張 強(qiáng)

(西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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南瓜葉多糖純化工藝研究

張 強(qiáng)

(西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

南瓜葉多糖含量較高，為了開發(fā)利用南瓜葉多糖資源，利用大孔樹脂純化南瓜葉粗多糖，研究了多糖溶液濃度，溫度，pH對(duì)樹脂吸附率的影響，以及大孔樹脂加入量，溫度，時(shí)間對(duì)脫色率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大孔樹脂AB-8和D101對(duì)南瓜葉多糖的吸附能力均很低，調(diào)節(jié)南瓜葉多糖濃度、溫度和pH不能顯著增加使南瓜葉多糖的吸附率；大孔樹脂D101對(duì)南瓜葉多糖脫色效果較好，最佳工藝條件為，添加量為南瓜葉多糖溶液體積的5%，脫色時(shí)間為3 h，溫度40 ℃。脫色后，多糖含量由32.14%提高到58.68%，純度提高了82.6%，而蛋白質(zhì)含量由13.93%降低到4.59%。大孔樹脂可有效提純南瓜葉多糖。

南瓜葉；多糖；大孔樹脂；脫色

南瓜(CucurbitamoschataDuch.)果實(shí)富含氨基酸、蛋白質(zhì)、纖維素及維生素等多種營養(yǎng)成分，多糖等功能活性成分，具有降血糖、降血脂及增強(qiáng)免疫等功能，日益受到重視[1-2]。我國南瓜資源豐富，約占世界產(chǎn)量的30%。但是大量南瓜葉被丟棄。南瓜葉中粗脂肪、粗蛋白、Vc、微量元素等營養(yǎng)成分含量較高，同時(shí)含有胡蘿卜素、酚類、黃酮等活性成分[3]。南瓜葉醇提物可延緩冷凍豬肉的油脂氧化和細(xì)菌侵染[4]，對(duì)大鼠肝臟損傷具有保護(hù)作用[5]。南瓜葉蛋白質(zhì)含量最高可至干葉質(zhì)量35%以上,營養(yǎng)價(jià)值較高[6]。前期研究顯示，南瓜葉多糖含量占干葉質(zhì)量10%左右，但是未見研究報(bào)道。本文利用大孔樹脂純化南瓜葉粗多糖，旨在更快的純化南瓜葉多糖，為其開發(fā)利用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料與試劑

南瓜葉樣品于2014年9月份采自位于陜西眉縣的西北農(nóng)林科技大學(xué)獼猴桃試驗(yàn)站，將南瓜葉去雜，陰干，粉碎，用石油醚回流2次脫脂，抽濾，烘干。脫脂南瓜葉粉密封冷藏備用(含水率為8.78%)。

D-101大孔樹脂，型號(hào)為AB-8，購于陜西藍(lán)曉科技有限公司。

奎諾二甲基丙烯酸酯(Trolox)，97%，2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基(DPPH，97%)，購于Sigma公司；其他試劑購自上海醫(yī)藥集團(tuán)和西安試劑廠，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800紫外分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；SK2510LHC數(shù)控超聲波清洗器，上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 粗多糖制備

南瓜葉400 g加入20倍水，60 ℃超聲波200 W提取60 min，過濾，提取液濃縮至適當(dāng)體積后，加入4倍量的無水乙醇，過濾，沉淀冷凍干燥，備用。

1.3.2 多糖提取率測(cè)定

苯酚—硫酸法測(cè)定多糖含量[7]。回歸方程為：y=12.020x+0.01533，R2=0.9918，式中y為吸光度，x為葡萄糖濃度(mg/mL)，線性范圍0.01～0.08 mg/mL。

