石月鋒，李亞會(huì)，王 珂

(商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林食品加工系，河南 商丘 476100)

山藥(Chinese Yam)分布于我國(guó)很多地區(qū)，并形成了許多地方品種.惠樓山藥有悠久的種植和食用歷史，在明朝萬(wàn)歷年間曾被列為貢品.河南省商丘市虞城縣店集鄉(xiāng)等12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)121個(gè)行政村(地理坐標(biāo)為東經(jīng)34°08′-34°56′，北緯115°01′-116°59′[1])，以獨(dú)特的水土及氣候條件，成為惠樓山藥的原產(chǎn)地，享譽(yù)省內(nèi)外.惠樓山藥為中國(guó)國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品，其口感好，藥性強(qiáng)，被作為保健品和各種食品供人食用，開(kāi)發(fā)價(jià)值極高[1-2].

作為藥食同源的山藥，主要應(yīng)用于食品、保健品、藥品等行業(yè).它營(yíng)養(yǎng)豐富，含有多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等多種活性成分，其中，多糖被科研界和消費(fèi)者廣泛關(guān)注.山藥多糖具有降血糖、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)抗腫瘤、抗突變和神經(jīng)保護(hù)、抗菌等作用[2-3].快速有效且實(shí)用的提取多糖的方法，是山藥多糖研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題.惠樓山藥本身的功能成分含量豐富[4].本文以惠樓山藥中的多糖成分提取為基本的研究?jī)?nèi)容，為惠樓山藥的開(kāi)發(fā)利用提供簡(jiǎn)單思路.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

惠樓山藥(市購(gòu)).

葡萄糖、苯酚、濃硫酸、乙醚、丙酮、無(wú)水乙醇、氯仿、正丁醇、石油醚等試劑均采用分析純.

1.2 儀器

精密電子天平：梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司.

752型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)：青島聚創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?

恒溫水浴鍋：河南益源儀器有限公司.

純水儀：深圳市宏森環(huán)?？萍加邢薰?

離心機(jī)：湖南赫西儀器裝備有限公司.

粉碎機(jī)：濟(jì)南普萊申機(jī)械設(shè)備有限公司.

水浴鍋：鄭州生化儀器有限公司.

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以惠樓山藥為原料，提取方法：水煮醇沉法提取山藥多糖，苯酚-硫酸法對(duì)惠樓山藥水溶性的粗多糖進(jìn)行測(cè)定.結(jié)合已有的文獻(xiàn)，主要研究乙醇體積、提取溫度、浸提時(shí)間等對(duì)粗多糖提取率的影響.

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線制備

標(biāo)準(zhǔn)曲線制備參考中華人民共和國(guó)出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T-4260-2015《出口植物源食品中粗多糖的測(cè)定 苯酚-硫酸法》.

分別量取40 mg/L葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL，蒸餾水補(bǔ)至2.0 mL，然后加入濃硫酸5.0 mL及濃度6%的1 mL苯酚，搖勻后冷卻，室溫放置 20 min 后，用0.4 mL比色管進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描，掃描結(jié)果顯示，體系最大吸收波長(zhǎng)為490 nm.用分光光度計(jì)在最大波長(zhǎng)條件下測(cè)定各個(gè)樣品吸光度，以葡萄糖重量為橫坐標(biāo)，以最大波長(zhǎng)條件下吸光度為縱坐標(biāo)，得標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出線性回歸方程.

1.5 原料處理

將購(gòu)買的鮮山藥清洗后去皮，切碎后用榨汁機(jī)破碎，取100 g樣品，按料液比(W/V)1∶6比例加入600 mL去離子水，然后分別在設(shè)定的條件下水浴，在水溶加熱過(guò)程中不斷攪拌，加快多糖溶出[5].多次提取，提取液采用3000 r/min 的轉(zhuǎn)速離心30 min，取上清液，減壓濃縮至原體積的1/3 后，在5 ℃的冰箱里恒溫靜置12 h，使大分子物質(zhì)沉淀出來(lái)，然后離心去除[6].

