馬波，蔣紅菊，宋加妹，孫麗麗

（1.連云港師范高等?？茖W校生命科學系，江蘇連云港222006；2.江蘇科倫多食品配料有限公司，江蘇連云港222006；3.南京理工大學連云港研究院，江蘇連云港222006）

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超聲波輔助堿性果膠酶提取條斑紫菜多糖的工藝研究

馬波1，蔣紅菊2，宋加妹3，孫麗麗1

（1.連云港師范高等專科學校生命科學系，江蘇連云港222006；2.江蘇科倫多食品配料有限公司，江蘇連云港222006；3.南京理工大學連云港研究院，江蘇連云港222006）

摘要：通過單因素試驗和正交試驗對超聲波輔助堿性果膠酶提取條斑紫菜中多糖的工藝進行了優(yōu)化，確定了最佳工藝條件為：酶的最適溫度45℃、酶加量0.4%、pH為10.0、酶解時間為80 min；對多糖酶解液超聲處理，優(yōu)化條件為料液比1∶10，超聲溫度70℃，超聲時間80 min，功率800 W。在此條件下，多糖的得率為13.8%。

關鍵詞：條斑紫菜；多糖；堿性果膠酶；超聲

條斑紫菜（Porphyra yezoensis）屬于紅藻門紅毛菜科，它營養(yǎng)豐富，蛋白和多糖的含量較高［1］，具有較高的食療藥用價值。研究證明，從紫菜中提取的多糖主要由巖藻糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖和木糖等組成［2］，具有多種生物學活性及藥用價值，如降血脂、抗血栓、降血糖抗炎、抗疲勞、增強免疫、抑制腫瘤生長等作用。

紫菜多糖的提取有熱水浸提法、酶法、超聲等［1-2］。超聲波能利用其空化效應破壞細胞壁，提高物質(zhì)有效成分溶出的次數(shù)和速度［3］，提高活性物質(zhì)的提取率。酶反應具有高效性和專一性、條件溫和，能耗低，能選擇性的切斷糖苷鍵，克服化學降解法存在的問題，常用的酶有蛋白酶、纖維素酶和果膠酶［4-5］。果膠酶是指能分解果膠質(zhì)的酶的總稱，按發(fā)揮作用的最適pH值，可將果膠酶分為酸性果膠酶和堿性果膠酶。酸性果膠酶應用比較早，但隨著對堿性果膠酶研究的深入，發(fā)現(xiàn)了其不可估量的潛在應用價值［6］。朱曉君等用酶法、超聲法研究了紫菜中多糖的提取，取得了較好效果［1-2］，但采用超聲波輔助堿性果膠酶的方法提取紫菜多糖的研究報道較少。研究將超聲波與堿性果膠酶相結合提取條斑紫菜中多糖，并對其工藝條件進行優(yōu)化，提高紫菜使用價值和應用范圍，拓展堿性果膠酶應用和發(fā)展提供參考。

1　實驗部分

1.1材料與試劑

紫菜購于江蘇連云港，烘干粉碎過80目篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

堿性果膠酶，相對分子質(zhì)量均為65 kDa左右，由本實驗室保存的高產(chǎn)果膠酶菌株多粘類芽孢桿菌20 185發(fā)酵并經(jīng)分離純化制得（310.52 U/mL）［6］。葡萄糖、濃硫酸、苯酚、無水乙醇等均為分析試劑。

1.2儀器與設備

島津UV2550分光光度計；HN-1000CS超聲波細胞粉碎機；恒溫水浴鍋；離心機；多功能粉碎機；磁力攪拌器。

1.3方法

1.3.1紫菜多糖的提取工藝

紫菜→干燥粉碎→加果膠酶酶解→超聲波提取→離心→上清液→減壓濃縮→三氯乙酸→離心→上清液→減壓濃縮→醇沉→離心→干燥→成品。

1.3.2紫菜多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法測定總糖［7］多糖得率/%=樣品中的多糖含量（g）/紫菜樣品的質(zhì)量g×100%。

1.3.3酶解處理條件的優(yōu)化

分別以果膠酶用量、酶解時間、pH、溫度為單因素，考察其對紫菜多糖的提取效果。在單因素的基礎上，以多糖得率（%）為評價指標，進行四因素三水平正交試驗，確定酶解的優(yōu)化條件。正交試驗因素及水平設計見表1。

表1　果膠酶處理正交試驗的因素與水平

1.3.4超聲處理條件的優(yōu)化

在最佳酶解條件下的紫菜多糖酶解液為基礎，以超聲溫度、料液比、超聲功率和超聲時間四因素三水平正交試驗，以多糖得率（%）為評價指標，確定超聲處理的優(yōu)化條件。超聲處理正交試驗的因素及水平見表2。

表2　超聲處理正交試驗的因素與水平

2　結果與討論

2.1酶解條件的確定

2.1.1果膠酶用量對多糖的得率的影響。

從圖1可知酶加量在0-0.4%之間時紫菜多糖得率隨酶添加量的增加逐漸升高，而當果膠酶的濃度超過0.4%以后，多糖的得率呈下降的趨勢。在酶濃度較小時，在隨著酶濃度上升，酶與底物接觸的機會增大，紫菜多糖得率上升；但隨著酶濃度的繼續(xù)增大，酶不僅將底物轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物多糖，果膠酶中含有少量其他的酶會將底物轉(zhuǎn)化為非目標產(chǎn)物，從而導致多糖的得率下降。

2.1.2溫度對多糖提取率的影響

酶催化反應對溫度的依賴性表現(xiàn)有一個最優(yōu)值。一方面，酶反應速率在一定的溫度范圍內(nèi)隨溫度上升而加快；另一方面，反應速率又會因為溫度過高導致酶失活而下降。由圖2可見，堿性果膠酶作用的最適溫度為45℃。

