玉米芯多糖的提取及其单糖组成的探讨

张静静

（潍坊职业学院 山东潍坊 262737）

自然界里面有着多种多样的多糖，这些多糖有着良好的生物活性，具体包括降低血糖、抗炎、抗肿瘤、抗辐射、增强免疫力等。随着提取技术水平的提升，人们将更多精力放在了玉米芯中多糖成分的提取上。玉米作为世界范围内的大宗粮食作物之一，总耕种面积占据世界农作物种植的第三位，仅在水稻和小麦之下。而我国玉米种植面积也非常广阔，产量能够达到世界的第二位。为更好提升玉米品种的附加值，相关研究人员对玉米芯多糖的提取以及其多糖的单糖组成进行了研究。

1 玉米芯多糖提取

1.1 热水浸提法的提取

1.1.1 实验方法

国内研究学者运用热水浸提法提取玉米芯含有的多糖，主要方法为：将干燥玉米芯进行粉碎，然后运用热水浸提方式浸提，离心取上面清液进行浓缩，之后对浓缩液进行醇沉、离心，再将醇沉物加入水中复溶，以冻融的方式去除杂物。再借助Sevag 方法将其中蛋白去除掉，再次进行离心，获得上面清液，干燥之后获得多糖。

运用此种方法，研究者针对提取影响因素进行了研究。所采用的玉米芯为普通玉米芯，运用日本生产的UV-2401 紫外分光光度计，常熟市衡阳电器厂的DT200 型的电子天平，上海亚荣生化仪器厂的RE-52 C 旋转蒸发器，北京医用离心机厂的LG10 -2.4A 离心机。在此次实验中，也对多糖含量进行了相应的测定。测定多糖含量的方法为苯酚-硫酸法，在这个方法中使用葡萄糖标准物质制作出相应的标准曲线。

1.1.2 提取率影响因素

从实验的结果分析提取次数对于提取率的影响：当料水比是1∶20 的时候，保持浸提的温度为80 ℃，以及2 h 的总浸提时间提取玉米芯中多糖，1 次提取的提取率是10.12 %，2 次提取的提取率是0.78 %，从经济成本以及效能的角度考虑，进行1 次提取即可。

醇沉浓度对提取的影响：此次实验结果表明醇沉操作过程中乙醇浓度升高，也会增加提取率。当醇沉浓度是90 %的时候，可以达到最高的提取率。从综合性的角度考虑，最好要在醇沉度为80 %的时候进行提取。

时间对提取率的影响：实验结果显示，时间逐渐增加，提取率确实有一定变化，先增加后下降，当时间为3 h的时候，达到最大值。研究人员提出这是因为长时间高温，造成糖破坏，提取液颜色也会随着时间的增加，逐渐加深，所以浸提的时间不能太长。并且研究人员注意到，当时间为2 h 的时候，与3 h 的时候相比较，提取率变化不大，因此从多方面考虑，2 h 为最合适的提取时间。

料水比对于提取率的影响：实验结果表明，当料水比从1∶10 增加到1∶30 的过程中，提取率也是先增加，然后下降，处于1∶25 的时候，是提取率最佳的的比率。这是因为溶液质量恒定的条件下，不会产生其他变化，这个溶解度的时候，糖已经被溶解，因此数值变动可能是因为实验的误差所导致。

温度对于提取率的影响：当温度不断增加，提取率也会逐渐上升，当温度是90 ℃的时候，呈现为11.76 %的最大值。研究人员分析原因，温度升高，导致分子运动强化，传质的速率提升，溶解度增加，所以出现这样情况。但是温度达到100 ℃的时候，提取率有回落的现象，分析原因则是高温的时候，部分糖受到破坏。实验中还存在一个问题，因为美拉德效应，当温度变得越高，提取液的颜色也会变得越深，所提取的液体中，色素等一些杂质变多。

正交实验的结果：以上述单因素实验为基础，选择浸提时间、料水比、浸提温度等作为考察因素，进行了正交实验，得到这样的结论：选择的三个影响因素中，温度对于提取率的影响最大，之后则是料水比，最小的则是浸提时间。从而得到理论上最佳的提取条件，温度在90 ℃，料水比是1∶30，浸提的时间保持2.5 h。但是下一步，还需要对提取的工艺程序进行验证。

