超聲波輔助提取芝麻葉多糖工藝研究

羅建成，李杰，王東

（河南南陽理工學(xué)院生化學(xué)院，河南南陽473004）

超聲波輔助提取芝麻葉多糖工藝研究

羅建成，李杰，王東

（河南南陽理工學(xué)院生化學(xué)院，河南南陽473004）

采用加熱回流提取法和超聲波輔助提取法對(duì)芝麻葉多糖進(jìn)行了提取。確定影響芝麻葉多糖得率的主次因素順序?yàn)榱弦罕?、提取時(shí)間、提取溫度。芝麻葉多糖回流提取工藝條件為：提取溫度90℃，提取時(shí)間120 min，料水比1∶20（g/mL）。在該條件下芝麻葉多糖的提取率為5.89%。而超聲波輔助提取最佳條件是超聲波功率600 W條件下處理時(shí)間30 min，在此條件下芝麻葉多糖提取率可達(dá)到7.56%。

芝麻葉多糖；回流提取；超聲波提取

芝麻葉，即芝麻的葉子。芝麻葉味苦、性平；具有滋養(yǎng)肝、腎、潤(rùn)燥滑腸功能；能治療肝、頭眩、腎虛、病后脫發(fā)、津枯血燥、大便秘結(jié)等［1-2］。芝麻葉盛產(chǎn)于我國(guó)黃淮流域，以河南為最［3］。芝麻葉中活性成分有水溶性多糖、黃酮、蛋白質(zhì)、脂肪、多酚等物質(zhì)。目前，芝麻葉的研究多集中在黃酮類化合物方面［4］，對(duì)芝麻葉多糖提取方法研究報(bào)道少見。植物多糖常見提取方法主要有溶劑提取法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、酶法和超臨界流體萃取法等，為了達(dá)到較好的提取效果，一般要根據(jù)材料不同，選用不同的提取方法。本研究以新鮮的芝麻葉為材料，采用熱回流法、超聲波法輔助提?。?］芝麻葉多糖，對(duì)芝麻葉多糖的提取方法及其最佳提取條件進(jìn)行研究，為芝麻葉多糖工業(yè)化提取提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料

新鮮芝麻葉（產(chǎn)于河南南陽），葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，苯酚（AR），濃硫酸（GR），石油醚（AR），無水乙醇（AR）。

1.2儀器

BS-210S電子天平：北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；SZ-96自動(dòng)純水蒸餾器：上海亞榮生化儀器廠；DHG-9146A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；UV-1100型721分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；FW-100高速萬能粉碎器：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；TDL-40B臺(tái)式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；WD-941 SF數(shù)控超聲波清洗器：北京市六一儀器廠。

1.3方法

1.3.1原料預(yù)處理

取適量芝麻葉用蒸餾水洗凈，自然晾干，再用鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干，用粉碎機(jī)粉碎成粉末，然后過篩（40目），在105℃下進(jìn)行烘干40 min備用。芝麻葉粉在室溫下用石油醚浸泡脫脂15 h以上，干燥后得脫脂樣品。

1.3.2回流提取法［6］

準(zhǔn)確稱取5.0 g經(jīng)預(yù)處理的芝麻葉，加入20倍量的水，搖勻后置于恒溫水浴鍋，于100℃下回流提取2 h，趁熱過濾，冷卻后吸取一定量的提取液，緩緩加入適量95%乙醇醇析，在冰箱中放置12 h，離心取沉淀，60℃真空干燥得芝麻葉粗多糖，然后溶解定容，測(cè)定其吸光度，計(jì)算其提取率。

1.3.3芝麻葉多糖含量和提取率的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法測(cè)定［7］。

1.3.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精密吸取葡萄糖供試液：0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別置于10 mL的刻度試管中，再分別加水補(bǔ)至2.0 mL，加入5%的苯酚溶液1.0 mL，再迅速加入濃硫酸5.0mL，混勻，置于40℃的水浴中加熱30min，取出，于室溫冷卻10 min。以加入葡萄糖供試液0.0 mL組作為空白對(duì)照，于波長(zhǎng)490 nm處測(cè)定吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)，每1毫升溶液中所含的葡萄糖量為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并計(jì)算其回歸方程。所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線以及回歸方程和相關(guān)參數(shù)。

