異丙醇-硫酸銨雙水相體系分離甜玉米芯多糖

王 鑫,高 爽,謝靜南,謝褚依依

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150076)

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異丙醇-硫酸銨雙水相體系分離甜玉米芯多糖

王 鑫,高 爽,謝靜南,謝褚依依

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150076)

以甜玉米芯為原料,采用超聲波輔助異丙醇-硫酸銨雙水相體系分離甜玉米芯多糖。對(duì)影響分離甜玉米芯多糖的主要因素:異丙醇體積分?jǐn)?shù)、硫酸銨用量和超聲時(shí)間進(jìn)行單因素研究,以多糖回收率作為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)分析,建立二次回歸模型,優(yōu)化分離條件。結(jié)果表明超聲波輔助雙水相體系分離甜玉米芯多糖的最佳工藝條件為:異丙醇體積分?jǐn)?shù)36%、硫酸銨濃度0.25 g/mL、超聲處理時(shí)間25 min。在最佳的優(yōu)化條件下,甜玉米芯多糖回收率為98.98%。異丙醇-硫酸銨雙水相體系分離甜玉米芯多糖具有較好的脫蛋白和脫色效果,可用于甜玉米芯多糖的分離純化。

超聲波,雙水相,甜玉米芯,多糖

甜玉米是玉米的甜質(zhì)型亞種,是玉米的一個(gè)變種,在西歐國家被消費(fèi)者稱作蔬菜玉米[1]。甜玉米芯中多糖含量較高,甜玉米芯多糖是一類多組分的水溶性多糖,其中包含少量的酸性多糖。多糖具有降血糖、降血脂、抗凝血和抗氧化等對(duì)人體有益的生物活性,可以作為藥物進(jìn)行開發(fā)利用。甜玉米芯經(jīng)過熱水浸提后獲得的多糖含有蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì),所以尋找能將甜玉米芯多糖與雜質(zhì)分離,并且操作簡(jiǎn)便、條件溫和、不破壞多糖結(jié)構(gòu)和生物活性、多糖損失率較低的方法是甜玉米芯多糖應(yīng)用的關(guān)鍵。

雙水相體系萃取技術(shù)(Aqueous Two Phase Extraction,ATPE)是一種高效溫和的生物分離新技術(shù),優(yōu)點(diǎn)是傳質(zhì)和分相速度快,原料成本低,所使用的溶劑無毒或低毒、粘度低、易回收處理,操作簡(jiǎn)便,同時(shí),該體系溫和的環(huán)境也不會(huì)引起生物物質(zhì)的損傷和破壞[2]。近些年來,雙水相萃取技術(shù)發(fā)展很快,產(chǎn)生了許多新型的體系,廣泛應(yīng)用在天然產(chǎn)物,藥物分離、金屬離子分離純化等方面[3]。

過去對(duì)雙水相的研究大多數(shù)局限于聚乙二醇-無機(jī)鹽雙水相體系,但由于高聚物難揮發(fā),粘度大,不利于后續(xù)操作,從而引發(fā)了人們對(duì)親水有機(jī)溶劑-無機(jī)鹽雙水相體系的研究[4-5]。有研究報(bào)道用丙醇-硫酸銨雙水相體系萃取海帶多糖[6]、條斑紫菜黃酮類物質(zhì)[7]、苦蕎麥苗總黃酮[8]、冬瓜籽中抗氧化物質(zhì)[9]等,用乙醇-鹽體系萃取香菇多糖[10]、苦參多糖[11]、螺旋藻多糖[12]、壇紫菜多糖[13]、大吳風(fēng)草總黃酮[14]、丹參丹酚酸B[15]、金銀花黃酮[16]、苧麻綠原酸[17]、苦參生物堿[18]等,用異丙醇-鹽萃取維生素B6[19]、蘇丹紅[20]、鎳[21]等,而國內(nèi)外還沒有關(guān)于異丙醇-鹽萃取多糖的研究,因此本實(shí)驗(yàn)采用異丙醇-硫酸銨雙水相體系萃取分離甜玉米芯多糖,通過響應(yīng)曲面得到萃取分離的最優(yōu)條件,以獲得具有較高純度和生物活性的甜玉米芯多糖,為甜玉米芯資源的開發(fā)利用提供進(jìn)一步可參考的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜玉米芯(脆王) 昊偉集團(tuán)有限公司;牛血清白蛋白 北京賽因坦科技有限公司;考馬斯亮藍(lán) 上海如吉生物科技發(fā)展有限公司;正己烷、硫酸、苯酚、無水乙醇、磷酸、異丙醇、硫酸銨 天津渤?；す煞萦邢薰尽?/p>

