五味子屬木蘭科植物,味多其主要含有多糖類、糖均木脂素類、质酶三萜類、解提黃酮類以及揮發油等化合物。取工具有益氣生津、艺优收斂固澀、味多補腎寧心等作用。糖均此外,质酶五味子主要成分有保護中樞神經係統、解提抗菌、取工抗氧化應激、艺优抗腫瘤、味多抗衰老等作用。糖均
多糖是质酶由單糖通過糖苷鍵聚合形成的生物大分子,廣泛存在於植物、動物、微生物和藻類等,具有抗氧化、抗腫瘤、免疫調節、抗炎等多種藥理活性;多糖傳統的提取方法是熱回流提取,存在能耗高、時間長、效率低等不足;現代提取工藝有超聲提取、微波提取、酶解提取等;提取工藝的研究是多糖研究的基礎,它不僅影響提取的效率,而且會影響多糖的活性。
采用均質酶解提取法提取五味子多糖,與傳統浸提、回流等方法相比,均質提取法具有提取時間短、效率高、操作簡便、等優點,本實驗首次采用均質酶解法提取五味子多糖,在單因素的基礎上,采用響應麵法優化多糖提取工藝,為植物多糖的生產提供了一種高效、環境友好的方法,為五味子多糖在醫藥、健康食品等領域的廣泛應用提供了理論基礎。
一、材料與方法
1、儀器與材料
MH2000電子調溫電加熱套(北京化玻醫療器械有限公司),T10BS25分散機(德國IKA公司),FA16004N電子分析天平(上海箐海儀器有限公司),MULTIFUZESER高速離心機(ThermoFisher公司),RV10DS25旋轉蒸發儀(德國IKA公司),1601紫外分光光度計(北京北分瑞利分析儀器公司),FD-1E-50冷凍幹燥機(北京博醫實驗儀器有限公司),DC-1000A高速多功能粉碎機(浙江省武義鼎藏日用金屬製品廠),SU8000掃描電鏡(日本日立);五味子購於長春農貿市場,果膠酶(500u/mg,上海騰躍生物技術有限公司),其他試劑均為分析純。
2、實驗方法
(1)五味子多糖的均質酶解提取
將幹燥後的五味子粉碎,依次用石油醚、90%的乙醇回流,除去色素、脂質類物質以及低聚糖和小分子物質,蒸發溶劑,得到預處理樣品。準確稱取預處理後的五味子3.0g,用液料比為25mL/g的果膠酶水溶液浸泡12h,在選定的條件下提取,然後以轉速為3500r/min離心15min,上清液減壓濃縮至一定體積,用95%乙醇在4℃條件下醇沉12h,沉澱冷凍幹燥得到粗多糖。提取後的殘渣晾幹,用掃描電鏡觀察其組織破壞程度。
(2)五味子多糖的熱回流提取
取一定量的預處理樣品,按照100mL/g溶劑原料比加入蒸餾水,浸泡12h,在96℃溫度下回流提取4h,將幹燥後的五味子粉碎,依次用石油醚、90%的乙醇回流,除去色素、脂質類物質以及低聚糖和小分子物質,蒸發溶劑,得到預處理樣品。準確稱取預處理後的五味子3.0g,用液料比為25mL/g的果膠酶水溶液浸泡12h,在選定的條件下提取,然後以轉速為3500r/min離心15min,上清液減壓濃縮至一定體積,用95%乙醇在4℃條件下醇沉12h,沉澱冷凍幹燥得到粗多糖。提取後的殘渣晾幹,用掃描電鏡觀察其組織破壞程度。得到回流提取粗多糖。提取後殘渣晾幹,用掃描電鏡觀察。
(3)葡萄糖標準曲線的繪製
準確稱取葡萄糖標準品加蒸餾水溶解、定容,配製成質量濃度0.1g/mL的葡萄糖標準溶液。
精密吸取葡萄糖標準液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL,分別置於25mL具塞試管中,加水至2.0mL,加入1.0mL5%苯酚溶液,最後加5.0mL濃硫酸,靜置5min,然後在40℃水浴中加熱30min,以試劑空白溶液為參比,在490nm波長處測定吸光度(Abs),用Abs對濃度C(mg/mL)回歸,製得標準曲線C=8.4939×Abs+0.152,其中R2=0.999,標準曲線如下如圖1。
計算公式如下:
多糖得率(%)=(V×C×F×W2/W3×W1)×100;
式中:C-由回歸方程計算所得的多糖的濃度(g/L),V-溶解W3定容後體積(L),F-換算因子;W1-原樣質量,W2-由W1提取的粗多糖的質量(g),W3-從W2中稱取用於分析測定的粗多糖的質量。
(4)單因素試驗
