超声法提取大枣多糖的工艺研究

宋俊梅 方慧 高玉荣

摘 要：目的：利用超声波的热效应、机械效应及空化效应提取大枣多糖并且进行工艺探究.方法：以大枣粉为原料，多糖得率为评价指标，采用单因素试验和L9（33）正交试验考察超声过程中的提取时间、超声功率、料液比、温度对大枣多糖提取效果的影响.结果：大枣多糖最佳的提取工艺条件为：温度70℃，提取时间30min，料液比1：10（g：mL），超声功率40%，该工艺参数下的大枣多糖提取率为4.90%.结论：探索了超声法提取大枣多糖的最佳提取工艺，稳定性良好，为工业化生产提供参考.

关键词：超声波;大枣多糖;单因素试验;正交试验;提取

中图分类号：O426.9  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）10-0015-03

大枣外形呈椭圆形，有香味，口感甜，是具有药食价值的植物.我国的大枣资源相对比较充足[1].大枣中含有多种珍贵的天然产物，如多糖、黄酮类、皂苷类、环磷酸腺苷等[2].大枣多糖具有重要的药理作用，可以广泛地应用于生物医药、保健和功能型食品、化妆品等领域的开发，具有十分广泛的经济前景[3-5].在传统提取中，利用热水浸没大枣粉末通过回流的方式来提取大枣多糖，虽方便操作，但提取时间过于漫长、提取效率不高，不适用于大枣多糖的工业化生产.本实验拟借助超声波的热效应、机械效应及空化效应破坏大枣的细胞壁，增加多糖分子的溶出速度，多糖含量使用硫酸-苯酚法进行测定，为工业化大规模提取大枣多糖提供依据和参考.

1 材料与仪器

1.1 实验材料

1.2 仪器与设备

2 方法与结果

2.1 葡萄糖标准曲线的制备

按照《中国药典》2015版中硫酸-苯酚法，以葡萄糖为对照品进行测定.

用精密天平精确称量葡萄糖10.0mg，定容至10mL.再从中分别移取0.3mL，0.5mL，0.7mL，0.9mL，1.1mL溶液到10mL容量瓶中，用纯化水进行定容，配成以下浓度的葡萄糖溶液：30μg/mL，50μg/mL，70μg/mL，90μg/mL，110μg/mL.取各浓度标准品溶液0.5mL于试管中，加1mL 5%苯酚溶液，摇匀后加5mL浓硫酸溶液[6].快速摇晃后，30℃水浴加热30min，室温下放置10min后于490nm下测吸光度.空白对照中加入与标准品溶液相同量的蒸馏水，不加多糖溶液，重复上述的操作.以葡萄糖浓度为横坐标，A490nm为纵坐标绘制标准曲线，详见图1.所得的方程为A=0.006C-0.0049，R2=0.9987，在30～110μg/mL范围内的浓度与吸光度成正相关.

2.2 大枣总多糖的提取及测定

2.2.1 供试品溶液的制备 称取过80目筛的大枣粉10.0g，置于250mL烧杯中，按所要求的料液比量取对应的蒸馏水，加入烧杯中并不断搅拌使之溶解，设置好超声时间、温度、功率.超声结束后，将烧杯冷却至室温于4000r/min离心5min.量取上清液体积后再将之倒入茄形瓶.调整水浴温度及转速，将上清液浓缩到45mL左右，缓慢加入95%乙醇，搅拌至出现絮状沉淀，25℃下静置数小时，再次离心后弃上清，留多糖沉淀.多糖沉淀置于烘箱中干燥2至3天（烘箱温度不要超过60℃）.将其干燥至恒重后，取样品约10mg，配成0.1mg/mL的溶液.

2.2.2 样品中总多糖的测定 取0.5mL的0.1mg/mL的样品溶液于试管中，按照《中国药典》2015版中硫酸-苯酚法进行紫外测定，计算相应的多糖提取率%.

2.3 单因素实验

2.3.1 提取时间对大枣多糖提取率的影响 称取10g的过筛红枣粉，控制功率为50%，温度为50℃，料液比为1：10.从10-50min中每隔10min设置一个水平，即10min，20min，30min，40min，50min，考察不同提取时间对大枣多糖提取率的影响.由图2可知，随着提取时间的延长，多糖提取率逐渐增加，在提取时间为30min时，提取的多糖含量达到最高.这是因为在提取的开始阶段，多糖在两相中含量有着明显的差异，较大的含量差可以促进多糖的提取.当提取时间超过30min时，多糖提取率明显降低.所以提取时间以30min为宜.