FW177型中草藥粉粹機(jī)、DK-98-11A型電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司;202型常壓恒溫烘箱 吳江歐博電熱設(shè)備有限公司;TG328A型分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;81-2型恒溫磁力攪拌器 上?？h曹行無線電元件廠;TDL-5-A型飛鴿牌低速大容量離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;MD200-3型電子天平 上海光正醫(yī)療儀器有限公司;SHB-ⅢA型循環(huán)水式多用真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;TU-1900型雙光束紫外可見分光光度計(jì) 上海奧析科學(xué)儀器有限公司;BILON-1000CT超聲波提取儀 上海比朗儀器制造有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 多糖含量測(cè)定 采用苯酚-硫酸法[22]。

1.2.2 蛋白含量測(cè)定 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定用Bradford法。

1.2.2.1 牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 準(zhǔn)確稱取100 mg牛血清蛋白,蒸餾水定容至100 mL,配置成1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)蛋白液。準(zhǔn)確稱取考馬斯亮藍(lán)G-250 100 mg,加入50 mL 95%乙醇和100 mL 85%磷酸溶液,蒸餾水定容至1000 mL,配制成考馬斯亮藍(lán)溶液[23]。分別在試管中加入牛血清白蛋白溶液0、25、50、75、100 μL,用蒸餾水補(bǔ)足到100 μL,加入5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液,混合均勻,靜置5 min,然后在595 nm波長(zhǎng)下測(cè)定各管的吸光值。以蛋白質(zhì)濃度為橫坐標(biāo),吸光值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到蛋白質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。

1.2.2.2 樣品蛋白質(zhì)含量的測(cè)定 取樣品溶液0.2 mL,加蒸餾水定容至1 mL,加入5 mL考馬斯亮藍(lán)G-250溶液,搖勻后靜置5 min,595 nm下測(cè)定吸光度。根據(jù)蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)方程計(jì)算樣品中蛋白質(zhì)含量。

1.2.3 異丙醇-硫酸銨雙水相相圖繪制 精確量取5 mL 40%的異丙醇溶液于50 mL錐形瓶中,置于電子天平上,加入50%(NH4)2SO4溶液,搖勻,燒杯中溶液變混濁時(shí)停止加入(NH4)2SO4溶液,記錄加入(NH4)2SO4溶液的質(zhì)量,再加入水使燒杯中溶液由混濁變澄清,記錄加入水的質(zhì)量,繼續(xù)加入(NH4)2SO4溶液,使溶液再次混濁,反復(fù)重復(fù)上述操作。根據(jù)公式(1)和(2)計(jì)算達(dá)到成相點(diǎn)時(shí)溶液中和(NH4)2SO4和異丙醇的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),得到異丙醇/(NH4)2SO4雙水相體系的相圖。

式(1)

式(2)

式中:X:在某成相點(diǎn)時(shí)硫酸銨占總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),%;Y:在某成相點(diǎn)時(shí)異丙醇占總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),%;N:在某成相點(diǎn)時(shí)硫酸銨在雙水相中的總量,g;C:在某成相點(diǎn)時(shí)異丙醇在雙水相中的總量,g;W:在某成相點(diǎn)時(shí)水在雙水相中的總量,g 。

