檸檬酸提取法中液料比對海帶多糖提取率的影響及其保濕性研究

李琪，王琤韡

(江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,南昌 330013)

海帶，又名昆布，是一種大型可食用藻。海帶含有豐富的礦物質(zhì)和一定含量的蛋白質(zhì)，是一種理想的海洋食品。海帶多糖因其具有降血脂、降血壓、改善腎功能等藥用價值，常作為飼料添加劑應(yīng)用于動物生產(chǎn)當(dāng)中，取得的效果也較為可觀。海帶多糖的提取是一項程序復(fù)雜，成本高的技術(shù)。使用各種方法以最大限度地提取海帶中的粗多糖，增加動物生產(chǎn)方面的效益，具有極大的意義?，F(xiàn)在常用的海帶多糖提取方法有熱水浸提法、酸提取法、酶提取法、超聲波提取法、微波法等[1]。酸提取法是相對來說成本較低且多糖得率較好的方法。在酸提取法中，適當(dāng)增加液料比，延長浸提時間，提高溫度等都會使多糖提取率增加。本實驗針對液料比這一因素，研究用檸檬酸提取海帶多糖，不同液料比下的海帶多糖得率，并在此基礎(chǔ)上研究粗多糖的保濕性能，以期對畜牧業(yè)的生產(chǎn)實踐提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 試驗材料

干海帶購自江西科技師范大學(xué)附近市場。

1.1.2 試驗試劑

檸檬酸、葡萄糖、無水乙醇、氫氧化鉀、濃硫酸、甘油、硅膠干燥劑、去離子水，均為國產(chǎn)分析純。

1.1.3 試驗儀器

電子天平（FA-1004），上海力辰邦西儀器科技有限公司；恒溫水浴鍋（SYG-4），上海助藍科技有限公司；高速離心機（HC-2062），安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；移液槍（M-1000），寧波市群安實驗儀器有限公司；鼓風(fēng)恒溫干燥箱（101-2B），唯恒機械設(shè)備有限公司；可見分光光度計（UV-722），上海佑科儀器儀表有限公司；予華牌循環(huán)水式真空泵（SHZ-DⅢ），長沙明杰儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 葡萄糖標準曲線的繪制

將100mg葡萄糖置于1L容量瓶中定容，配制濃度為100mg/L的標準葡萄糖溶液，分別取0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL 100mg/L標準葡萄糖溶液于試管中，用蒸餾水將各試管溶液補至1.00mL。然后向各試管中加入1.00mL 5%苯酚溶液、5.00mL濃硫酸溶液，待混勻后靜置5min，沸水浴反應(yīng)15min，冷卻后在490nm下測量各試管中溶液的吸光值。

測得吸光值后，以每組葡萄糖的質(zhì)量濃度為橫坐標，相應(yīng)的OD值為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線。

1.2.2 海帶多糖提取工藝流程

參考盧茳虹[2]等研究所得試驗方法進行海帶粗多糖的提取，將干海帶粉碎，檸檬酸溶液（pH=2）與海帶粉末以液料比（mL/g）為25:1、30:1、35:1、40:1、45:1分別在100℃水浴浸取，浸提液經(jīng)6層紗布過濾后進行5000r/min離心10min，得上清液，并將其用氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH為中性，濃縮。在4℃靜置8h進行3次醇沉（乙醇最終濃度為80%），醇沉后經(jīng)抽濾得到沉淀物，用無水乙醇洗滌脫水，經(jīng)干燥箱烘干得到海帶粗多糖。

1.2.3 保濕性實驗

取0.5000g在液料比為40:1(mL/g)條件下提取的海帶粗多糖樣品和同等質(zhì)量的甘油，分別置于兩個小燒杯中，各加入3倍樣品質(zhì)量的去離子水，輕輕晃動燒杯，使多糖將去離子水充分吸收，將小燒杯放入裝有硅膠干燥劑的大燒杯中，用保鮮膜封口。于室溫下放置，測量含水樣品的初始重量，并在2、4、8、12、24、36 h后測量樣品質(zhì)量。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 提取率

利用苯酚-硫酸法，將烘干后的粗多糖用蒸餾水進行溶解，并稀釋一定倍數(shù)，在490nm下測量獲得吸光度，將吸光度數(shù)值代入葡萄糖標準曲線得到多糖含量，再利用以下公式進行提取率的計算。

提取率=浸提液中多糖含量/所用干海帶粉末的質(zhì)量×100%

1.3.2 保濕性

在各時間段測量樣品質(zhì)量，各時間段的樣品重量與含水樣品的初始重量的比值即保濕率。保濕能力按照如下公式計算：

保濕率=Wn/W0×100%

其中：Wn——不同時間段樣品的重量；W0——含水樣品的初始重量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel對所有數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同液料比的多糖得率

在不同的液料比的浸提條件下，海帶多糖的提取率見表1，海帶多糖的提取變化見圖1。觀察圖1可知，隨著液料比的增加，多糖的提取率關(guān)于液料比的曲線呈先上升后下降的趨勢，海帶多糖的提取率在液料比（mL/g）為40:1時以54.94%達到最高，液料比（mL/g）為45:1是多糖得率為39.21%，低于前一數(shù)值，由此表明，用于提取海帶多糖的液料比（mL/g）最好條件是40:1。