1.3.3 大孔樹脂吸附多糖影響因素研究方法

采用單因素試驗(yàn)，研究多糖溶液濃度，溫度，pH對(duì)樹脂吸附率的影響。吸附量和吸附率按照下式計(jì)算。

式中：C0——吸附前溶液多糖濃度，mg/mLC1——吸附后溶液多糖濃度，mg/mLV——多糖溶液體積，mLM——大孔樹脂質(zhì)量，g

多糖質(zhì)量濃度對(duì)吸附效果的影響：準(zhǔn)確稱取1g的預(yù)處理D101樹脂和AB-8樹脂于錐形瓶中，分別加入0.5mg/mL、1mg/mL、2mg/mL的南瓜葉粗多糖溶液30mL，用保鮮膜封口，橡皮筋扎緊，置于搖床上，于25 ℃恒溫水浴振蕩吸附12h。靜置后取上清液，測(cè)定多糖質(zhì)量濃度，計(jì)算多糖吸附量、吸附率。

溫度對(duì)吸附效果的影響：準(zhǔn)確稱取1g的預(yù)處理D101樹脂和AB-8樹脂于錐形瓶中，分別加入2mg/mL的南瓜葉粗多糖溶液30mL，用保鮮膜封口，橡皮筋扎緊，置于搖床上，控制溫度為20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃，恒溫水浴振蕩吸附12h。靜置后取上清液，測(cè)定多糖質(zhì)量濃度，計(jì)算多糖吸附量、吸附率。

pH值對(duì)脫色效果的影響：準(zhǔn)確稱取1g的預(yù)處理D101樹脂于錐形瓶，分別加入調(diào)節(jié)pH為4.5、5.0、5.5、6.2、7.0、7.7 的2mg/mL的南瓜葉粗多糖溶液30mL，用保鮮膜封口，橡皮筋扎緊，置于搖床上，于30 ℃恒溫水浴振蕩吸附12h。靜置后取上清液，測(cè)定多糖質(zhì)量濃度，計(jì)算多糖吸附量、吸附率。

1.3.4 大孔樹脂對(duì)多糖脫色率影響因素研究方法

采用單因素試驗(yàn)，研究大孔樹脂加入量，溫度，時(shí)間對(duì)脫色率的影響。脫色率按照下式計(jì)算。

式中：A1——樣品處理前吸光度(380 nm)A2——樣品處理后吸光度(380 nm)

大孔樹脂加入量對(duì)脫色的影響：20 mL南瓜葉多糖溶液(5 mg/mL)于錐形瓶，分別加入大孔樹脂 0.2 g、0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g，用保鮮膜封口，置于搖床上，于30 ℃恒溫水浴下處理4 h，抽濾，取上清液測(cè)吸光度。(大孔樹脂D101和AB-8作對(duì)照實(shí)驗(yàn)，做三組平行實(shí)驗(yàn)，取平均值。下同)

處理時(shí)間對(duì)脫色的影響：量取20 mL南瓜葉多糖溶液于錐形瓶，按南瓜葉多糖溶液加入量的5%加入大孔樹脂(即1 g)，用保鮮膜封口，置于搖床上，于30 ℃恒溫水浴下?lián)u動(dòng)脫色，控制脫色時(shí)間為0.5、1、1.5、2、3、4、5 h，抽濾，測(cè)上清液脫色率。

溫度對(duì)脫色的影響：量取20 mL南瓜葉多糖溶液于錐形瓶，按南瓜葉多糖溶液加入量的5%加入大孔樹脂(即1 g)，用保鮮膜封口，置于搖床上，分別于20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃ 水浴下?lián)u動(dòng)脫色4 h，抽濾，測(cè)上清液脫色率。

1.3.5 脫色效果

將南瓜葉粗多糖溶液在最佳大孔樹脂脫色條件下脫色，濃縮，冷凍干燥，得精制多糖，比較南瓜葉多糖純化前后純度，蛋白質(zhì)含量。

2 結(jié)果與討論

D101和AB-8型大孔樹脂對(duì)不同質(zhì)量濃度的南瓜葉粗多糖溶液的吸附效果如表1所示。兩種樹脂對(duì)1 mg/mL的南瓜葉粗多糖溶液吸附率較大，最大31.26%，并且增大和減小濃度，吸附率均降低，這是由于當(dāng)多糖濃度較低時(shí)，增加濃度，溶液中多糖量增加，吸附率和吸附量增加，當(dāng)濃度繼續(xù)增大，樹脂吸附量增大，但是溶液中其他物質(zhì)的吸附量也增多，影響多糖在樹脂內(nèi)部的擴(kuò)散。AB-8型大孔樹脂較D101型對(duì)對(duì)南瓜葉多糖吸附能力較好，但兩種樹脂的吸附能力較弱。