以X為橫坐標(biāo),Y為縱坐標(biāo),繪制異丙醇-硫酸銨的雙水相相圖。

1.2.4 甜玉米芯多糖溶液的制備 甜玉米芯經(jīng)烘箱50 ℃干燥,用粉碎機(jī)粉碎,過80目篩,用正己烷脫脂。甜玉米芯在溫度100 ℃、料液比1∶20(g∶mL)、時(shí)間3 h的條件下進(jìn)行熱水浸提,離心,取上清液,得到甜玉米芯粗多糖溶液,于4 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.5 雙水相體系的配制 根據(jù)異丙醇-硫酸銨雙水相相圖,向25 mL比色管中加入一定量的硫酸銨,再加入適量甜玉米芯多糖液,硫酸銨完全溶解后,最后加入異丙醇至20 mL,形成雙水相體系,用超聲波處理一定時(shí)間,于分液漏斗中靜置分層,測(cè)定上下相體積并根據(jù)公式(3)計(jì)算相比(R),取上下相測(cè)定多糖含量。根據(jù)公式(4)和(5)計(jì)算甜玉米芯多糖的分配系數(shù)(K)和回收率(Y)。

式(3)

式(4)

式(5)

式中:R:上下相體積比;Vt:雙水相體系的上相體積,mL;Vb:雙水相體系的下相體積,mL;K:甜玉米芯多糖在雙水相體系中的分配系數(shù);Ct:甜玉米芯多糖在雙水相體系中上相的質(zhì)量濃度,μg/mL;Cb:甜玉米芯多糖在雙水相體系中下相的質(zhì)量濃度,μg/mL;Y:甜玉米芯多糖在下相的收率,%。

1.2.6 單因素實(shí)驗(yàn) 在室溫25 ℃、超聲功率500 W、超聲頻率45 Hz、異丙醇體積分?jǐn)?shù)25%～50%、硫酸銨用量0.175～0.300 g/mL、超聲時(shí)間10～35 min的條件下,研究不同體積分?jǐn)?shù)的異丙醇、硫酸銨用量和超聲時(shí)間對(duì)雙水相萃取的影響。

1.2.7 響應(yīng)曲面優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 采用Design-Expert 7.0軟件,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)Box-Behnken中心組合原理,確定實(shí)驗(yàn)的因素與水平。以多糖回收率為響應(yīng)值,通過響應(yīng)面分析優(yōu)化甜玉米芯多糖萃取條件。

2 結(jié)果與討論

2.1 多糖和蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為:y=0.0146x+0.0021(R2=0.9994;y,吸光值;x,葡萄糖濃度,μg/mL);蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:y=0.1704x-0.0018(R2=0.9994,y,吸光值;x,牛血清白蛋白濃度,mg/mL)。

2.2 異丙醇-硫酸銨雙水相相圖

由圖1可知,異丙醇和硫酸銨在較大質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)都能形成雙水相體系。當(dāng)異丙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比點(diǎn)在相圖左下方時(shí),不能形成雙水相,相圖左下方是均相區(qū);當(dāng)異丙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比點(diǎn)在相圖右上方時(shí),雙水相體系分為上、下兩相,相圖右上方是雙水相區(qū)。因此異丙醇與硫酸銨必須在一定配比下才能形成雙水相。在異丙醇/硫酸銨雙水相體系中上相中主要含有異丙醇,下相中主要含有硫酸銨。

圖1 異丙醇-硫酸銨雙水相相圖Fig.1 Phase diagram of isopropyl alcohol-ammonium sulfate aqueous two-phase

2.3 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 異丙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)雙水相萃取的影響 在室溫25 ℃、硫酸銨用量0.25 g/mL、超聲時(shí)間25 min的條件下,考察異丙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)雙水相萃取甜玉米芯多糖的影響。由表1可知,隨著異丙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,相比R逐漸減小,多糖分配系數(shù)和回收率逐漸增加,而蛋白分配系數(shù)逐漸減少。當(dāng)異丙醇體積分?jǐn)?shù)為35%時(shí),上相呈淡黃色,下相幾乎無色,蛋白分配系數(shù)達(dá)到最小為1.12,多糖分配系數(shù)和回收率達(dá)到最大,分別為49.09%和98.92%,說明色素和蛋白質(zhì)富集在上相,多糖富集在下相,雙水相的分離純化效果最好。多糖在鹽相中的溶解度大于在異丙醇中的溶解度,異丙醇體積分?jǐn)?shù)增加,使雙水相的分相能力下降,伴隨異丙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,相比開始有減小的趨勢(shì),蛋白分配系數(shù)增大,多糖分配系數(shù)和回收率減小。這是由于異丙醇增加到一定濃度時(shí),異丙醇和(NH4)2SO4相互作用力增大,進(jìn)而增大了多糖在雙水相間的傳質(zhì)阻力,使得多糖不易進(jìn)入下相,因此,選擇35%作為雙水相體系的異丙醇體積分?jǐn)?shù)。

