黑松松针多糖提取工艺研究

方 旭,陈 娟

(烟台南山学院 食品系,山东 烟台 265713)

松针是松树的针形叶,富含多种营养物质和活性成分,目前已被应用到医药、食品、饲料添加剂和化工产品等领域[1-2]。松针中含有一定量的植物多糖。研究表明:植物多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗衰老、抗疲劳、降血糖、抗辐射等生理功能,对人体有特殊的保健功效,越来越受到人们的重视[3-4]。黑松耐海雾、抗海风,广泛分布在我国山东等省市的沿海地带[5]。本研究通过正交试验对黑松松针多糖提取工艺进行优化,以期为更好地研究松针多糖的功能特性和开发利用松针资源提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料:黑松松针,采自烟台南山学院校园;葡萄糖标准品;95%乙醇、石油醚、苯酚、硫酸,均为分析纯。

仪器:722-P数显分光光度计,上海现科分光仪器有限公司;HH-2数显恒温水浴锅,江苏金坛市荣华仪器制造有限公司;9246MBE电热鼓风干燥箱,上海博迅实业有限责任公司;L550低速自动平衡离心机,长沙湘仪离心机仪器有限公司;FA2004电子天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;RE52A旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 提取工艺流程

黑松松针多糖提取工艺流程见图1[6]。

黑松松针→除杂洗净→粉碎→石油醚回流脱脂脱色2 h→烘干→水提→过滤→浓缩→5倍体积95%乙醇沉淀12 h→4000 r/min离心15 min→取沉淀物→55 ℃干燥→多糖粗品

图1黑松松针多糖提取工艺流程

1.2.2 葡萄糖标准曲线的绘制

准确称取经105 ℃干燥至恒重的葡萄糖标准品10 mg，用蒸馏水定容至100 mL，精密量取葡萄糖标准液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分别置于试管中，加蒸馏水补至2.0 mL，各加1.0 mL 5%苯酚溶液，摇匀后再加入5.0 mL浓硫酸混匀，室温放置冷却5 min，沸水浴15 min取出，冷却至室温备

用。以蒸馏水管作为空白对照，在490 nm处测定各浓度标准液的吸光值，以葡萄糖质量浓度为纵坐标、吸光度A为横坐标绘制标准曲线。通过线性回归得到方程为：y=115.76A+1.5601，相关系数R2=0.9992。

1.2.3 黑松松针多糖提取得率的计算

准确称取经55 ℃干燥至恒重的黑松松针多糖粗品2.0 mg，按1.2.2方法处理，用苯酚硫酸法

测定其吸光度，由标准曲线计算出提取多糖的质量，按(1)式计算松针多糖得率。

(1)

1.2.4 单因素实验设计

考察提取温度(60、70、80、90、100 ℃)、提取时间(1、2、3、4、5 h)、液料比(1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶30 g/mL)对黑松松针多糖提取得率的影响。

1.2.5 正交试验设计

在单因素实验基础上,挑选有代表性的因素条件进行正交试验,探讨各因素水平对提取得率的影响及提取的最佳工艺条件。因素水平设计见表1。

表1 正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 提取温度对黑松松针多糖提取得率的影响

提取温度对黑松松针多糖提取得率的影响如图2所示。

图2 黑松松针多糖提取得率随温度变化的曲线

由图2可知,随着温度不断升高,黑松松针多糖化合物的浸出量不断增加。温度低于70 ℃时,多糖提取得率上升缓慢;温度高于70 ℃后,得率迅速上升,在100 ℃时达到最大值。出现这一现象,可能是因为随着提取温度的不断上升,多糖分子的运动速度不断加快,多糖组分在细胞组织中与溶剂之间的传质运动速度也不断加快[7]。另外,温度不断升高可能会使松针细胞壁被破坏的程度加大,使得多糖更容易浸出。因此,初步选取最佳提取温度为100 ℃。

2.1.2 提取时间对黑松松针多糖提取得率的影响

提取时间对黑松松针多糖提取得率的影响如图3所示。

图3 黑松松针多糖提取得率随时间变化的曲线

从图3可以看出,在提取时间为3 h时,黑松松针多糖的提取得率达到最大值。在提取时间未到达3 h之前,多糖得率虽然呈上升趋势,但在1～2 h 时,上升极为缓慢;在2～3 h时,飞速上升。超过3 h后,松针多糖的得率有所下降。原因是随着提取时间的增加,提取液中的多糖浓度不断增加,松针细胞内外部的渗透压在3 h时趋于平衡。如果提取时间太长,多糖在高温作用下发生氧化分解,会使得率降低。因此,初步选取最佳提取时间为3 h。

2.1.3 料液比对黑松松针多糖提取得率的影响

料液比对黑松松针多糖提取得率的影响如图4所示。

图4 黑松松针多糖提取得率随料液比变化的曲线

如图4所示,多糖提取得率起初随着料液比的减小而缓慢上升;当料液比为1 ∶10 g/mL时,多糖的提取得率最高;在料液比小于1 ∶10 g/mL后,多糖的提取得率有所下降。这表明溶剂用量的增加有利于多糖的浸出,当溶剂达到一定用量后,继续增加溶剂的量反而不利于多糖的浸出。同时基于节约能源的角度考虑,初步选取最佳料液比为1 ∶10 g/mL。

2.2 正交试验

正交试验结果见表2。

表2 正交试验结果

由表2可知,RA>RB>RC,所以三个因素对黑松松针多糖提取得率影响的程度依次为提取温度>提取时间>料液比,其中提取温度和提取时间对黑松松针多糖提取得率的影响较大,料液比影响较小。提取黑松松针多糖的最佳工艺方案为A3B3C2,即提取温度100 ℃,提取时间4 h,料液比1 ∶10 g/mL,在此因素水平条件下,黑松松针多糖的得率为2.640%。

3 结论

本研究采用的黑松松针多糖提取方法为溶剂提取法中最常用的水提法。水对松针组织细胞的贯穿能力极强,相对于其他溶剂,它的优势在于提取率相对较高,生产更经济、安全。研究得出影响黑松松针多糖提取得率各因素的主次顺序为提取温度>提取时间>料液比;最佳提取工艺条件为提取温度100 ℃,提取时间4 h,料液比1∶10 g/mL，在此因素水平条件下，黑松松针多糖的得率为2.640%。