馬永強(qiáng)，張 靜，王 鑫，高 爽

(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，哈爾濱150076)

甜玉米，又稱(chēng)蔬菜玉米，是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的主要蔬菜之一.因其具有豐富的營(yíng)養(yǎng)、甜、鮮、脆、嫩的特色而深受各階層消費(fèi)者青睞[1].與普通玉米相比，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，含人體必需的氨基酸和蛋白質(zhì)、糖和多種維生素.據(jù)悉，經(jīng)常食用甜玉米能降低膽固醇，防止動(dòng)脈硬化，預(yù)防胃腸癌癥及糖尿病和膽石癥等[2]，具有多種醫(yī)療保健功效，是一種較為理想的營(yíng)養(yǎng)平衡食品[3－4].

多糖是由多個(gè)單糖分子縮合、失水而成，是一類(lèi)分子機(jī)構(gòu)復(fù)雜且龐大的糖類(lèi)物質(zhì).在自然界分布極廣，廣泛存在于動(dòng)物、植物、微生物中.大部分多糖都具有一定的生物活性，如抗腫瘤作用、調(diào)節(jié)免疫作用、抗病毒作用、抗凝血作用、抗氧化衰老作用、降血糖血脂作用等.抗凝血即可抑制凝血酶作用的內(nèi)源性或服用的物質(zhì).用于防治血管內(nèi)栓塞或血栓形成的疾病，預(yù)防中風(fēng)或其他血栓性疾病.

傳統(tǒng)多糖提取方法包括水提，有機(jī)溶劑浸提等，但是提取時(shí)間長(zhǎng)，成本高、效率低，而酶法提取是近幾年來(lái)用于天然植物分離提取的新興的一項(xiàng)生物技術(shù).選用恰當(dāng)?shù)拿?，可以破壞植物組織，加速有效成分的釋放，從而增加提取率[5].因此，本文先確定果膠酶、纖維素酶和木瓜蛋白酶提取甜玉米芯多糖的最佳條件，再著重研究三種酶添加順序?qū)Χ嗵堑寐实挠绊?，進(jìn)而提高多糖得率.

1 材料與方法

甜玉米芯 哈爾濱賓縣;纖維素酶(5 000 U/g)、果膠酶(10 000 U/g)、木瓜蛋白酶(100 000 U/g)寧夏和氏壁生物有限公司;重蒸酚天津福德士科技有限公司;98%硫酸、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?

2 甜玉米芯多糖的提取及測(cè)定方法

2.1 多糖的提取工藝流程

甜玉米芯→粉碎→脫脂→提取→離心→上清液→濃縮→醇沉→洗滌沉淀→60℃真空干燥→甜玉米芯粗多糖

2.2 多糖含量的測(cè)定

采用苯酚－硫酸法測(cè)定多糖質(zhì)量濃度[6]，以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn).

準(zhǔn)確稱(chēng)取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品l.0 mg于容量瓶中，定容至100 mL.分別吸取 0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于試管中，定容至2.0 mL，分別加入6%苯酚溶液1.0 mL 及濃硫酸 5.0 mL，靜置 10 min，搖勻，室溫放置20 min，于490 nm測(cè)其吸光值.空白溶液以2.0 mL蒸餾水按以上步驟同樣操作.吸光值為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn).

其中:C為測(cè)量質(zhì)量濃度，mg/mL;N為稀釋倍數(shù);V為提取液體積，mL;M為原料干重，g;0.91為多糖校正系數(shù).

2.3 單一酶的單因素試驗(yàn)

取5.000 0g處理好的甜玉米芯5份，分別加入不同量的酶(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)和不同體積(50、75、100 、125 、150 mL)、不同pH 值(4、5、6、7、8)的檸檬酸―磷酸氫二鈉緩沖溶液，在不同溫度(40、45、50、55、60 ℃)下酶解一定時(shí)間(1.0 、1.5 、2.0 、2.5 、3.0 h).按照 2.2 方法測(cè)定多糖含量.以多糖得率為指標(biāo)，分別研究果膠酶、纖維素酶和木瓜蛋白酶提取甜玉米芯多糖的最佳條件.

