桑葚多糖純化加工工藝研究及多糖純化前后抗疲勞活性對(duì)比

摘要：桑葚富含維生素、礦物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。通過(guò)對(duì)桑葚的研究和開(kāi)發(fā)，可以將其應(yīng)用于食品、保健品和醫(yī)藥領(lǐng)域，以提高人們的健康和生活質(zhì)量。該研究通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)桑葚多糖純化加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，研究結(jié)果表明，桑葚多糖純化的最佳加工工藝為上樣液濃度20%、洗脫流速2 mL/min、洗脫液體積130 mL、大孔樹(shù)脂H102、上樣液體積80 mL，此時(shí)綜合評(píng)分為76.2分。

關(guān)鍵詞：桑葚；多糖；純化工藝；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TS201.1""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號(hào)：1000-9973（2024）09-0192-04

Study on Purification and Processing Technology of Mulberry Polysaccharides

and Comparison of Anti-Fatigue Activity of Polysaccharides

Before and After Purification

JIA Xin-hui， GUO Tao

（Huanghe S amp; T University， Zhengzhou 450061， China）

Abstract： Mulberrry is rich in vitamins， minerals and antioxidant substances， and has high nutritional value. Through the research and development of mulberry， it can be applied in the fields of food， health care products and medicine to improve people's health and life quality. In this study， the purification and processing technology of mulberry polysaccharides is studied and optimized through single factor test and orthogonal test. The research results show that the optimal processing technology for purifying mulberry polysaccharides is the loading buffer concentration of 20%， the elution flow velocity of 2 mL/min， the eluent volume of 130 mL， the macroporous resin of H102， and the loading buffer volume of 80 mL. At this time， the comprehensive score is 76.2 points.

Key words： mulberry; polysaccharide; purification technology; optimization

收稿日期：2024-02-16

基金項(xiàng)目：河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃（22A890008）

作者簡(jiǎn)介：賈新會(huì)（1985—），女，講師，碩士，研究方向：食品中活性成分及對(duì)人體健康的影響。

桑葚是一種常見(jiàn)的水果，也被稱為桑椹或桑果，是桑樹(shù)的果實(shí)。桑樹(shù)科學(xué)名為Moraceae，屬于桑屬（Morus）[1-2]。桑樹(shù)原產(chǎn)于中國(guó)，被廣泛種植于亞洲、歐洲和北美洲等地區(qū)[3]。桑葚的外觀類似于小型的葡萄，有各種顏色，包括紫色、黑色和紅色[4]。它們通常成熟于夏季和秋季。桑葚酸甜多汁，營(yíng)養(yǎng)豐富，富含維生素C、維生素K和鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5]。

在中國(guó)，桑葚栽培歷史悠久，目前，中國(guó)仍然是全球主要的桑葚產(chǎn)區(qū)之一。桑樹(shù)廣泛分布于中國(guó)各地，尤其是南方地區(qū)，如浙江、福建、廣東和江蘇等省份[6]。桑葚在調(diào)味品中的應(yīng)用較有限，可以將其制成果醬，用于面包、糕點(diǎn)和酸甜菜肴的調(diào)味[7-8]。桑葚醬具有濃郁的桑葚風(fēng)味，酸甜可口，可以為食物增添獨(dú)特的口感和味道。桑葚可以用來(lái)釀造醋，制成桑葚醋，具有獨(dú)特的果味和酸度，用于制作涼拌菜、調(diào)味汁和腌制食品，以增添酸甜味道和提升風(fēng)味。桑葚調(diào)味料也被用于炒菜、烤肉、烹飪醬汁等，能夠賦予食物獨(dú)特的風(fēng)味和顏色[9-10]。

桑葚多糖是指從桑葚中提取得到的一種多糖類化合物，具有一定的生物活性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。桑葚多糖被發(fā)現(xiàn)具有多種生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等作用[11]。許多研究表明，桑葚多糖可以提高機(jī)體的抗氧化能力，減少自由基損傷，有助于預(yù)防慢性疾病的發(fā)生。此外，桑葚多糖還顯示出抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和免疫調(diào)節(jié)的潛力，在癌癥的預(yù)防和治療方面具有一定的前景[12]。桑葚多糖被廣泛應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)保健品的開(kāi)發(fā)，它可以作為功能性食品原料，用于制作保健食品、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑和保健飲品等[13]。桑葚多糖還可以用作食品添加劑，用于改善食品的質(zhì)地、口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[14]。

盡管桑葚多糖的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用目前還處于早期階段，但隨著對(duì)其生物活性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的進(jìn)一步研究，開(kāi)發(fā)出并拓展更多的桑葚產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域。未來(lái)，桑葚多糖可能在食品工業(yè)、醫(yī)藥保健和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并為人們的健康和生活帶來(lái)益處。

