史 娟

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西 汉中 723001）

甘蔗属禾本科甘蔗属植物甘蔗（Sacharumsinense Roxb.）的茎杆，是世界上最好的能源和糖料作物之一，但每年也由此带来大量甘蔗废弃物。仅甘蔗叶我国每年甘蔗叶总产量高达千万t。而目前能被开发利用的甘蔗叶却不到20%，且利用形式简单，基本上在田间就地焚烧，严重资源浪费且污染大气环境。因此实现甘蔗叶的综合开发利用，提高其使用价值，对甘蔗的种植和深加工具有重大意义。实验研究表明，甘蔗叶提取物具有抗氧化性[2]、降血糖[3]及体外抗肿瘤活性等作用[4]。中医认为，甘蔗叶入药可治疗因热病引起的伤津，心烦口渴；肺燥引发的咳嗽气喘等症。目前，甘蔗叶多糖的研究报道仅涉及到多糖的热水浸提及含量测定[5~7]。因多糖类化合物极性较高，易溶于水，但对温度、酸等条件敏感的特点。选择合适方法对甘蔗叶多糖多糖提取进行系统研究，对甘蔗叶多糖的深加工具有重要意义。超声波辅助提取技术，可加快植物胞内物质的释放、扩散及溶解，提高收率；并能避免较高温度对植物有效成分的破坏。本实验利用超声技术对甘蔗叶多糖进行单因素及正交试验，在不同的提取温度、提取时间、提取次数和料液比条件下探讨甘蔗叶多糖的提取工艺，为甘蔗叶多糖的深入研究和开发利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

葡萄糖、无水乙醚、无水乙醇、三氯甲烷、正丁醇、苯酚、浓硫酸、氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化钙、柠檬酸、苯甲酸钠、30%H2O2、亚硫酸钠、浓盐酸、氢氧化钠等试剂均为分析纯。自制蒸馏水和超纯水。

DGG-9140B型电热恒温鼓风干燥箱，FW117粉碎机，AL204-IC型电子分析天平，SB-200DT 超声波清洗机，TDL-5台式离心机，RE-2A旋转蒸发仪，721型分光光度计，PHS-3S型pH酸度计。

1.2 实验方法

1.2.1 提取工艺流程

甘蔗叶→自然阴干→粉碎过0.42mm筛→乙醚、乙醇脱脂→烘干→超声辅助水提→离心→减压浓缩→Sevag法除蛋白→乙醇沉淀→过滤→低温干燥→多糖。

1.2.2 标准曲线的绘制

准确称取葡萄糖1.0000g于1000mL容量瓶中，蒸馏水定容；分别吸取 2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0、24.0、28.0mL于100mL容量瓶中，蒸馏水定容；再分别吸取上述各溶液1.0mL于25mL比色管中，加入1.0mL 2%苯酚和5.0mL浓硫酸；摇匀，沸水浴加热15min后，冰水浴中冷至室温，以蒸馏水为空白，在波长490nm处测吸光度。以吸光度A为纵坐标，葡萄糖的质量浓度C（μg·mL-1）为横坐标，绘制标准曲线，得到回归方程：A=3.4465C+0.0362，R2=0.9985。

1.2.3 甘蔗叶多糖超声波提取及含量测定

称取1.0000g甘蔗叶粉末，加入适量体积的水，静置润湿30min。润湿样品放入超声仪中，在固定超声波功率下，按照相应的超声时间浸提一定时间。浸提液在4000r·min-1的条件下离心20min后，将离心液浓缩约至原体积1/3，再加入4倍体积的Sevag试剂（氯仿∶正丁醇=4∶1）除蛋白，摇匀，加95%乙醇析出多糖，沉淀物用蒸馏水复溶后进行二次醇沉，重复3次后，将沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥，得甘蔗叶多糖样品。

梨树南北皆有，主人从树上摘下，望着远处的山和天空，与朋友说些送梨之外的家常话，谈及天气，说今年雨雪姗姗来迟。

多糖含量测定采用将待测多糖样品加水溶解并稀释适当倍数后，进行与标准曲线制作相同的操作，并对照标准曲线求得其多糖含量。甘蔗叶多糖提取率/%＝（C×V）/W×D×10-3×100%，其中C为按标准曲线得出的多糖溶液浓度，V为多糖溶液体积，W为原料质量，D为稀释倍数。

1.3 甘蔗叶多糖提取的单因素实验

1.3.1 提取温度对甘蔗叶多糖提取率的影响

准确称取1.0000g甘蔗叶粉末5份，分别加入 30mL 蒸馏水，在 40、50、60、70、80℃下超声提取60min。按照1.2.3进行实验，考察提取温度对多糖提取率的影响，重复3次，计算提取率。

1.3.2 提取时间对甘蔗叶多糖提取率的影响

准确称取1.0000g甘蔗叶粉末5份，分别加入30mL 蒸馏水，在 60℃下超声提取 20、40、60、80、100min。按照1.2.3进行实验，考察提取时间对多糖提取率的影响，重复3次，计算提取率。