表1 南瓜葉多糖溶液質(zhì)量濃度對(duì)吸附效果的影響

溫度對(duì)南瓜葉多糖吸附率的影響如圖1所示，溫度在20～30 ℃之間時(shí)，隨著溫度升高，大孔樹脂對(duì)南瓜葉多糖的吸附率增大，因?yàn)殡S溫度增加，分子擴(kuò)散增大，多糖被大孔樹脂吸附和在大孔樹脂內(nèi)部擴(kuò)散加快，因而吸附增大。但是吸附率增加幅度并不大。當(dāng)溫度繼續(xù)增加時(shí)，吸附率又下降，故吸附溫度選擇30 ℃。

圖1 溫度對(duì)南瓜葉多糖吸附率的影響

pH對(duì)南瓜葉多糖吸附率的影響如圖2。由圖2可知，pH對(duì)南瓜葉多糖吸附率有明顯影響，當(dāng)pH增大時(shí)，吸附率緩慢增大，當(dāng)pH由6.2減小到5.5時(shí)，南瓜葉多糖吸附率增長較快，當(dāng)pH有5.5減小到5.0時(shí)，吸附率減小，吸附率繼續(xù)減小到4.5時(shí)，吸附率有緩慢增加。當(dāng)pH在4.5～7.2范圍時(shí)，2 mg/mL 的南瓜葉粗多糖溶液在pH為5.5時(shí)吸附率最大，達(dá)到36.76%。調(diào)節(jié)pH不能使大孔樹脂D101對(duì)南瓜葉多糖的吸附率顯著增大。

圖2 pH對(duì)南瓜葉多糖吸附率的影響

通過上述3個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，大孔樹脂AB-8對(duì)南瓜葉多糖的吸附能力比大孔樹脂D101稍好，但這兩種樹脂對(duì)南瓜葉多糖的吸附能力均很低，調(diào)節(jié)南瓜葉多糖濃度、溫度和pH不能使南瓜葉多糖的吸附率顯著增加。

大孔樹脂加入量對(duì)南瓜葉多糖脫色的影響如圖3所示，從圖3可以看出，隨著大孔樹脂加入量的增加，南瓜葉多糖脫色率也隨之增大?？紤]成本問題，大孔樹脂的用量選擇按南瓜葉多糖溶液質(zhì)量的5%添加。

圖3 大孔樹脂加入量對(duì)脫色的影響

大孔樹脂D101對(duì)南瓜葉多糖的脫色能力要優(yōu)于AB-8型大孔樹脂，推測(cè)其原因是多糖中所含色素組分的極性與 D101型大孔樹脂的極性較為相近，根據(jù)相似相容原理更容易被其吸附所致，但兩者相差不是很大。當(dāng)大孔樹脂與多糖溶液的質(zhì)量比為5%時(shí)，D101型大孔樹脂的脫色率達(dá)到60.16%。

圖4 脫色時(shí)間對(duì)南瓜葉多糖脫色的影響

由圖4可知，隨著脫色時(shí)間增加，脫色率也逐漸增加，脫色時(shí)間從0.5 h增加到3 h，兩種大孔樹脂對(duì)南瓜葉多糖的脫色較為顯著，脫色時(shí)間繼續(xù)增加，脫色率增長減緩，當(dāng)時(shí)間超過4 h，脫色率幾乎不再變化。D101型大孔樹脂在2 h后，對(duì)有色物質(zhì)吸附明顯減緩，而AB-8型樹脂在3 h后才出現(xiàn)較為明顯的減緩，因此脫色3 h后認(rèn)為脫色達(dá)到平衡，脫色時(shí)間最佳為3 h。