向處理過(guò)后的溶液加入乙醇，調(diào)整體系達(dá)到設(shè)定的乙醇濃度，沉淀多糖.將得到的沉淀定容，分別取1 mL樣液，按照苯酚-硫酸法測(cè)定粗多糖重量.

1.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在已有文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上，以提取溫度、提取時(shí)間、乙醇濃度三個(gè)因素為自變量.按照Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析[7-9].把山藥多糖提取率作為響應(yīng)值，按照響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方法進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化，求得回歸方程，優(yōu)化提取工藝，預(yù)測(cè)最佳提取工藝條件.試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如表1所示.

表1 響應(yīng)面因素與水平編碼

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

以葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，以490 nm吸光度為縱坐標(biāo)，得到葡萄糖測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：Y=0.008 4X-0.003 4，R2=0.999 2，結(jié)果如圖1所示.

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 試驗(yàn)結(jié)果與響應(yīng)面分析

在現(xiàn)有文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，用水提醇溶法提取山藥多糖，設(shè)定提取工藝.利用Design Expert software (Version 8.0)軟件，設(shè)計(jì)試驗(yàn)，各因素水平下惠樓山藥多糖提取得率，如表2所示.

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.3 試驗(yàn)結(jié)果方差分析

表3 方差分析表

2.4 擬合回歸方程的建立

以山藥多糖得率(Y)為因變量，對(duì)按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合.以提取溫度(A)、提取時(shí)間(B)和乙醇濃度(C)為自變量.根據(jù)軟件處理得到的二次多項(xiàng)式回歸方程：Y=0.31+0.019A+0.018B+0.031C-0.020AB-0.018AC-0.020BC-0.023A2-0.035B2-0.038C2.

2.5 響應(yīng)面分析結(jié)果

響應(yīng)面分析結(jié)果如圖2、圖3、圖4所示.

圖2 溫度和時(shí)間交互影響響應(yīng)曲面圖

圖3 乙醇濃度和溫度交互影響響應(yīng)曲面圖

圖4 乙醇濃度和時(shí)間交互影響響應(yīng)曲面圖

各因素之間的交互作用能從響應(yīng)面圖的坡度表現(xiàn)出來(lái).響應(yīng)面中橢圓形等高線表示因素交互作用顯著.根據(jù)所得到的響應(yīng)面和方差分析顯示，對(duì)山藥多糖試驗(yàn)結(jié)果影響程度大小的因素依次為：乙醇濃度(C)>提取溫度(A)>提取時(shí)間(B).

2.6 試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)軟件分析的結(jié)論，生成了43組優(yōu)化方案，按照提取溫度85 ℃，乙醇濃度80%，提取時(shí)間2.5 h的工藝進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)條件進(jìn)行操作，做三次求平均值，最終得出的山藥多糖提取率為0.31%，基本上達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)結(jié)果.

3 結(jié)論

許多文獻(xiàn)對(duì)山藥多糖的提取工藝做了描述.王曉敏[10]用超聲波的方法提取淮山藥中的多糖，提取率為15.23%(干制山藥)，并對(duì)去除自由基做了相關(guān)研究.葉春苗[11]對(duì)山藥粉碎顆粒大小與提取率的關(guān)系做了研究，認(rèn)為顆粒大小與提取率有關(guān)直接關(guān)系.適當(dāng)?shù)念w粒大小可以增加提取率，但顆粒太小，溶液黏稠度增大，不利于提取.粉碎顆粒和溶液濃度的關(guān)系也是多糖提取研究的一個(gè)方面.李東華[12]認(rèn)為，山藥多糖的提取率和提取時(shí)間及山藥粉目數(shù)關(guān)聯(lián)度較小，和提取溫度及料液比關(guān)聯(lián)度較大.

本研究所采用的提取方法考慮到實(shí)際應(yīng)用情況，雖便于實(shí)際操作，但也有一些問(wèn)題值得后續(xù)深入研究，比如，惠樓山藥的多糖在功能性方面和其他山藥相比有沒(méi)有突出的功效，一些先進(jìn)的設(shè)備或者技術(shù)比如超聲波或者微波技術(shù)的使用是否會(huì)對(duì)提取率有顯著的提高，這些方面在工業(yè)生產(chǎn)中是否具有實(shí)用性等.