桑葚多糖在桑葚中的含量相對(duì)較低，通過(guò)純化加工工藝，可以提高多糖的純度和含量。高純度的桑葚多糖可以增加其生物活性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和功效。桑葚多糖是一種復(fù)雜的多糖類化合物，其中可能含有其他雜質(zhì)和成分。通過(guò)純化加工工藝，可以有效地分離和去除這些雜質(zhì)，提取出多糖成分。純化加工工藝的研究可以實(shí)現(xiàn)桑葚多糖的規(guī)?；a(chǎn)，通過(guò)優(yōu)化工藝流程和設(shè)備，可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，以滿足市場(chǎng)需求。

桑葚多糖純化加工工藝的研究對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、探索新產(chǎn)品、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義，不僅可以提高桑葚多糖的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且可以推動(dòng)桑葚產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并為人們的健康和生活帶來(lái)更多的益處。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

桑葚、濃硫酸、苯酚、無(wú)水乙醚、三氯醋酸、無(wú)水乙醇、H102、H103、HPD300、DM302、S-7、NKA-7、DA201大孔樹(shù)脂、血乳酸、乳酸脫氫酶、考馬斯亮藍(lán)試驗(yàn)試劑盒和純凈水。試驗(yàn)所用的小鼠由西安益豐達(dá)生物科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

紫外分光光度計(jì)、電子分析天平、超聲波儀、超聲電子設(shè)備、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀和低速離心機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 桑葚粗多糖的制備

精確稱取500 g桑葚于60 ℃烘箱中烘干，粉碎過(guò)80目篩，將過(guò)篩的材料放于燒杯中并加入濃度為95%的無(wú)水乙醇浸泡12 h，再收集桑葚渣置于60 ℃烘箱中烘干，按照料液比1∶27 （g/mL）加入純凈水，在72 ℃、320 W的條件下處理25 min，加入濃度為95%的乙醇溶液500 mL，在4 ℃條件下靜置2 h后過(guò)濾，將沉淀物合并冷凍干燥后獲得桑葚粗多糖。

1.3.2 脫色率的測(cè)定

將樣品放在波長(zhǎng)為450 nm的超聲波儀下測(cè)定吸光值，其吸光值為X。

脫色率（%）=（X脫色前－X脫色后）/X脫色前×100%。

1.3.3 蛋白質(zhì)脫除率的測(cè)定

利用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定樣品中的蛋白質(zhì)含量。

1.3.4 多糖回收率

利用苯酚-硫酸法測(cè)定樣品中的多糖含量并計(jì)算多糖回收率。

1.3.5 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)徐輝艷等[15]的試驗(yàn)方法，對(duì)純化前和純化后桑葚多糖樣品的脫色率、蛋白質(zhì)脫除率和回收率進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，即桑葚多糖綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)=0.2×脫色率+0.4×蛋白質(zhì)脫除率+0.4×多糖回收率。

1.3.6 單因素試驗(yàn)

固定上樣液體積為60 mL、上樣液濃度為15 mg/mL、上樣液流速為1 mL/min和洗脫液體積為130 mL，分別研究不同上樣液濃度（5，10，15，20，25 mg/mL）、不同上樣液體積（20，40，60，80，100，120 mL）、不同洗脫流速（0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4 mL/min）、不同洗脫液體積（100，110，120，130，140，150 mL）對(duì)桑葚多糖純化效果的影響。

1.3.7 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以桑葚多糖純化綜合評(píng)價(jià)為參考依據(jù)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平表見(jiàn)表1。

2 結(jié)果和討論

2.1 靜態(tài)吸附-解吸試驗(yàn)結(jié)果

大孔樹(shù)脂是一種用于分離和純化大分子化合物的吸附劑。不同型號(hào)的大孔樹(shù)脂在桑葚粗多糖的純化過(guò)程中可以產(chǎn)生不同的影響。大孔樹(shù)脂通常具有較大的孔徑，使得大分子化合物可以更容易地進(jìn)入和擴(kuò)散到樹(shù)脂內(nèi)部。不同孔徑大小的樹(shù)脂可能會(huì)影響桑葚粗多糖的吸附和解吸速度。大孔樹(shù)脂的表面性質(zhì)可以通過(guò)改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)或功能基團(tuán)來(lái)調(diào)節(jié)。這些表面性質(zhì)可能會(huì)影響樹(shù)脂與桑葚粗多糖之間的相互作用。