表1 海帶多糖的提取率

圖1 檸檬酸不同液料比浸提的海帶多糖得率

2.2 海帶多糖的保濕性

隨著時間的增加，海帶粗多糖的保濕率總體呈現(xiàn)較為緩慢的下降趨勢（見圖2）。甘油也是如此，海帶粗多糖的保濕性能與保濕劑甘油的保濕性能相近。

圖2 海帶多糖的保濕性

3 討論

3.1 液料比對海帶多糖提取率的影響

海帶因其具有的各種營養(yǎng)價值成為了生活中極為常見的食品。目前了解的海帶多糖有褐藻糖膠、褐藻膠和褐藻淀粉。其中褐藻膠在海帶中的占比最高，褐藻糖膠占比最少[3]。海帶的降血脂、降血壓、降血糖等功能與海帶中的多糖密切相關(guān)，這使得提取海帶多糖成為研究熱點。在常用的提取方法中，熱水浸提法雖步驟簡單、價格低廉，但所花費的時間很長，且長時間的高溫易導(dǎo)致多糖變性，影響提取效果[4]。酶提取法是目前較為新型的方法，專一且高效，但酶的成本高，僅適用一種酶很難使海帶多糖的細胞壁和細胞膜破裂，多糖不易溶出，技術(shù)不如其他提取方法成熟。超聲波提取法常與其他提取方法一并使用，但其成本通常高昂[5]。微波法易使海帶多糖發(fā)生降解，且微波功率密度越高，其降解作用越強[6]。酸提取法相較于熱水浸提法，海帶多糖的提取率較高。其原理主要是在酸的作用下，海帶細胞的細胞壁破裂，多糖因此溶出。海帶中含有豐富的親水性褐藻酸鈉，若用水提取，提取液常呈凝膠狀，大量多糖仍存于海帶渣中；若用酸提取，褐藻糖膠會在酸性條件下發(fā)生部分水解，多糖易溶出[7]。提取時常用的酸有鹽酸、硫酸和磷酸等，長時間的濃酸條件下，海帶多糖易降解。檸檬酸是一種有機弱酸，使整個提取環(huán)境處于穩(wěn)定的酸性中，可有效地控制多糖水解程度，使殘留在海帶渣中的多糖得以降解；還可降解部分核苷鍵，獲得具有較高活性的小分子物多糖，可在一定程度上提高多糖得率和抗氧化活性[7]。用稀酸提取海帶多糖時，可適當(dāng)增加提取的時間和溫度使得部分糖苷鍵得以斷裂，增加溶出的多糖分子的生物活性。王智榮等[8]通過用檸檬酸提取海帶多糖的實驗表明，影響海帶多糖得率的因素中pH的影響效果最大，液料比其次；而且還表明，當(dāng)提取環(huán)境pH=1.5時，多糖得率較高，可能是因為較低的pH有利于降解海帶多糖的細胞壁，增加多糖的溶出。

本實驗選用檸檬酸溶液（pH=2）提取海帶多糖，探究液料比對多糖得率的影響。結(jié)果顯示海帶多糖的提取率隨液料比的增加呈先增加后減少的趨勢，且液料比（mL/g）為40:1時檸檬酸對海帶多糖的提取率最高。這可能是由于隨著液料比的增大，多糖分子的轉(zhuǎn)移及其滲透擴散的能力不斷增強，多糖得率會隨著液料比不斷增加。但海帶多糖具有一定黏性，液料比過高，多糖溶出能力會受到阻礙，分子滲透擴散作用也受到阻礙，液料比的增大不能使多糖得率提高，且增加后期的處理成本。林國榮[9]等用鹽酸作為提取溶劑，在液料比（mL/g）30:1之前，海帶多糖的提取率增長較快，在這之后增長緩慢，幾乎呈現(xiàn)平穩(wěn)不變的現(xiàn)象，與本實驗結(jié)果相差不大。這可能是因為鹽酸是強酸，實驗所需的酸液含量低，且在長時間的濃酸作用下，多糖的溶出受到影響，提取率增長較為緩慢。

3.2 海帶多糖的保濕性

目前，關(guān)于海帶粗多糖的保濕性能的研究報道較少。海帶多糖在動物生產(chǎn)方面應(yīng)用廣泛，而其優(yōu)良的保濕性可在生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮一定作用。蔡婉靜[10]等人研究乙?；到夂Ф嗵堑谋裥?，多糖樣品的保濕性隨時間呈先快后慢的下降趨勢，且優(yōu)于保濕劑甘油的保濕性。本次粗多糖的保濕性實驗表明，隨著在干燥環(huán)境下放置時間的增加，粗多糖的保濕性能呈逐漸下降的趨勢。保濕性下降的速度持續(xù)緩慢可能是由于干燥劑出現(xiàn)一定程度的變質(zhì)，吸收水分的能力有所下降；也可能是由于粗多糖在實驗的過程中結(jié)構(gòu)受到一定的破壞，影響實驗效果。海帶粗多糖持水能力與甘油相差不大，可作為一種天然保濕劑。

4 總結(jié)

本實驗結(jié)果表明，檸檬酸提取海帶多糖，液料比對多糖的提取率存在一定影響，適當(dāng)增加液料比會使生產(chǎn)率提高。海帶多糖還可作為保濕劑應(yīng)用于科學(xué)研究當(dāng)中。