2.4 復(fù)合酶添加方式對(duì)多糖得率的影響

采用復(fù)合酶法(纖維素酶、果膠酶和木瓜蛋白酶)提取甜玉米芯中多糖，采用兩種添加方式，同步添加法:是將三種酶同時(shí)加入;分步添加法:A→B→C、A→C→B、B→A→C、B→C→A、C→A→B、C→B→A.(注:A為木瓜蛋白酶;B為纖維素酶;C為果膠酶)

3 結(jié)果與分析

3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

在216 nm下測(cè)得GSH標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，如圖1，吸光度與葡萄糖質(zhì)量濃度之間的回歸方程為:y=0.015 2x－0.021 1，R2=0.994 4，回歸方程線(xiàn)性顯著，該方程的有效線(xiàn)性范圍為0～40 μg/mL.

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

3.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

3.2.1 溫度對(duì)甜玉米芯多糖提取的影響

溫度對(duì)多糖的提取有一定影響，如圖2所示.隨著溫度的上升，三種酶多糖得率都呈上升趨勢(shì)，在50℃達(dá)到最大值，此時(shí)，木瓜蛋白酶法提取多糖得率為30.40%，纖維素酶法提取多糖得率為21.32%，果膠酶法提取多糖得率為26.45%.這應(yīng)該是因?yàn)闇囟壬撸肿訜徇\(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，溶解速度變快.之后，隨著溫度的升高，得率逐漸下降，是因?yàn)楦邷厥固欠纸?，糖苷鍵被破壞[7].

3.2.2 酶解時(shí)間對(duì)甜玉米芯多糖提取的影響

由圖3可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，三種酶的多糖得率都先增加，在1.5 h處達(dá)到最大值.此時(shí)，木瓜蛋白酶法提取多糖得率為28.03%，纖維素酶法提取多糖得率為24.09%，果膠酶法提取多糖得率為21.85%.之后，糖的得率逐漸下降，果膠酶法提取多糖下降速度最快，可能是因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，甜玉米芯中的多糖被降解遭到破壞.

圖2 溫度對(duì)甜玉米芯多糖得率的影響

圖3 時(shí)間對(duì)甜玉米芯多糖得率的影響

3.2.3 pH值對(duì)甜玉米芯多糖提取的影響

pH值是影響酶活的主要因素之一.如圖4所示，隨著pH值的增加，多糖的得率隨之增加，在最適pH值處達(dá)到高峰.木瓜蛋白酶的最適pH值是7，多糖得率為37.31%.纖維素酶的最適pH值是7，多糖得率為28.63%.果膠酶的最適pH值是5，多糖得率為30.40%.過(guò)高或過(guò)低的pH值都會(huì)影響酶活性，極酸或極堿還會(huì)引起多糖中的糖苷鍵斷裂，使糖的的結(jié)構(gòu)遭到破壞[8].

圖4 pH值對(duì)甜玉米芯多糖得率的影響

3.2.4 酶添加量對(duì)甜玉米芯多糖提取的影響

在圖5中，隨著酶添加量的增加，多糖得率先增加然后下降.木瓜蛋白酶的最佳添加量為2%，多糖得率為22.63%.纖維素酶的最佳添加量為1.5%，多糖得率為22.51%.果膠酶的最佳添加量為1%，多糖得率為25.99%.當(dāng)添加量低于2%時(shí)，反應(yīng)比較劇烈，反應(yīng)速度取決于酶質(zhì)量濃度，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到飽和時(shí)，底物質(zhì)量濃度降低，酶對(duì)溶出的多糖也開(kāi)始起作用，從而導(dǎo)致多糖得率下降[9].