固定其他條件,分別以加酶量(0.01、0.02、0.04、0.05g)、提取時間(1、2、3、4、5min)、提取溫度(35、45、55、65、75℃)和均質轉速(8000、11500、14500、17500、20500r/min)作為變量,考查各因素對多糖提取得率的影響。
(5)BBD試驗和數據分析
選取提取溫度、提取時間和均質轉速三個因素為自變量,每個因素選取三個水平(表1),以多糖提取得率(Y%)為響應值,采用BBD試驗方案(表1)、響應麵優化提取工藝參數。利用Design-Expert8.0軟件進行數據統計分析。
二、結果與討論
1、單因素實驗
(1)提取時間對多糖提取得率的影響
準確稱取預處理樣品3.0g,以液料比25mL/g的1%果膠酶液浸泡6h,提取溫度45℃,均質轉速14500r/min時,分別考察提取時間1、2、3、4、5min對提取得率的影響,結果見圖2(a)。由圖2(a)可知,在1~2min內多糖提取得率隨時間的增加快速提高,2min時多糖提取得率達到最高值,之後隨時間的增加而降低。在1~2min時間範圍內隨時間的增加,組織細胞的破碎程度增加,胞內多糖的溶解、擴散的效率提高,提取
得率快速增加,且高速的剪切作用下,多糖的溶解和擴散均可在較短的時間內達到平衡,因此相對熱回流提取,均質酶解提取需要的時間非常短;2min後,可能是多糖的糖苷鍵及果膠酶的結構在強烈的剪切作用下被破壞,導致多糖提取得率減少。因此,提取的最佳時間範圍是1~3min。
(2)提取溫度對多糖提取得率的影響
準確稱取3.0g預處理樣品,以液料比25mL/g的1%的果膠酶液浸泡6h,提取時間2min,均質轉速14500r/min,分別考察溫度35、45、55、65、75℃對提取得率的影響,結果見圖2(b)。由圖2(b)可知,在35~45℃溫度範圍內多糖提取得率隨溫度增加迅速增加,在45℃時提取得率達到最大值,之後隨溫度增加快速降低。分析可能的原因是在一定溫度範圍內,隨溫度的升高酶活性增加、多糖在水中的溶解度增大,多糖的溶解和擴散速率增加,提取得率快速提高。而當溫度增加超過一定範圍內,隨溫度的增加,酶的活性降低,多糖的結構也可能隨溫度增加而發生變化,致使提取得率下降。因此,選作45℃為單因素的最佳溫度。
(3)均質轉速對多糖提取得率的影響
準確稱取3.0g預處理樣品,用液料比25mL/g的1%的果膠酶液浸泡6h,提取溫度45℃,提取時間2min時,考察均質轉速分別為8000、11500、14500、17500、20500r/min時對提取得率的影響,結果見圖2(c)。由圖2(c)可以發現,均質轉速在8000~14500r/min範圍內,多糖提取得率隨均質轉速數的增加而增加,當均質轉速為14500r/min時提取率最大,之後多糖提取得率隨轉速的增加緩慢下降。這可能是均質轉速數增加,對固體原料組織的破碎程度增加,單位質量的固體組織的比表麵積增加,溶劑與樣品的接觸更充分,多糖由組織內部向周圍溶劑的擴散速率加快,多糖的提取得率增加;均質轉速數較大時,多糖以及酶的結構可能被破壞,致使多糖提取得率出現緩慢降低。因此,最佳的均質轉速為14500r/min。
(4)果膠酶用量對五味子多糖提取得率的影響
準確稱取3.0g五味子,用液料比為25mL/g的不同濃度的果膠酶液浸泡6h,在提取溫度45℃,提取時間為2min,均質轉速14500r/min,分別考察果膠酶用量0.010、0.020、0.030、0.040、0.050g對五味子多糖提取得率的影響,結果見圖2(d)。由圖2(d)可知,在0.01~0.04g加酶量範圍內,多糖提取得率隨果膠酶加入量的增加提取得率由5.6%緩慢增加到6.6%,這可能是由於果膠酶量增加,酶解效果增加,提取得率增加;在加酶量為0.04g(1.33%)時,多糖提取得率達到最高,之後隨果膠酶量的增加而下降。加酶量過多時,可能會使多糖在果膠酶和強烈的剪切作用下,多糖被降解,使提取得率降低。但相對其他3個影響因素,加酶量對多糖得率影響相對較小,但加酶量對提取成本的影響較大。因此果膠酶的最佳加酶量為1.33%,且不再進一步優化。
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