由表2可知，不同型號(hào)的大孔樹(shù)脂對(duì)桑葚多糖的脫色率、蛋白質(zhì)脫除率和多糖回收率均存在一定程度的影響。7種型號(hào)的大孔樹(shù)脂相比較后，脫色率大于70%的樹(shù)脂包括 3種，分別是H102、H103和HPD300，脫色率分別為78.2%、73.3%和70.1%；蛋白質(zhì)脫除率較高的3種大孔樹(shù)脂分別為H102、H103和HPD300，脫除率分別為61.5%、55.2%和38.3%；多糖回收率較高的3種大孔樹(shù)脂分別為H102、H103和DA201，回收率分別為86.3%、83.4%和76.4%。7種大孔樹(shù)脂綜合評(píng)分從高到低為H102（78.5分）＞H103（72.5分）＞HPD300（64.5分）＞DA201（63.5分）＞DM302（58.4分）＞NKA-7（52.3分）＞S-7（49.4分）。

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 不同上樣液濃度對(duì)桑葚多糖純化效果的影響

由圖1可知，隨著上樣液濃度不斷增加，蛋白質(zhì)脫除率和脫色率均呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)；桑葚多糖回收率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)上樣液濃度為15 mg/mL時(shí)，多糖回收率最高，為83%，上樣液濃度大于或者小于15 mg/mL，桑葚多糖回收率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。適當(dāng)?shù)纳蠘右簼舛瓤梢愿纳萍兓^(guò)程中目標(biāo)化合物的分離度；過(guò)低的上樣液濃度可能導(dǎo)致目標(biāo)化合物與雜質(zhì)之間的分離，而過(guò)高的上樣液濃度可能使目標(biāo)化合物在吸附劑上過(guò)度聚集，導(dǎo)致分離效果下降。

2.2.2 不同上樣液體積對(duì)桑葚多糖純化效果的影響

由圖2可知，上樣液體積對(duì)多糖回收率、蛋白質(zhì)脫除率和脫色率的影響程度均存在顯著差異，隨著上樣液體積的不斷增加，桑葚多糖回收率先下降后升高再下降，當(dāng)上樣液體積超過(guò)60 mL時(shí)，桑葚多糖回收率快速下降。對(duì)比上樣液體積對(duì)蛋白質(zhì)脫除率和脫色率的影響，發(fā)現(xiàn)上樣液體積的變化對(duì)脫色率的影響程度高于對(duì)蛋白質(zhì)脫除率的影響。當(dāng)上樣液體積為60 mL時(shí)，多糖回收率最高，為80%；適當(dāng)?shù)纳蠘右后w積可以改善純化過(guò)程中的分離效率；較大的上樣液體積有助于更好地?cái)U(kuò)散和均勻分布桑葚多糖分子在吸附劑上的分離效果。上樣液體積還可能影響目標(biāo)化合物與雜質(zhì)之間的分離度；過(guò)小的上樣液體積可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物與雜質(zhì)之間混合，而過(guò)大的上樣液體積會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物在吸附劑上過(guò)度稀釋，進(jìn)而降低分離效果。

2.2.3 不同洗脫流速對(duì)桑葚多糖純化效果的影響

洗脫流速是指在桑葚多糖純化過(guò)程中用于洗脫目標(biāo)化合物的溶劑流動(dòng)速度。不同洗脫流速可以對(duì)桑葚多糖的純化效果產(chǎn)生不同的影響。洗脫流速的選擇可能會(huì)影響目標(biāo)化合物與雜質(zhì)之間的分離度。

由圖3可知，隨著洗脫速度增加，蛋白質(zhì)脫除率和脫色率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，多糖回收率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)洗脫流速為1 mL/min時(shí)，桑葚多糖回收率最高，為80%，之后無(wú)論洗脫流速升高還是降低，桑葚多糖回收率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。隨著洗脫流速的增加，蛋白質(zhì)脫除率和脫色率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明隨著洗脫流速的增加，桑葚多糖純化效果逐漸變差。較低的洗脫流速有助于更徹底地洗脫目標(biāo)化合物，提高分離效果。然而，如果洗脫流速過(guò)低，可能會(huì)導(dǎo)致洗脫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而降低純化效率。較高的洗脫流速可以提高純化速度和效率，洗脫流速快可以迅速移除非目標(biāo)化合物，減少純化時(shí)間，然而，過(guò)高的洗脫流速可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物未完全洗脫或洗脫不完整，影響純化效果。

2.2.4 不同洗脫液體積對(duì)桑葚多糖純化效果的影響

不同洗脫液體積會(huì)對(duì)其純化效果產(chǎn)生影響，較大的洗脫液體積可以提高洗脫過(guò)程中目標(biāo)化合物的溶解度和擴(kuò)散速度，有助于徹底洗脫目標(biāo)化合物，提高純化效果。適當(dāng)?shù)南疵撘后w積可以提高目標(biāo)化合物的回收率。較大的洗脫液體積有助于從吸附劑上有效地洗脫目標(biāo)化合物，并減少目標(biāo)化合物滯留在吸附劑上的可能性。洗脫液體積的選擇可能會(huì)影響目標(biāo)化合物與雜質(zhì)之間的分離度。較大的洗脫液體積有助于更好地?cái)U(kuò)散目標(biāo)化合物和雜質(zhì)，提高分離效果。但是，如果洗脫液體積過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物在洗脫過(guò)程中過(guò)度稀釋，從而降低分離效果。