溫度對(duì)脫色的影響見圖5。由圖5可知，隨著溫度升高，大孔樹脂D101和AB-8對(duì)南瓜葉多糖的吸附率都有一定的增加，且大孔樹脂D101的增長趨勢(shì)較大，大孔樹脂D101比AB-8更適合做南瓜葉多糖的脫色劑。當(dāng)溫度在20～30 ℃之間時(shí)，兩張樹脂對(duì)南瓜葉多糖的脫色率增加很顯著，超過30 ℃后，增長趨勢(shì)減緩，而當(dāng)溫度由40 ℃增加到50 ℃時(shí)，脫色率幾乎不再增加。分析原因，可能是隨著溫度增加，南瓜葉粗多糖溶液中色素分子等運(yùn)動(dòng)加快，被大孔樹脂吸附也就越多，在卡孔樹脂內(nèi)部擴(kuò)散也越快，因而溶液顏色迅速變淺，脫色率增大；隨著溫度繼續(xù)增加，溶液中其他分子的競(jìng)爭(zhēng)和樹脂吸附逐漸飽和，脫色率增長幅度減小，最后幾乎不再增加。

圖5 溫度對(duì)脫色的影響

綜上，大孔樹脂對(duì)南瓜葉多糖脫色的最佳工藝條件為，選擇D101型大孔樹脂為脫色材料，添加量為南瓜葉多糖溶液質(zhì)量的5%，脫色時(shí)間為3 h，溫度40 ℃。

經(jīng)過大孔樹脂D101對(duì)南瓜葉粗多糖在以上條件下脫色純化，醇沉、冷凍干燥后，多糖含量由32.14%提高到58.68%，純度提高了82.6%，而蛋白質(zhì)含量大幅下降，含量由13.93%降低到4.59%。因此，大孔樹脂可以有效脫除粗多糖中的色素，同時(shí)還能脫除蛋白質(zhì)，大幅提高多糖純度。

3 結(jié) 論

大孔樹脂D101和AB-8對(duì)南瓜葉多糖吸附率較低，但具有較好脫色性能。當(dāng)D101樹脂添加量為多糖溶液質(zhì)量5%，溫度40 ℃，處理時(shí)間3 h后，南瓜葉多糖純度明顯提高，同時(shí)蛋白質(zhì)含量大幅下降。因此，大孔樹脂純化南瓜葉粗多糖操作簡便、效果明顯。

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Purification Process of Polysaccharide from Pumpkin Leaves*

ZHANGQiang

(College of Forestry, Northwest A&F University, Shaanxi Yangling 712100, China)

Pumpkin (CucurbitamoschataDuch.) is a popular food material in China, however, pumpkin leaves have not yet been industrial utilized although they are rich in protein, trace elements, carotenes, polyphenols and other nutrition or function components. In order to utilize the pumpkin leaf polysaccharide resources, the macroporous resin was used to purify the polysaccharide. The effects of polysaccharide concentration, temperature, pH on the resin absorbing rate, and the effects of resin mass, time, temperature on the pumpkin leaf polysaccharide decoration were studied. The results showed that the resin AB-8 and D101 could not absorb the pumpkin leaf polysaccharide efficiently. The optimum extraction condition was as follows: resin mass of 5% of the volume of polysaccharide solution, 30 min and temperature at 40 ℃. Under this condition, the purity of pumpkin leaf polysaccharide increased from 32.14% to 58.68%, and the content of protein was decreased from 13.93% to 4.59%.

pumpkin leaf; polysaccharide; macroporous resin; decoloration

國家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)專項(xiàng)“林源食用葉類深加工與產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)研究”(201304811)。

張強(qiáng)(1975-)，男，講師，博士，研究方向：植物資源加工利用。

S713

A

1001-9677(2016)021-0037-03