表1 異丙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)雙水相萃取的影響
Table 1 Influence of isopropyl alcohol volume fraction on two-phase extraction

異丙醇體積分?jǐn)?shù)(%)相比蛋白分配系數(shù)多糖分配系數(shù)回收率(%)25400163717966330257145233798363518711249099892401351783359978445102192283096655008523021389478

2.3.2 硫酸銨用量對(duì)雙水相萃取的影響 在室溫25 ℃、異丙醇體積分?jǐn)?shù)40%、超聲時(shí)間25 min的條件下,考察硫酸銨用量對(duì)雙水相萃取的影響。由表2可知,當(dāng)固定異丙醇體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí),隨著體系中(NH4)2SO4濃度的增加,上下相的相比逐漸增大,多糖分配系數(shù)和回收率逐漸增加,而蛋白分配系數(shù)逐漸減小。當(dāng)(NH4)2SO4用量為0.25 g/mL時(shí),多糖分配系數(shù)和回收率達(dá)到最大,分別為34.34%和97.93%,并且蛋白分配系數(shù)達(dá)到最小為1.81。隨著(NH4)2SO4用量繼續(xù)增加,多糖分配系數(shù)和回收率逐漸減小,而蛋白分配系數(shù)逐漸增大。因?yàn)?NH4)2SO4濃度增加,相比增加,下相體積增大,對(duì)多糖的濃縮不利,而且(NH4)2SO4濃度過高會(huì)有(NH4)2SO4沉淀析出,抑制了多糖在下相中溶解,不利于多糖在下相富集,所以(NH4)2SO4用量不宜太多,加入過多的(NH4)2SO4反而達(dá)不到分離純化的效果,還會(huì)導(dǎo)致(NH4)2SO4的浪費(fèi)。所以(NH4)2SO4用量為0.25 g/mL比較合適。

表2 硫酸銨用量對(duì)雙水相萃取的影響
Table 2 Influence of ammonium sulfate dosage on two-phase extraction

(NH4)2SO4用量(g/mL)相比蛋白分配系數(shù)多糖分配系數(shù)回收率(%)017512227416529527020013025020749642022513322024449702025013818134349793027514421428529762030014726921769697

2.3.3 超聲時(shí)間對(duì)雙水相萃取的影響 在室溫25 ℃、硫酸銨用量0.175 g/mL、異丙醇體積分?jǐn)?shù)30%的條件下,考察超聲時(shí)間對(duì)雙水相萃取的影響。由表3可知,當(dāng)異丙醇體積分?jǐn)?shù)為30%,硫酸銨用量為0.175 g/mL時(shí),隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),上下相的相比基本沒有變化,多糖分配系數(shù)和回收率逐漸增加,而蛋白分配系數(shù)逐漸減小。當(dāng)超聲時(shí)間為25 min時(shí),蛋白分配系數(shù)達(dá)到最小為1.40,此時(shí)多糖分配系數(shù)和回收率分別為8.46%和95.17%,而在超聲時(shí)間為30 min時(shí),多糖分配系數(shù)和回收率達(dá)到最大,分別為8.96%和95.43%,此時(shí)蛋白分配系數(shù)為1.72,表明超聲時(shí)間25 min蛋白脫除效果最好,超聲時(shí)間30 min多糖回收率95.43%與超聲時(shí)間30 min多糖回收率95.17%的誤差為0.3%,在誤差允許范圍內(nèi)。隨著超聲時(shí)間延長(zhǎng),多糖分配系數(shù)和收率逐漸減小,而蛋白分配系數(shù)逐漸增大。因?yàn)槌晻r(shí)間過長(zhǎng)會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu),所以超聲時(shí)間25 min最佳。

表6 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)
Table 6 Regression equation coefficient significance test