圖5 酶添加量對(duì)甜玉米芯多糖得率的影響

3.2.5 料液比對(duì)甜玉米芯多糖提取的影響

由圖6可以看出，當(dāng)料液比是1∶15時(shí)多糖的得率最高.當(dāng)料液比小于1∶10時(shí)，隨著料液比的增加，多糖得率也增加，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)奶岣吡弦罕瓤梢源龠M(jìn)提取過(guò)程中提取液的流動(dòng)翻滾從而促進(jìn)多糖物質(zhì)在提取液中釋放，提高玉米芯的多糖得率.當(dāng)料液比大于1∶10時(shí)，多糖得率會(huì)逐漸下降[10].

圖6 料液比對(duì)甜玉米芯多糖得率的影響

3.2.6 單酶提取甜玉米芯多糖試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)，可以得到三種酶的最佳作用條件.如表1所示，可以看出果膠酶對(duì)甜玉米芯多糖的提取效果最好，纖維素酶次之，最后是木瓜蛋白酶.

表1 單酶最佳作用條件

3.3 酶法提取甜玉米芯多糖試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，分步加酶法提取甜玉米芯多糖的效果優(yōu)于同步加酶法.可能是因?yàn)榉植郊用阜ㄊ窃诟髯悦傅淖罴褩l件下進(jìn)行酶解反應(yīng)，使三種酶都充分發(fā)揮自己的酶解作用[11].且先加木瓜蛋白酶，再加果膠酶，最后加纖維素酶酶，多糖的得率最高，為 42.37%.

表2 酶添加方式對(duì)甜玉米芯多糖得率的結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

分別采用單酶法和復(fù)合酶法提取甜玉米芯中的多糖，研究了三種酶同步加入和分步加入對(duì)甜玉米芯多糖得率的影響.結(jié)果表明，復(fù)合酶法提取多糖比單酶法提取多糖得率高的多，而且優(yōu)于傳統(tǒng)水提法[7].另外，分步加酶法中，先加木瓜蛋白酶，然后加果膠酶，最后加纖維素酶，對(duì)甜玉米芯中多糖的提取效果最好，得率為42.37%.

[1]徐淑芬.淺談甜玉米芯的綜合利用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，21(17):174－175.

[2]鄭錦榮，韓福光，李智軍.國(guó)內(nèi)外甜玉米產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，10(專(zhuān)刊):35－38.

[3]MAKHLOUF J，ZEE J，T REM BLAY N，et al.Some nutritional characteristics of beans，sweet corn and peas(raw，canned and frozen)produced in the province of Quebec[J].Food Research International，1995，28(3):253－ 259.

[4]滕海濤，趙久然，李 勇，等.甜糯玉米采收后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化的研究[J].作物雜志，2007(2):36－37.

[5]傅博強(qiáng)，謝明勇，周 鵬，等.纖維素酶法提取茶多糖[J].無(wú)錫輕工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，21(4):362－366.

[6]夏 緯，呂 慶，張文清.大孔樹(shù)脂脫色桑葉多糖的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(2):141－143.

[7]張靜文，方幼蘭，林 曦.仙人掌多糖的分離純化與化學(xué)結(jié)構(gòu)分析[J].食品工業(yè)科技，2010，31(3):242－244.

[8]程 偉，秦俊哲，杜軍國(guó)，等.桑黃多糖超聲波協(xié)同纖維素酶法提取的工藝優(yōu)化[J].現(xiàn)代食品科技，2012，28(6):662－666.

[9]石 奇.復(fù)合酶法提取大棗多糖的研究[D].西安:西北大學(xué)，200.

[10]刁文超，王 然，王鳳舞，等.超聲波協(xié)同復(fù)合酶法提取南瓜多糖工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué)，2012，33(18):14－20.

[11]王 艷，聶志勇，賀 瑛，等.超聲波協(xié)同復(fù)合酶法提取姬松茸多糖[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，2009，21:866－870.