酶协同超声波提取黄秋葵多糖工艺

于满 张仲桓 尹通 李国海 李启龙 吴正凡

摘  要：以黄秋葵粉末为原料，用酶协同超声波的方法对黄秋葵多糖的提取工艺进行优化，通过单因素试验，探究提取温度、提取时间、pH值、酶配比对提取率的影响，得到提取温度40℃、提取时间30min、pH值为5、酶配比（m果：m纤）为1：3时黄秋葵多糖的提取率最高。

关键词：黄秋葵多糖;酶协同超声波;单因素实验;提取

黄秋葵多糖是一种天然抗氧化物质，刘晓霞[1]、任丹丹[2]等研究发现黄秋葵花果胶类多糖有抗疲劳、降血脂糖、抗肿瘤、免疫调节活性的生理功 能和良好的增稠、乳化特性。近年来人们对天然多糖类物质具有众多研究，常见的提取方法有热水提取法、酸提法、碱提法等，但提取率偏低、耗时长。本文采用酶协同超声波提取的方法，针对多糖的分布部位，破坏细胞壁，增加溶剂穿透力，提高提取率和缩短提取时间。并通过正交试验和响应面试验对工艺进行了优化，为黄秋葵多糖的开发利用提供理论支持。

1材料与方法

1.1材料与试剂

黄秋葵多糖粉末、葡萄糖、苯酚、浓硫酸、纤维素酶、果胶酶。

1.2仪器与设备

电子天平 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司

KQ-250DE型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司

旋转蒸发器RE-52AA上海亚荣生化仪器厂

SHZ-Ⅲ型循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂。

1.3单因素实验

1.3.1提取温度对提取率的影响

准确称取2 g黄秋葵粉末，以纯水为提取剂，控制超声功率250W、pH 5.0，控制总酶用量为0.5%，酶配比〔m（果胶酶）：m（纤维素酶）〕为1：3，料液比为1∶30（g/mL）条件下提取40 min，考察不同提取温度（20、30、40、50、60℃）的条件下对黄秋葵多糖得率的影响。

1.3.2提取时间对提取率的影响

确称取2 g黄秋葵粉末，以纯水为提取剂，控制超声功率250W，提取温度40 ℃，pH 5.0，控制总酶用量为0.5%，酶配比〔m（果胶酶）：m（纤维素酶）〕为1：3，料液比为1：30（g/mL）的条件下，考察不同提取时间（20、40、60、80、100min）条件下对黄秋葵多糖提取率的影响。

1.3.3 PH对提取率的影响

准确称取2 g黄秋葵粉末，以纯水为提取剂，控制超声功率250W，提取温度40 ℃，控制总酶用量为0.5%，酶配比〔m（果胶酶）：m（纤维素酶）〕为1：3，料液比为1：30（g/mL）的条件下提取40 min，考察不同pH（2、3、4、5、6）条件下对黄秋葵多糖提取率的影响。

1.3.4酶配比对提取率的影响

准确称取2 g黄秋葵粉末，以纯水为提取剂，控制超声功率250W，提取温度40 ℃，控制体系pH为5.0，控制总酶用量为0.5%，料液比为1：30（g/mL）的条件下提取40min，考察了果胶酶与纤维素酶不同酶配比（3：1、2：1、1：1、1：2、1：3）条件下对黄秋葵多糖提取率的影响。

2结果与分析

2.1提取温度对黄秋葵多糖得率影响

如图1（a）所示，从20℃开始，随温度上升多糖提取率呈现升高状态，到40℃达到最高点，然后开始下降，多糖提取率随温度升高而升高一方面是可能因为随着温度上升，多糖的溶出速率变快;另一方面，随着温度升高，酶的活性也在变强。而达到40℃以后，多糖提取率开始降低，可能是因为温度过高导致酶活性降低，还可能是过高的温度会引起表面张力的降低和空化泡内的蒸汽压力的增加，造成超声波的阻尼，从而使提取率下降。

2.2提取时间对多糖提取率的影响

如图1（b）所示，从20min到30min多糖提取率增长迅速，在30min时达到峰值，然后缓慢下降.可能是因为酶和多糖的反应需要时间，短时间内酶不能与多糖充分地接触和反应，多糖的溶出低，所以提取率不高。而30min以后，酶已经充分发挥了作用，随酶解时间增加，酶活降低，随着时间的延长，超声波对多糖的糖苷键降解程度加大，对多糖造成了破坏，而使提取率降低。

2.3 pH對多糖提取率的影响

如图1（c）所示，黄秋葵多糖的提取率随pH的增加呈现先增加后下降的趋势，原因可能是酶蛋白受酸碱环境的影响，易使酶蛋白结构构象的改变[25]，使酶活力降低。果胶酶的最适pH在2.5-6.0之间，纤维素酶的最适pH在4.5-6.5之间，所以在强酸环境下，酶的活性较低，随着pH上升，多糖提取率升高，pH为5.0时达到最高，随着pH继续升高，酶活力降低，提取率随之下降。

2.4酶配比对多糖提取率的影响

如图1（d）所示，当m纤：m果比例从1：3到1：2时，变化并不明显，从m纤：m果的比例为1：2开始，随着纤维素酶的比例变大，多糖提取率显著提升，在m纤：m果比例为3：1时达到最大。原因可能是纤维素酶和果胶酶对多糖提取都有积极影响，但对于黄秋葵细胞壁的结构而言，纤维素含量多于果胶类物质，纤维素酶作用效果更好，纤维素酶利于将细胞壁中纤维素成分转化的更彻底，所以多糖提取率随纤维素酶的含量提高而提高。但m纤：m果比例达到4：1时，果胶酶的含量过低，不利于转化黄秋葵内的果胶类物质，所以酶配比m纤：m果在3：1时达到最优。

3.结论

通过单因素实验，得到了提取温度、提取时间、pH值、酶配比对黄秋葵多糖提取率的影响，确定了在提取温度40℃、提取时间30min、pH值为5、酶配比（m果：m纤）为1：3时黄秋葵多糖的提取率最高，约为8.51%。本实验为黄秋葵多糖的提取和开发利用提供理论支持。

参考文献

[1]  刘晓霞. 黄秋葵花果胶类多糖的提取工艺及其性质的研究[D]. 浙江大学，2014.

[2]  汪俊军，刘小伟，刘效林，等. 刺梨汁对金地鼠的抗动脉硬化作用 [J] . 中国动脉硬化杂志，2001，9（1）：17-20.

基金项目：大学生创新创业训练计划项目（201910214287）

作者简介：于满（2000—），女，黑龙江省绥化市人，在读本科生，专业为食品科学与工程。