1.1.3 最佳提取工艺的确定

实验人员为找到最为合适的提取工艺路线，将理论上最佳工艺路线同实验中提取率最高的工艺路线做了对比。理论最佳路线：温度在90 ℃，料水比是1∶30，浸提的时间保持2.5 h；实验最佳路线：温度在90 ℃，料水比是1∶25，浸提的时间保持2.5 h。前者提取率是13.31 %；后者提取率是13.18 %。这个结果可以看出，两个提取率相差并不大，但是想要达到最佳路线并不容易，所以应当选择实验中最佳路线。

1.2 超声波为基础的提取方法

1.2.1 实验方法

选择合适的玉米芯，并洗净烘干，粉碎后用60 目的筛子筛选。选取一定质量玉米芯粉末，重量记为M，然后将其分散到NaOH 的溶液中，运用超声进行提取，离心20 min，4 000 r/min，再添加稀盐酸溶液，将PH 值调和到5。加入体积为其3 倍的无水乙醇，进行一段时间的静置，一般要过夜，之后进行抽滤和水洗，以80 ℃进行烘干，得到木聚糖的粗品，称得重量为m。

配制标准木聚糖标准溶液：选择质量为0.1 g 燕麦木聚糖的标准品放在25 ml 0.5mol/l 硫酸溶液中，并于沸水中进行水解反应2 h，然后进行冷却备用，使用NaOH 溶液调成中性，放入到100 ml 的量瓶中，以去离子水，进行定容，然后摇匀以备用。

计算木聚糖的提取率：选择一定数量的木聚糖粗品，以木聚糖标准溶液的配置方法制作成0.6 mg/ml 溶液，运用DNS 比色法，在480 nm 波长中测量吸光度。木聚糖含量C(%)=Y，*100 /Y。Y 为回归方程测定理论吸光值；Y，为实际测量的吸光值。木聚糖提取率/(%)=m*C*100 /M。

1.2.2 提取率影响因素

总体条件为：超声的功率设定为240 w，温度设定为65 ℃，超声时间为40 min，NaOH 浓度是10 %，固液比20∶1 ml/g。然后改变各个提取条件，分析提取率的影响因素。

液固比对提取率的影响：分别分析不一样固液比对于提取率的影响。液固比提高，提取率先上升，再降低，最后确定出当液固比是20∶1 ml/g 的时候最为合适。

超声功率对于提取率的影响：保持其他条件不变，超声功率从150 w，逐渐增加为280 w，分析最佳提取率是功率是240 w。

温度对提取率的影响：温度从30 ℃，逐渐上升到80 ℃，分析最佳提取率的温度是65 ℃左右。

超声时间对于提取率的影响：实验结果表明，超声时间变长，提取率先增加，随后减少，时间为40 min 时，达到最大的提取率为40 %。实验人员分析原因，短时间的超声，不能更好地对细胞壁进行破坏，因此溶出率比较低；而时间过长，则能提升提取率，但是木聚糖会分解，也会出现杂质，因此时间过长，提取率变低。

碱液浓度对提取率的影响：实验结果表明，在浓度没有达到15 %的时候，浓度增加，提取率也增加；但是超出15 %的时候，浓度增加，提取率降低。分析原因，低浓度范围内，随着碱液浓度增加，能加快细胞壁破坏，有利于木聚糖溶出；而高浓度范围则会提高木聚糖溶解速度，同时高浓度碱性溶液会增强对设备的腐蚀程度。综合考虑，10 %浓度时是最为科学的提取条件。

1.2.3 最佳提取工艺的确定

通过以上实验，得到超声的提取方式下，最佳提取条件为，超声的功率设定为240 w，温度设定为65 ℃，超声时间为40 min，NaOH 浓度是10 %，固液比20∶1 ml/g。

2 玉米芯多糖的单糖组成

运用薄层层析技术方法，确定出浸提提取法下玉米芯多糖中单糖组成成分，包括葡萄糖、树胶醛糖、木糖。

运用薄层层析技术方法分析出水不溶性的玉米木聚糖，单糖组成包括少量阿拉伯糖、葡萄糖、木糖；醇不溶性的玉米芯木聚糖，单糖成分同前者，但是阿拉伯糖含量比较高。

3 小结

研究玉米芯多糖的提取，能够有效拉长与玉米有关的产业链，进而提升玉米资源的综合利用效益：对玉米果穗进行脱粒，剩下部分则是玉米芯，这部分占整个玉米质量的20 %～30 %，它是玉米生产中副产品，但是在农村中被用来当成废料而燃烧掉，综合利用的程度比较低，所以如果能够加强玉米芯多糖的提取的研究，可以进一步提升玉米的综合利用率。