩义市予华仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 标准曲线的绘制

采用苯酚硫酸法。准确称取无水葡萄糖25.0 mg，加入蒸馏水定容配成0.01 mg/mL的标准溶液。分别取标准溶液0.1，0.2，0.4， 0.6，0.8，1.0，1.2 mL于试管中，加蒸馏水至2.0 mL，设空白对照。然后加入1 mL 6 %的苯酚溶液，5 mL浓硫酸溶液，静置5 min后沸水浴加热15 min，冷却至室温。在490 nm处测吸光度值，绘制标准曲线，如图1所示。

1.3.2 绿豆衣中多糖的提取与测定

精密称量绿豆衣粉末于圆底烧瓶中，在试验条件下进行真空耦合超声波提取，然后进行真空抽提过滤，最终稀释定容得到多糖提取液，后续方法同1.3.1在490nm测吸光度。

多糖得率=样品溶液中多糖含量×稀释倍数/样品总质量×100 %

1.3.3 单因素试验

精密称取2 g左右(精确到0.0001)粉末状绿豆衣，移取20 ml 70 %(v/v)乙醇于圆底的烧瓶内，探索提取时间(10 min、20 min、30 min、40 min、50 min)、料液比(1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50)、超声功率(80 W，100 W，120 W，140 W，160 W)、温度(40℃、50℃、60℃、70℃、80℃)和真空度(0.015MPa，0.03MPa，0.05MPa，0.07MPa，0.095MPa)对绿豆衣中多糖提取率的影响。

1.3.4 正交试验

在单因素试验基础上，选择温度(A)、真空度(B)、时间(C)、料液比(D)作为正交试验因素，以绿豆衣多糖得率为指标，探索真空耦合超声波提取绿豆衣中多糖的最佳工艺条件，正交试验因素水平表如表1所示。

表1 正交试验因素水平表

图1 葡萄糖标准曲线

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线

如图1所示，横坐标是葡萄糖溶液浓度(mg/mL)，纵坐标是吸光度值。由实验所得葡萄糖标准曲线方程为：y= 12.792x+ 0.051,R2= 0.9922。

2.2 提取时间对绿豆衣中多糖提取率的影响

如图2所示，随着提取时间的增加，绿豆衣中多糖的提取率逐渐，提取液颜色越来越深。这可能是因为随着提取时间的延长，绿豆衣中多糖逐渐溶解，绿豆衣中多糖得率也就越大。在提取时间为50 min时多糖得率最大为1.85%。

图2 提取时间对绿豆衣多糖提取率的影响

图3 提取温度对绿豆衣多糖提取率的影响

2.3 提取温度对绿豆衣中多糖提取率的影响

如图3所示，随着提取温度的增加，绿豆衣中多糖提取率呈逐渐增加趋势，提取液颜色也越来越深。这可能是因为温度能够改变植物体中多糖结构与活性，高温使得多糖更易分解为单糖。试验中最大温度是80℃，此时绿豆衣多糖得率最大为2.85%。

图4 提取功率对绿豆衣多糖提取率的影响

2.4 提取功率对绿豆衣中多糖提取率的影响

如图4所示，随着超声波功率的增加，绿豆衣中多糖的提取率先增加后降低。当超声波功率大于100W时，随着功率的增加，多糖得率明显下降，这可能是因为过高的超声功率对绿豆衣中多糖结构有破坏作用。在超声波功率为100W时，绿豆衣多糖得率有最大值1.75 %。

图5 料液比对绿豆衣多糖提取率的影响

2.5 料液比对绿豆衣中多糖提取率的影响

如图5所示，随着溶剂量的增加，绿豆衣中多糖的提取率反而减小，这可能是因为过多的溶剂会使温度传递较慢，绿豆衣中多糖不易溶解。在料液比为1∶10的时候，绿豆衣多糖提取率有最大值，此时多糖得率为1.35 %。

图6 真空度对绿豆衣多糖提取率的影响

2.6 真空度对绿豆衣中多糖提取率的影响

如图6所示，随着真空度的增加，绿豆衣中多糖提取率明显增加，这可能是因为真空度的增加影响了绿豆衣中多糖的稳定性，使多糖溶解度减小更易溶解出来，而且随着真空度的增加，水的沸点降低，使得多糖更易分解为单糖。真空度越接近于0.1MPa，多糖提取率越大，因为实际实验中真空度很难达到0.1 MPa，所以在真空度为0.095 MPa时绿豆衣多糖有最大提取率1.9 % 。

2.7 正交试验结果

表2 正交试验结果

由正交试验结果如表2所示，四个因素对绿豆衣中多糖得率的影响主次顺序依次为D>B>C>A，即料液比>真空度>时间>温度，比较这四个因素在各条件下的k值大小，得到最佳组合为A2B2C3D1，考虑到超声波功率对绿豆衣中多糖提取影响不是很明显，因此提取功率选择100 W，即绿豆衣中多糖提取的最佳工艺是料液比1∶10、时间50 min、温度70℃、真空度0.07MPa，最佳工艺进行验证，得到绿豆衣中多糖得率为 4.88%。

3 结 论

采用真空耦合超声波法提取绿豆衣中多糖，经过单因素和正交试验，得到多糖提取的最佳工艺为：提取温度为70℃、真空度为0.07 MPa、提取时间50 min、料液比1∶10，超声功率100W。在此提取条件下，绿豆衣中多糖得率为4.88%。真空耦合超声波法提取绿豆衣中多糖不仅效率高而且节约了资源消耗，具有应用价值。