2.3.2 超声功率对大枣多糖提取率的影响 称取10g的过筛红枣粉，控制温度为50℃，料液比1：10，温度为30min.因本实验所用的超声清洗器功率可调范围只能从40%开始，超声清洗仪的最高功率为500W，故从40%-80%中每隔10%设置一个水平，考察不同超声功率对大枣多糖提取率的影响.由图3可知，随着超声功率的逐渐增大，提取的多糖含量在明显地下降，功率为40%时多糖提取率最高，可能是超声功率过高对已提取出来的粗多糖造成破坏[7]，又因为本设备最低只能调到40%，故最佳的超声功率是40%.因功率40%所提取的多糖含量明显高于其他功率组，故将功率40%条件进行固定，在后续正交实验中不再考虑.

2.3.3 料液比對大枣多糖提取率的影响 称取10g的过筛红枣粉，控制温度为50℃，功率为40%，提取时间为30min.根据参考文献和实际情况，料液比选择以下五个水平：1：5，1：10，1：15，1：20，1：3.由图4可知，从1：5至1：15，随着料液比的增加，粗多糖提取率明显上升，1：15达到最大;但料液比超过1：15后，粗多糖提取率逐渐下降，故最佳料液比选择为1：15.

2.2.4 温度对大枣多糖提取率的影响 称取10g的过筛红枣粉，固定提取时间为30min，超声功率为40%，料液比为1：15.设置超声提取温度为30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，以红枣溶液实际温度为准，用温度计实时进行测量控制.结果表明，从30℃-60℃，随着提取温度的上升，多糖提取率明显提高.可能是在该温条件下多糖分子运动得快.超过60℃，多糖提取率急剧下降，可能是多糖提取液的温度变高，对提取出来的多糖结构造成了一定的破坏，导致多糖含量下降;且温度升高会导致水分蒸发，减少溶剂，会降低多糖提取率[7].故最佳的温度设置为60℃（图5）.

3 正交试验

3.1 正交试验设计

选定超声功率为40%的前提条件下，结合单因素实验数据及参考文献[8，9]，按照L9（33）正交试验设计表，以多糖提取率为评价指标，对超声提取大枣多糖的提取工艺进行正交试验优化.因素与水平表见表1.

3.2 正交试验结果分析

超声提取大枣多糖的正交试验结果见表2，方差分析见表3.

由表2可知，三个因素对多糖提取率的影响程度是不同的，温度>料液比>提取时间.温度70℃为最佳，其次是温度为60℃，最后是温度50℃.提取时间30min为最佳，其次是提取时间为20min，最后是提取时间40min.料液比为1：10的最佳，其次是料液比为1：20，最后是料液比1：15.这些数据说明了超声提取大枣多糖的最佳组合为温度70℃，时间30min，料液比1：10，超声功率为40%.

3.3 正交试验的验证

经过三组平行实验验证，表明了最佳工艺组合为超声功率40%，温度70℃，提取时间30min，料液比1：10，该条件下的多糖提取率为4.90%.详见表4.

4 结论

本实验通过单因素实验与L9（33）正交试验探索了超声法提取大枣多糖的最佳提取工艺.实验结果表明：超声提取大枣多糖的最佳工艺条件为温度70℃，提取时间30min，料液比1：10，超声功率为40%.在最佳条件下，大枣多糖的平均提取率为4.90%.但本实验未能对大枣多糖的各种提取方法进行比较，也未能对多糖的抗氧化性质进行探究，后期需要进一步探讨.

参考文献：

〔1〕Ji X，Peng Q，Yuan Y，et al. Isolation， structures and bioactivities of the polysaccharides from jujube fruit （Ziziphus jujuba Mill）： A review[J]. Food Chemistry，2017，227：349-357.

〔2〕吴瑞红，陈灵智，张彦，等.大枣多糖的提取及抗氧化活性测试[J].当代化工研究，2017（10）：124-125.

〔3〕巴特.大枣多糖提取纯化工艺研究进展[J].农业科技与装备，2015（11）：52-54.

〔4〕吴国泰，何小飞，牛亭惠，等.大枣的化学成分、药理及应用[J].中国果菜，2016，36（10）：25-28.

〔5〕朱玮，孙兰.大枣多糖氧化活性测试分析[J].现代食品，2019（1）：122-124.

〔6〕魏然，陈义伦，邹辉，等.超声波提取条件对圆铃大枣多糖提取率的影响[J].食品与发酵工业，2013，39（11）：253-257.

〔7〕Gharibzahedi，Taghi S M. Ultrasound-mediated nettle oil nanoemulsions stabilized by purified jujube polysaccharide： Process optimization， microbial evaluation and physicochemical storage stability[J]. Journal of Molecular Liquids，2017，234：240-248.

〔8〕李慧華，余江南，徐希明.苦瓜籽粗多糖的提取工艺及其体外抗氧化活性[J].江苏大学学报（医学版），2018，28（4）：339-344

〔9〕姚瑞祺，高敏.多频超声波辅助提取大枣多糖的工艺研究[J].山西农业科学，2017，45（4）：627-630.