1.3.3 料液比对甘蔗叶多糖提取率的影响

准确称取1.0000g甘蔗叶粉末5份，分别加入 20、30、40、50、60mL 蒸馏水，在 60℃下超声提取60min。按照1.2.3进行实验，考察料液比对多糖提取率的影响，重复3次，计算提取率。

1.3.4 提取次数对甘蔗叶多糖提取率的影响

准确称取1.0000g甘蔗叶粉末，加入50mL蒸馏水，在 60℃下超声提取 1、2、3、4、5 次，每次提取60min。按照1.2.3进行实验，考察提取次数对多糖提取率的影响，重复3次，计算提取率。

1.4 甘蔗叶多糖提取工艺优化

根据单因素结果选择超声提取温度、提取时间、料液比、提取次数进行四因素三水平正交试验，确定甘蔗叶多糖超声提取的最佳工艺条件。

表1 四因素三水平正交试验表

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 提取温度对甘蔗叶多糖提取率的影响

由图1可知，随着超声提取温度的升高，甘蔗叶多糖提取率先增后减，在60℃时提取率最高。这是因为较低浸提温度下，多糖在水中的溶解度较小，提取不够充分；而提取温度过高易使多糖分解，降低提取率。故选择浸提温度60℃较适宜。

图1 提取温度对多糖提取率的影响

2.1.2 提取时间对甘蔗叶多糖提取率的影响

由图2可知，甘蔗叶多糖提取率随超声提取时间的增长逐渐增加，1h时提取率最大；此后，提取率开始逐渐下降。这是因为提取时间过长可能造成多糖分解，故而提取率下降。故最佳的浸提时间为60min。

图2 提取次数对多糖提取率的影响

2.1.3 料液比对甘蔗叶多糖提取率的影响

在图3中，当料液比低于1∶40时，增大料液比，甘蔗叶多糖提取率随之增加；1∶40之后，提取率减小。这是因为溶剂用量少，干原料细胞组织不能完全被湿润；而溶剂用量过多时，超声波辐射被溶剂吸收较多，作用于物料相对减少，因而影响多糖的析出。因此选择料液比1∶40为宜。

图3 料液比对多糖提取率的影响

2.1.4 提取次数对甘蔗叶多糖提取率的影响

由图4可知，随着提取次数的增加，多糖提取率逐渐增加，但增幅不大。对甘蔗叶进行第3次提取所得提取率与第2次差别较小，当进行第4次提取时，多糖提取率明显下降。考虑到提取2次所得产率相对较高，且耗时耗力小，选故择最佳提取次数选为2次。

图4 提取时间对多糖提取率的影响

2.2 正交结果与分析

由表2和表3可知，影响甘蔗叶多糖提取的主次因素为：提取时间＞提取次数＞料液比＞温度，通过正交实验可以看出，甘蔗叶多糖的最佳提取条件是A2B2C3D2，即提取时间为60min、提取次数为2次，提取时的料液比1∶50，提取温度 60 ℃。在此条件下提取甘蔗叶多糖，平行3次，多糖提取率平均值为1.973%。

表 2 甘蔗叶多糖提取正交试验结果

表3 甘蔗叶多糖提取正交实验方差分析

3 结论

采用超声波法，经单因素实验研究提取温度、提取时间、料液比和提取次数对山茱萸多糖提取率的影响；用正交实验确定甘蔗叶多糖最佳提取工艺条件为： 提取温度 60℃，提取时间为 60min，提取次数为 2 次，提取时的料液比1∶50。甘蔗叶在生产中利用较少，来源广泛，成本低廉，可作为大规模提取多糖的原料。本文为甘蔗叶多糖的综合开发利用提供了可靠的实验依据。

[1] 郑勇，王金丽，李明，等.热带农业废弃物资源利用现状与分析 - 甘蔗废弃物综合利用[J].广东农业科学，2011，（1）：15-19.

[2] 吴建中，欧仕益，汪勇.甘蔗叶中黄酮类物质的提取及其抗氧化性研究[J].现代食品科技，2009，25（2）：165-167.

[3] 侯小涛，邓家刚，李爱媛.甘蔗叶不同提取物对3种糖尿病模型的降血糖作用[J].华西药学杂志，2011，26（5）：451-453.

[4] 邓家刚，郭宏伟，侯小涛.甘蔗叶提取物的体外抗肿瘤活性研究[J].辽宁中医杂志，2010，37（1）：32-34.

[5] 侯小涛，郭振旺，马丽娜，等.甘蔗叶不同生长期多糖含量的动态积累研究[J].药物分析杂志，2011，31（5）：888-891.

[6] 刘昔辉，杨荣仲，区惠平，等.甘蔗叶多糖的提取与含量测定[J]. 安徽农业科学，2007，35（34）：10960-11035.

[7] 吴玉强，侯小涛，郭振旺，等.多指标正交优选甘蔗叶多糖的提取工艺[J].中国实验方剂学杂志，2011，17（19）：11-13.