纖維素酶提取小麥麩皮中總黃酮技術(shù)研究

趙曉春，趙武奇，王鴻雁

(陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062)

纖維素酶提取小麥麩皮中總黃酮技術(shù)研究

趙曉春，趙武奇*，王鴻雁

(陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062)

以小麥麩皮為原料，通過纖維素酶提取法獲取小麥麩皮中的總黃酮，通過蘆?。止夤舛扔?jì)法測定了小麥麩皮中總黃酮的含量，通過單因素實(shí)驗(yàn)和二次旋轉(zhuǎn)分析確定了酶提取工藝的最佳參數(shù)為溫度40℃，加酶量0.30%，提取時(shí)間45min，液料比30∶1，pH5.5，該工藝參數(shù)下得率為0.465%。結(jié)果表明:酶提取法是替代常規(guī)方法的一種有效方法。

纖維素酶，小麥麩皮，總黃酮

Abstract:Taking the wheat bran as the raw material，total flavanone in wheat bran was extracted by using cellulose，the flavanone content was determined through the Rutin－spectrophotometer.The best parameter was obtained through the single factor experiment and two times revolved the analysis.The best parameters were the temperature 40℃，0.30%enzymatic content，time 45min，the ratio of liquid to material 30∶1，pH5.5.Under this craft parameter，extract rate was 0.465%.The results indicated that the enzyme extraction process was effective method to substitute the conventional method.

Key words:cellulase;wheat bran;total flavanone

我國是小麥生產(chǎn)大國，每年僅小麥加工的副產(chǎn)物——麥麩就高達(dá)2000多萬t［1］，國內(nèi)基本上將這些麩皮直接應(yīng)用于飼料及釀造工業(yè)，很少用于深加工和再利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。而麩皮中除含有蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、鐵等營養(yǎng)成分外，還含有黃酮類化合物?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明:小麥黃酮具有降低心肌耗氧量，使冠脈、腦血管流量增加，抗心律失常，軟化血管，降血糖，降血脂，抗氧化，消除機(jī)體內(nèi)自由基抗衰老，增強(qiáng)機(jī)體免疫力的功能［2－3］。提取該有效性成分對(duì)提高麩皮的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用及提高附加值具有重要的意義。植物藥用的有效成分往往被包裹在細(xì)胞壁內(nèi)，酶的作用可使細(xì)胞壁疏松、破裂，減小傳質(zhì)阻力，加速有效成分的釋放，從而提高提取效率［4］。纖維素酶提取總黃酮的工藝研究已有一些報(bào)道［5－8］。有關(guān)麩皮中總黃酮的溶劑浸取工藝研究已有報(bào)道［3］，而酶法提取還未見報(bào)道，本文研究纖維素酶提取麩皮中總黃酮，對(duì)小麥麩皮的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥麩皮 購于陜西省長安縣茅坡村，品種:陜麥150;纖維素酶 活力單位為15000.0U/g，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;無水乙醇 分析純，西安市三浦精細(xì)化工廠;氫氧化鈉 分析純，天津市化學(xué)試劑三廠;檸檬酸、檸檬酸鈉 分析純，天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠;硝酸鋁 分析純，天津市博迪化工有限公司;亞硝酸鈉 分析純，天津市化學(xué)試劑六廠;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

PHS－3C型pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;RE－52旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器 上海安亭實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永鑫實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備廠;SHB－Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;722型可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 精密稱取120℃干燥恒重蘆丁(作黃酮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品)10mg，60%乙醇定容于100mL容量瓶中，搖勻。分別移取蘆丁對(duì)照品溶液0、0.5、1、1.5、2、2.5mL 置于 10mL 容量瓶中，加 5%亞硝酸鈉溶液和10%硝酸鋁溶液各0.3mL，放置6min;加1mol/L的NaOH溶液4.0mL，用60%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻。放置15min，于510nm處測吸光度。以濃度C和吸光度A進(jìn)行線性回歸，得回歸方程C=0.1242A+0.0008，R2=0.9957。

1.2.2 總黃酮的提取工藝流程 準(zhǔn)確量取緩沖液→倒入三角瓶中→置于恒溫水浴箱中→加入纖維素酶→加入小麥麩皮提取總黃酮

1.2.3 麥麩中總黃酮含量測定 取1.2.2項(xiàng)中待測液0.5mL于10mL具塞試管中，以下操作同1.2.1項(xiàng)，在510nm處測定吸光度A。

總黃酮得率(%)=(麥麩中提取總黃酮的質(zhì)量/麥麩的質(zhì)量)×100%

1.2.4 麥麩的酶解實(shí)驗(yàn) 首先做溫度、提取時(shí)間、加酶量、液料比及pH5個(gè)因素的單因素實(shí)驗(yàn)，探討其對(duì)總黃酮得率的影響，根據(jù)單因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行二次正交旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，得出總黃酮提取的最佳工藝條件，正交實(shí)驗(yàn)因素水平見表1。