1.3.5提取率的測(cè)定

按照下面的公式計(jì)算出各樣品中多糖的提取率：

式中：25為稀釋倍數(shù)；C為定容后粗多糖提取液濃度，（mg/L）；V為粗多糖提取液的體積，mL；W為芝麻葉的質(zhì)量，g；1 000為g轉(zhuǎn)為mg。

2結(jié)果

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線

回歸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程是：y=0.032 6x-0.009 5，R2= 0.999 4，見圖1。

圖1　葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1Glucose standard curve

2.2芝麻葉多糖回流提取工藝優(yōu)化

2.2.1單因素試驗(yàn)

2.2.1.1提取溫度對(duì)芝麻葉多糖提取率的影響

選擇料液比1∶20（g/mL），分別在60、70、80、90、100℃5個(gè)不同溫度下提取120 min，4 000 r/min條件下離心10 min，測(cè)量上清液體積，吸取上清液10 mL，加入40 mL、95%乙醇靜置10 h，離心，取沉淀干燥，按樣品測(cè)定步驟進(jìn)行，結(jié)果如圖2。

由圖2、表1可見，提取溫度對(duì)多糖提取率有顯著影響，提取溫度為60℃～80℃時(shí)，隨著溫度的升高，芝麻葉多糖得率逐漸增大；提取溫度高于80℃時(shí)，多糖得率的增加量已不顯著，并且趨于平穩(wěn)現(xiàn)象，微微下降；這可能是高溫會(huì)導(dǎo)致多糖降解，長(zhǎng)時(shí)間浸提條件下可能會(huì)影響多糖活性，使多糖得率下降，所以提取溫度不宜過高。

圖2　不同溫度對(duì)提取效果的影響Fig.2The effects of different temperature on the extraction

表1　提取溫度對(duì)提取率影響的方差分析Table 1Extraction temperature influence on the extraction yield of anova table

2.2.1.2提取時(shí)間對(duì)芝麻葉多糖提取率的影響

選擇提取時(shí)間為30、60、90、120、150 min，料液比1∶20（g/mL），提取溫度為80℃，然后4 000 r/min條件下離心10 min，測(cè)量上清液體積，吸取上清液10 mL，加入40 mL 95%乙醇靜置10 h，離心，取沉淀干燥，按樣品測(cè)定步驟進(jìn)行，結(jié)果如圖3。

圖3　不同時(shí)間對(duì)提取效果的影響Fig.3Different time on the extraction effect

表2　提取時(shí)間對(duì)提取率影響的方差分析Table 2Extraction temperature influence on the extraction yield of anova table

由圖3和表2可知提取時(shí)間對(duì)提取率影響顯著，在30 min～120 min芝麻葉多糖得率增加；當(dāng)增大到120 min以后時(shí)，多糖得率趨于平穩(wěn)，說明此時(shí)間段溶液濃度差變小，芝麻葉多糖已經(jīng)基本上達(dá)到溶解平衡狀態(tài)。

2.2.1.3料液比對(duì)芝麻葉多糖提取率的影響

提取溫度為80℃，時(shí)間120 min，料液比分別為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 g/mL，4 000 r/min條件下離心10 min，測(cè)量上清液體積，吸取上清液10 mL，加入40 mL 95%乙醇靜置10 h，離心，取沉淀干燥，按樣品測(cè)定步驟進(jìn)行，結(jié)果如圖4。

圖4　不同料液比對(duì)提取效果的影響Fig.4Different solid-liquid ratio on the extraction effect

表3　料液比對(duì)提取率影響的方差分析表Table 3Solid-liquid ratio on extraction yield of anova table

由圖4可知料液比對(duì)多糖提取極為顯著，在料液比超過1∶20（g/mL），多糖得率增長(zhǎng)很少，而且加水量增加會(huì)大大增加濃縮的負(fù)擔(dān)，能量消耗比較大，因此，料液比以1∶15、1∶20和1∶25進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2.2正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照正交試驗(yàn)法進(jìn)行芝麻葉多糖水提取工藝的優(yōu)化。主要影響因素有：料液比（A）、浸提時(shí)間（B）、浸提溫度（C）。采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，以粗多糖提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)水提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。