項(xiàng)目系數(shù)估計(jì)自由度標(biāo)準(zhǔn)差平方和F值p值模型98911003461111663<00001x1-01910027030509000002x201210027012197800030x30097100270076130600086x1x201110038004679400259x1x30043100387225E-00312403022x2x3-008810038003152600556x12-1071003748382884<00001x22-034100370478149<00001x32-0046100378813E-00315102584

表3 超聲時(shí)間對(duì)雙水相萃取的影響
Table 3 Influence of ultrasonic time on two-phase extraction

超聲時(shí)間(min)相比蛋白分配系數(shù)多糖分配系數(shù)回收率(%)102452815859348152452666929443202332057939487252331408469517302331728969543352332366329364

2.4 響應(yīng)曲面優(yōu)化雙水相萃取

2.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與方差分析 采用多元回歸分析,擬合二次多項(xiàng)式回歸模型的Box-Behnken設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示:

表4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果
Table 4 Design and results of response surface experiments

實(shí)驗(yàn)號(hào)異丙醇體積分?jǐn)?shù)(%)硫酸銨用量(g·mL-1)超聲時(shí)間(min)多糖回收率(%)10(35)0(025)0(25)988720-1(0225)1(30)985630-1-1(20)98264-1(30)0198135000989361(40)019773701(0275)-198688011986391-10971410-1-10976411-10-197951200098991300098921410-1973815110975916000988617-1109766

超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。利用Design Expert 7.0軟件對(duì)表4數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,獲得超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖的異丙醇體積分?jǐn)?shù)(x1)、硫酸銨用量(x2)和超聲時(shí)間(x3)的二次多項(xiàng)回歸模型方程為:

Y(%)=98.91-0.19x1+0.12x2+0.097x3+0.11x1x2+0.043x1x3-0.088x2x3-1.07x12-0.34x22-0.046x32

注:Y-多糖回收率,%;x1-異丙醇體積分?jǐn)?shù),%;x2-硫酸銨用量,g·mL-1;x3-超聲時(shí)間,min。

從回歸方程的方差分析表5可見,對(duì)于模型來說,F模型=116.63,p模型<0.0001<0.01,表明擬合得到的模型方程極顯著,不同處理間的差異極顯著;F失擬=3.64,p失擬=0.1218,不顯著;模型的決定系數(shù)R2=0.9934,校正決定系數(shù)的變化為0.9849,僅有大約0.078%總變異不能用此模型來解釋,說明該模型擬合程度良好,實(shí)驗(yàn)誤差小,該模型是合適的,可以用此模型分析和預(yù)測(cè)雙水相萃取甜玉米芯多糖的回收率。異丙醇體積分?jǐn)?shù)、硫酸銨用量和超聲時(shí)間三個(gè)因素對(duì)雙水相萃取甜玉米芯多糖的回收率的影響大小次序?yàn)?異丙醇體積分?jǐn)?shù)>硫酸銨用量>超聲時(shí)間。

表5 響應(yīng)面模型方差分析
Table 5 Variance analysis of response surface model

變異源平方和自由度均方和F值p值模型6.1190.68116.63<0.0001失擬項(xiàng)0.03039.950E-0033.640.1218純誤差0.01142.730E-003總和6.1516r=0.9967,R2=0.9934,R2Adj=0.9849

圖2 各因素交互作用對(duì)多糖回收率影響的響應(yīng)面分析Fig.2 Response surface analysis of the effect of process parameters on the yield of polysaccharides

從表6回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知,異丙醇體積分?jǐn)?shù)、硫酸銨用量、超聲時(shí)間、異丙醇體積分?jǐn)?shù)的平方及硫酸銨用量的平方對(duì)多糖回收率的影響極顯著(p<0.01);異丙醇體積分?jǐn)?shù)和硫酸銨用量的交互作用對(duì)多糖回收率的影響顯著(0.010.05)。自變量與響應(yīng)值之間存在顯著的線性關(guān)系,說明該模型可以用于超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖的理論預(yù)測(cè)。

2.4.2 各因素交互作用的分析與優(yōu)化 考察各因素交互作用對(duì)甜玉米芯多糖回收率的影響,進(jìn)行等高線圖和響應(yīng)曲面圖的繪制,結(jié)果如圖2所示。