表1 因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)總黃酮得率的影響

配制緩沖液，調(diào)整pH為5.5，添加0.4%纖維素酶，按20∶1的液料比加入小麥麩皮，酶解溫度分別為40、45、50、55、60℃，酶解 1h。測定總黃酮得率，結(jié)果見圖1。

圖1 溫度對(duì)提取率的影響

纖維素酶的最適溫度在40～60℃之間，當(dāng)酶解溫度較低時(shí)，酶活力低;酶解溫度過高又會(huì)導(dǎo)致酶失活，喪失催化能力。由圖1可知，在50℃時(shí)，得率達(dá)到最大。

2.2 酶解時(shí)間對(duì)總黃酮得率的影響

配制緩沖液，調(diào)整pH為5.5，添加0.4%纖維素酶，按20∶1的液料比加入小麥麩皮，酶解溫度50℃，分別酶解0.5、1、1.5、2、2.5h，測定總黃酮得率，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，隨著酶解時(shí)間的增加，總黃酮得率增大。

2.3 加酶量對(duì)小麥麩皮中總黃酮得率的影響

配制緩沖液，調(diào)整pH為5.5，分別添加纖維素酶0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%，按 20∶1 的液料比加入小麥麩皮，酶解溫度分別為50℃，酶解1h，測定總黃酮得率，結(jié)果如圖3。由圖3可知，加酶量在0.30%～0.50%時(shí)，隨著加酶量的增加，總黃酮的得率提高。當(dāng)加酶量大于0.50%時(shí)，得率反而有下降的趨勢。

圖2 酶解時(shí)間對(duì)提取率的影響

圖3 加酶量對(duì)總黃酮得率的影響

2.4 液料比對(duì)小麥麩皮中總黃酮得率的影響

配制緩沖液，調(diào)整pH為5.5，添加0.4%纖維素酶，液料比分別為 10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1，酶解溫度50℃，酶解1h，測定總黃酮得率，結(jié)果如見圖4。

圖4 液料比對(duì)提取率的影響

由圖4可知，在所選擇的范圍內(nèi)，增大液料比對(duì)提取沒有明顯的促進(jìn)作用，所以，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，液料比以15倍為宜。

2.5 pH對(duì)總黃酮得率的影響

配制緩沖液，pH 分別調(diào)整為 4.0、4.5、5.0、5.5、6.0，添加0.4%纖維素酶，按20∶1的液料比加入小麥麩皮，酶解溫度50℃，分別酶解1h，結(jié)果見圖5。

圖5 pH對(duì)提取率的影響

由圖5可知，pH在4.0～5.5之間時(shí)，得率隨pH的增大而增大，pH大于5.5時(shí)，得率減小。

2.6 酶提取的二次旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

為了獲得提取小麥麩皮中總黃酮的最佳工藝參數(shù)，進(jìn)行二次正交旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)［26］，因素水平見表1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理分別見表2，可以看出最佳工藝參數(shù)為溫度40℃，加酶量0.30%，提取時(shí)間45min，液料比30∶1，pH5.5，該工藝參數(shù)下提出率為0.465%，與模擬結(jié)果誤差不大。以下是剔除不顯著項(xiàng)后，簡化后的回歸方程:Y=0.05575-0.00379x1-0.00279x4+0.00644x1x2

表2 二次旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3 討論

組成植物細(xì)胞壁的構(gòu)架物質(zhì)為纖維素、角質(zhì)等，纖維素對(duì)細(xì)胞外壁起到支撐和保護(hù)作用，而纖維素酶可以水解纖維素，從而破壞植物細(xì)胞壁，有利于活性物質(zhì)的大量溶出［27］。纖維素酶法提取條件溫和，生產(chǎn)安全，質(zhì)量好，能保證黃酮等物質(zhì)的生物活性。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，最終適宜提取的工藝參數(shù)為:溫度40℃，加酶量0.30%，提取時(shí)間 45min，液料比 30∶1，pH5.5，該工藝參數(shù)下提出率為0.465%。纖維素酶提取小麥麩皮中總黃酮的數(shù)學(xué)模型為Y=0.05575-0.00379x1-0.00279x4+0.00644x1x2

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Study on extracting technology of total flavones from bran skin of wheat using cellulase

ZHAO Xiao－chun，ZHAO Wu－qi*，WANG Hong－yan
(College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xi'an 710062，China)

TS210.1

B

1002－0306(2010)08－0265－04

2009－09－01 *通訊聯(lián)系人

趙曉春(1985－)，男，碩士研究生，研究方向:食品特性與加工工程。