由圖4可知，隨著洗脫液體積的增加，多糖回收率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)洗脫液體積為130 mL時(shí)，桑葚多糖回收率最高，為83%，當(dāng)洗脫液大于或者小于130 mL時(shí)，桑葚多糖回收率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。隨著洗脫液體積的增加，蛋白質(zhì)脫除率和脫色率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以上樣液濃度（A）、洗脫流速（B）和洗脫液體積（C）作為變量，綜合評(píng)分作為指標(biāo)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，桑葚多糖純化的最佳加工工藝為第13組，加工工藝為上樣液濃度20%、洗脫流速2 mL/min、洗脫液體積130 mL、大孔樹(shù)脂H102、上樣液體積80 mL，此時(shí)綜合評(píng)分為76.2分。利用多元回歸法對(duì)表3中的結(jié)果進(jìn)行擬合，得到二次回歸方程：Y=74.35－0.667A+0.15B+0.023C－0.23AB－0.35AC－0.45BC－3.57A2－2.48B2－1.31C2，并對(duì)其進(jìn)行顯著性分析和方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，擬合回歸方程模型的P值lt;0.000 1，極顯著；失擬項(xiàng)的P值為0.056，不顯著；R2=0.981，說(shuō)明該模型的可靠程度較高；變異系數(shù)為0.006 2，說(shuō)明模型以外的因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較小。

2.4 桑椹多糖純化前后抗疲勞活性比較研究

2.4.1 桑椹抗疲勞活性研究現(xiàn)狀

桑葚多糖是從桑葚中提取的一種生物活性物質(zhì)，一些研究結(jié)果表明，桑葚多糖具有抗疲勞活性，并且在體內(nèi)具有多種益處：桑葚多糖能夠顯著延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)耐力，減輕疲勞程度。

桑葚多糖的抗疲勞活性研究對(duì)于提高人體體力和抵抗疲勞具有重要的意義。在現(xiàn)代社會(huì)，人們的生活節(jié)奏快、壓力大，疲勞成為普遍存在的問(wèn)題。而抗疲勞劑的研發(fā)與應(yīng)用對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量和工作效率具有重要意義。

2.4.2 桑椹多糖純化前后小鼠游泳時(shí)間比較

由表5可知，對(duì)照組小鼠的游泳時(shí)間為11.3 min，純化前桑葚多糖能夠增加小鼠的游泳時(shí)間，小鼠的游泳時(shí)間延長(zhǎng)了4.9 min；純化后的桑葚多糖與對(duì)照組相比較，明顯延長(zhǎng)了小鼠游泳時(shí)間，延長(zhǎng)了8.4 min；說(shuō)明桑葚多糖具有一定的抗疲勞效果，且純化后桑葚多糖的抗疲勞效果更加明顯。動(dòng)物的力竭游泳時(shí)間反映了其運(yùn)動(dòng)耐力，在肌肉快速收縮誘導(dǎo)活性氧的過(guò)程中，NO的水平得到了明顯升高，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)的自由基數(shù)量明顯增加，使得各個(gè)組織、器官供氧不足，從而產(chǎn)生疲勞感。純化后的桑葚多糖含量明顯增多，抗氧化能力得到增強(qiáng)，進(jìn)而提升了動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)耐力。

3 小結(jié)

桑樹(shù)作為一種喬木植物，具有良好的抗旱性和耐寒性，對(duì)土壤和環(huán)境有良好的保護(hù)作用。通過(guò)桑葚產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)，可以推動(dòng)桑樹(shù)的種植和保護(hù)，增加森林覆蓋率，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生物多樣性保護(hù)。桑葚在中國(guó)有著悠久的栽培歷史和傳統(tǒng)的食用、藥用價(jià)值。對(duì)桑葚產(chǎn)業(yè)的研究和開(kāi)發(fā)，可以傳承和保護(hù)傳統(tǒng)文化，挖掘和利用傳統(tǒng)智慧，推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化的傳承和發(fā)展。桑葚產(chǎn)業(yè)的研發(fā)對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、改善人體健康、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和傳承傳統(tǒng)文化具有重要的意義。通過(guò)科學(xué)的研究和創(chuàng)新的實(shí)踐，可以進(jìn)一步挖掘桑葚的潛力，推動(dòng)桑葚產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為社會(huì)和人們的生活帶來(lái)更多的福祉。

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