表4　芝麻葉多糖提取的正交試驗(yàn)因素水平表Table 4Factors and levels of orthogonal test forpolysaccharides extraction from sesame leaves

表5　芝麻葉多糖提取工藝優(yōu)化的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5Orthogonal experiment result for the extraction of polysaccharides from sesame leaves

從表5可知，3種因素對(duì)芝麻葉中多糖提取的影響程度順序?yàn)锳（料液比）＞C（提取時(shí)間）＞B（提取溫度），料液比對(duì)提取效果影響最大。

表6　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)方差分析表Table 6Orthogonal experimental resultsdata analysis of variance table

由表6可知：3個(gè)因素對(duì)多糖提取的影響只有料液比是顯著的，因此，在進(jìn)行芝麻葉多糖的提取時(shí)，要對(duì)料液比加以嚴(yán)格控制。由表5可確定，最佳的實(shí)驗(yàn)組合為，即最佳工藝條件為：料液比為1∶20（g/mL），提取溫度90℃，提取時(shí)間120 min，此時(shí)多糖的提取率是5.89%。

2.3芝麻葉多糖超聲波輔助提取試驗(yàn)結(jié)果

芝麻葉多糖超聲波輔助提取試驗(yàn)是在水提法最優(yōu)工藝條件的基礎(chǔ)上探討超聲波輔助處理超聲波功率、處理時(shí)間對(duì)提取效果的影響。分別準(zhǔn)確稱取4組，每組4份，每份5.0 g芝麻葉粉末，以水作為提取溶劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如表7。

表7　超聲波功率、處理時(shí)間對(duì)提取效果的影響Table 7Different ultrasonic power processing time measured by the results

表7表明：超聲波輔助提取與加熱回流提取法相比，可以一定程度提高芝麻葉多糖的提取率。隨著超聲波功率增大、處理時(shí)間增長(zhǎng)，芝麻葉多糖得率逐漸增大，但當(dāng)超聲波功率超過600 W，處理時(shí)間超過30 min后芝麻葉多糖得率增加比較緩慢，可能是在這個(gè)條件下能夠提取的多糖大多已經(jīng)溶出，再增大功率、增加處理時(shí)間效果也不太明顯，并且增加了成本。因此綜合時(shí)間、成本等因素，最佳工藝為超聲波功率600 W條件下處理時(shí)間30 min，在此條件下芝麻葉多糖提取率可達(dá)到7.56%。

3結(jié)論

芝麻葉多糖的提取通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定了芝麻葉多糖回流提取工藝條件為：提取溫度90℃，提取時(shí)間120 min，料水比1∶20（g/mL）。在該條件下芝麻葉多糖的提取率為5.89%。而超聲波輔助提取最佳條件是超聲波功率600 W條件下處理時(shí)間30 min，在此條件下芝麻葉多糖提取率可達(dá)到7.56%。

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Study on Sesame Leaves Polysaccharides Extraction with Ultrasonic

LUO Jian-cheng，LI Jie，WANG Dong
（College of Biological and Chemical Engineering of Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004，Henan，China）

Heating reflux extraction methord and ultrasonic assisted extraction methord were adopted to extract sesame leaf polysaccharid.The primary and secondary factor sequence which have influence on the sesame leaf polysaccharid yield were determined as follows：ratio of material to solvent，extraction time，extraction temperature.The reflux extractiontechnology conditions of sesame leaf polysaccharid were such as follows：extraction temperature 90℃，extraction time 120 minutes，retio of material to solvent 1∶20 mL/g，the sesame leaf polysaccharid extraction yield could reach 5.89%under these conditions.The optimum extraction conditions of ultrasonic assisted were ultrasonic processing 30 minutes under 600 W power，the sesame leaf polysaccharid extraction yield could reach 7.56%under these conditions.

sesame leaf polysaccharide；conventional reflux extraction；ultrasonic extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.16.014

2015-01-09

羅建成（1965—），男（漢），副教授，碩士，研究方向：生物技術(shù)。