圖1　酶加量對多糖提取率的影響

圖2　溫度對多糖提取率的影響

2.1.3pH對多糖的得率的影響

在果膠酶分子中含有大量酸性和堿性基團，pH變化時，這些基團就會處于不同的離子化狀態(tài)。有一些特定的具有催化活性的離子基團與酶的專一性和酶分子活力中心構象緊密相關，最終影響酶與底物的親和力以及活性中心的催化能力［6］。由圖3可見，堿性果膠酶的最適pH為10.0。

2.1.4提取時間對多糖的得率的影響

多糖提取得率與提取時間的關系如圖4。由圖可知，在20-60 min內(nèi)，隨著提取時間的延長，多糖的得率逐漸增大，繼續(xù)延長時間多糖得率呈現(xiàn)下降的趨勢。這可能是酶處理時間延長，會導致多糖結構的改變。

圖3　pH對多糖提取率的影響

圖4　提取時間對多糖提取率的影響

2.1.5酶解處理正交試驗。

根據(jù)正交試驗設計原理，結合單因素試驗的結果，選用溫度、酶加量、pH、酶解時間這四個因素進行三水平的正交試驗。由表3極差分析可看出，酶用量對多糖得率影響最大，其次為酶解溫度、pH、酶解時間，最優(yōu)化組合為A3B2C2D2。在此條件下進行堿性果膠酶輔助提取多糖的實驗，所得多糖的得率為7.9%，證明分析的結論是正確的。

2.2超聲輔助堿性果膠酶提取紫菜多糖的工藝條件優(yōu)化

以多糖得率為指標，對影響超聲效果的四個因素進行考察，結果見表4。由R值可見重要性依次為超聲功率、超聲溫度、超聲時間、料液比，最優(yōu)的組合為A2B1C3D2。在上述最優(yōu)的條件下進行的超聲輔助堿性果膠酶提取紫菜多糖驗證試驗，所得的多糖得率為11.46%。

表3　酶解處理正交試驗結果與分析

表4　超聲處理正交試驗結果與分析

3　結論

通過單因素和正交試驗，確定了超聲波復合酶法提取紫菜多糖的最佳工藝條件為：在pH為10的條件下，添加堿性果膠酶用量0.4%，45℃下酶解時間80 min后，再以1：10的料液比在超聲功率800W，70℃超聲時間80 min，此時多糖得率達到11.46%。本研究選用超聲輔助堿性果膠酶法提取紫菜多糖，有效結合了酶法提取與超聲波提取兩種方法，使得紫菜中多糖的提取率更高，該工藝簡單可行，對紫菜深加工有重要意義。

參考文獻：

［1］朱曉君，安辛欣，顧麗，等.超聲輔助同時提取條斑紫菜多糖及藻膽蛋白工藝的優(yōu)化［J］.食品科學，2008，29（5）∶241-244.

［2］韓莎莎，黃臻穎，沈照鵬，等.酶法降解壇紫菜多糖及其產(chǎn)物分析［J］.食品科學，2015，36（21）∶145-149.

［3］盧美娟，邵京，張紅星，等.超聲波復合酶法提取芡實多糖的工藝研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2015，43（34）∶161 -163，201.

［4］YIN X L，YOU Q H，JIANG Z H. Optimization of enzyme assisted extraction of polysaccharides from Tricholoma matsutake by response surface methodology［J］. Carbohydrate Polymers，2011，86（3）：358-1364.

［5］OURDIA B，NAVARRO D，MARJOLAINE R，et al. Fungal enzymes as a powerful tool to release simple phenoliccompounds fromm olive oil by-producs［J］. Process Bioehemistry，2005，40：1855-1862.

［6］蔣紅菊.多粘類芽孢桿菌液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)堿性果膠酶的研究［D］.南京：南京理工大學，2012.

［7］張惟杰.糖復合物生化研究技術［M］.杭州：浙江大學出版社，1994：10-12.

【責任編輯：鄧軍文dengjunwen69@126.com】

Study on extraction of polysaccharides from Porphyra yezoensis by ultrasonic-assisted alkaline pectinase methods

MA Bo1，JIANG Hong-ju2，SONG Jia-mei3，SUN Li-li1
（1. Department of Life Sciences，Lianyungang Teacher’s College，Lianyungang 222006，Jiang Su，China；2. Jiangsu Kolod Food Ingredients Company，Lianyungang，222006，Jiang Su，China；3. Lianyungang Research Institute，Nanjing University of Science and Technology Lianyungang，222006，Jiang Su，China）

Abstract∶On the basis of the single factor test and orthogonal experiment results，the polysaccharide as evaluated index，the optimum extraction parameters of polysaccharides from Porphyra yezoensis by ultrasonic assisted alkaline pectinase methods were confirmed. The parameters were as follows∶hydrolysis temperature of 45℃，alkaline pectinase 0.4%，pH 10.0，hydrolysis duration of 80min. The ultrasonic extraction was carried out after the enzymatic hydrolysis and the optimum extraction conditions were as follows∶material liquid ratio of 1∶10，ultrasonic temperature of 70℃，ultrasonic time of 80min，and ultrasonic power of 800W，the extraction of rate of polysaccharides was 13.8%.

Key words∶porphyra haitanensis；polysaccharides；alkaline pectinase；ultrasonic

中圖分類號：TS201

文獻標志碼：A

文章編號：1008-0171（2016）03-0047-04

收稿日期：2016-03-09

作者簡介：馬波（1975-），男，江蘇灌云人，連云港師范高等專科學校講師。