山药黏蛋白提取及其相对分子量的测定

张浩然 周 晓 张振友 尚幸福 魏 芳 陈小全

山东第一医科大学(山东省医学科学院)，山东 泰安 271016

山药又被称薯蓣，是《中华本草》中收载的草药，药用的来源是薯蓣科植物山药干燥根茎，具有滋养强健的功效，临床上可用于治脾胃虚弱、食欲不振等疾病。山药在食品工业上有着广阔的发展前途[1]。现代生物学分析证明，山药显著的特点是黏蛋白含量丰富。黏蛋白是种多糖蛋白的混合物，对防止脂肪在心血管上沉积有显著作用；黏蛋白中的多巴胺，能舒张血管、改善血液循环。国内外对山药黏液蛋白的提取进行了探究，但大都有残留溶剂、提取率低等问题[2-6]。本研究主要探讨山药粘性蛋白的提取工艺及其相对分子量的测定。

本实验设计以山药为原材料，采用最常见的水提醇沉法工艺，采取单因素实验与正交实验相结合的方式，对比了在不同的溶剂、不同料液比、不同提取温度、不同提取时间等单一条件下山药黏蛋白提取率的大小，确定了山药黏蛋白最佳提取的单一因素条件，为提高山药黏蛋白的提取效率提供了科学依据。根据单因素实验结果，设计了一次正交实验，确定山药黏蛋白的最佳提取工艺条件。最后利用山药黏蛋白的最佳提取工艺条件，提取出山药黏蛋白，然后用黏度法测得其分子量。

1 实验部分

1.1 分离蛋白的提取工艺流程及提取工艺最优参数的确定

将山药打成浆，然后用纱布挤压过滤取粘稠白色混合物，把收集的混合物放入玻璃烧杯中进行水煎提取。将上述混合物进行离心分离收集上清，在收集到的上清液中加入异丙醇，有白色絮状沉淀生成。离心分离收集沉淀，将沉淀真空干燥得到山药黏液蛋白。

水提醇沉法： 浸提物料溶液比值、浸提温度、浸提时间等实验因素水平设计见表1。每组实验组合均取山药2 g，采用5 种不同的料液比，不同温度下提取不同时间。然后经5 000 r/min离心分离并收集上清;在上清液中加入3倍体积的异丙醇，连续搅拌30 min，静止过夜后，重复操作上面的离心步骤，收集沉淀。每组实验需要重复做3次，然后依据高低选择最合适的3个实验条件:料液比、浸提温度、浸提时间。

表1 实验因素水平设计表

1.2 黏度法测定黏蛋白相对分子量

分子量是物质非常重要的特征。高聚物的分子量大小不一，大都在103～107之间，即高聚物的分子量是平均分子量。

高聚物稀溶液的流动性与其粘度有关，而溶液的粘度与纯溶剂的粘度之比称之为相对粘度ηr。[η]被称为特性粘度，其值与浓度无关。根据Mark Houwink方程：

可得：

1g[η]=1gK+α1gM

且

通过实验数据作图可得相对分子量。

2 实验结果与讨论

2.1 材料溶液比例对山药粘蛋白产量的影响

图1显示了5种浸出物质溶液的比例对山药粘液蛋白产量的影响。从图中可以看出， 材料与溶液的比例缓慢增加，产量缓慢上升。 当料液比为1∶25 g/mL时，山药粘液蛋白产量最高，但料液比为1∶30 g/mL时，山药粘液蛋白的产量下降，这可能是由于材料溶液比例较高，导致溶液黏度增加，产量下降。 材料与液体的比为1∶25 g/mL是浸出物料与液体的最佳比例。

图1 浸提料液比对山药黏液蛋白得率的影响

2.2 提取温度对山药粘蛋白产量的影响

5种提取温度对山药粘蛋白产量的影响结果如图2所示。从图中可以看出，在45℃时， 山药粘液蛋白含量最高，45℃即为浸提最佳温度。

图2 浸提温度对山药黏液蛋白得率的影响

2.3 提取时间对山药粘蛋白产量的影响

5种提取时间对山药粘蛋白产量影响的结果如图3所示。从图中可以看出，提取效果在2 h前明显增加，2 h以后虽然有增长趋势，但提取效果增加不大。考虑到时间等因素，2 h的提取时间是最佳提取时间。

图3 浸提时间对山药黏液蛋白得率的影响

最终确定水提醇沉法最合适条件为物料溶液比为1∶25g/ml，浸提温度为45℃，浸提时间为2 h。

2.4 山药粘蛋白分子量的测定

作ηSP/c-c及lnηr/ c-c图，并外推到c→0求得截距，以截距除以起始浓度即得[η]，由截距求出[η]。见图4。

图4 ηSP /c-c及lnηr /c-c

3 结 论

通过正交试验得到山药粘蛋白的最佳提取工艺：最合适的物料与溶液比值为1∶25，最合适的实验温度为45℃，最佳浸提时间为2 h。采用黏度法测定山药黏蛋白分子量为2.4×104。从实验过程及结果可知，该方法易于操作,结果可靠、准确。