從圖2的響應(yīng)面圖可知,隨著各兩因素的增大,多糖回收率逐漸升高,當(dāng)各兩因素增大到一定程度時(shí),多糖回收率達(dá)到最大值,伴隨各兩因素繼續(xù)增加,多糖回收率逐漸降低。圖2的等高線圖說明,異丙醇體積分?jǐn)?shù)與硫酸銨用量的交互作用影響較大,硫酸銨用量與超聲時(shí)間的交互作用影響次之,異丙醇體積分?jǐn)?shù)與超聲時(shí)間的交互作用影響最小。

通過Design-Expert 7.0軟件分析可知超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖的最優(yōu)工藝條件為:異丙醇體積分?jǐn)?shù)36.8%、硫酸銨用量0.2496 g/mL、超聲時(shí)間24.81 min。在此最優(yōu)條件下預(yù)測(cè)得到的甜玉米芯多糖回收率為98.70%。根據(jù)實(shí)際操作條件,進(jìn)一步優(yōu)化超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖的工藝條件,即:異丙醇體積分?jǐn)?shù)36%、硫酸銨用量0.25 g/mL、超聲時(shí)間25 min。在此條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),實(shí)際多糖回收率為98.89%?；貧w方程所得的預(yù)測(cè)值98.91%與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)值98.89%的誤差為0.2%,在誤差允許范圍內(nèi),說明回歸方程能較真實(shí)地反映各篩選因素對(duì)甜玉米芯多糖回收率的影響,證明應(yīng)用響應(yīng)曲面法確定的回歸模型較可靠,響應(yīng)面優(yōu)化的超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖工藝條件可以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

3 結(jié)論

以甜玉米(脆王)的廢棄物甜玉米芯為主要原料,通過單因素及Box-Benhnken中心組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,建立二次回歸模型。確定超聲波輔助雙水相萃取甜玉米芯多糖的最佳工藝條件為異丙醇體積分?jǐn)?shù)36%、硫酸銨用量0.25 g/mL、超聲時(shí)間25 min。在此優(yōu)化條件下甜玉米芯多糖回收率為98.89%。經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明該模型合理可靠,能較好預(yù)測(cè)超聲波輔助異丙醇-硫酸銨雙水相體系分離甜玉米芯多糖的多糖回收率。并且能夠起到較好的脫蛋白和脫色效果。因此,可以利用異丙醇-硫酸銨雙水相體系精制甜玉米芯多糖,大大提高了多糖的純度,具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

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Isolation of polysaccharide from sweet corncob using isopropyl alcohol-ammonium sulfate aqueous two-phase system

WANG Xin,GAO Shuang,XIE Jing-nan,XIE CHU Yi-yi

(Key Laboratory of Food Science and Engineering,School of Food Engineering, Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China)

Isolation of polysaccharides using isopropyl alcohol-ammonium sulfate aqueous two-phase system with ultrasonic-assisted method from sweet corncob. The main factors affecting the separation of polysaccharides from sweet corncobs were researched such as:isopropyl alcohol volume fraction,the concentration of ammonium sulfate,ultrasonic time. The response surface was designed and quadratic regression model was established with polysaccharides recovery as response values for optimizing the separation conditions. The results showed that the optimum conditions of ultrasonic-assisted isopropyl alcohol-ammonium sulfate aqueous two-phase system were isopropyl alcohol volume fraction,the concentration of ammonium sulfate,ultrasonic time was 36%,0.25 g/mL and 25 min,respectively,the yield of polysaccharides under this condition was up to 98.98%. The separation of sweet corn cobs polysaccharides with isopropyl alcohol ammonium sulfate aqueous two-phase system has a good deproteinization and decolorization effect,thus,it can be used for the isolation and purification of polysaccharides from sweet corncob.

ultrasonic;aqueous two-phase system;sweet corncob;polysaccharides

2016-05-10

王鑫(1984-)，女，在讀博士，講師，研究方向：食品營養(yǎng)與安全、農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏，E-mail:wangxinfood@163.com。

哈爾濱商業(yè)大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目YJSCX2015-392HSD。

TS255.1

B

1002-0306(2016)23-0170-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.024