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宁杞7号枸杞多糖提取工艺及其积累规律研究

2019-02-10宁夏职业技术学院宁夏广播电视大学宁夏银川750021

园艺与种苗 2019年12期
关键词:花后枸杞多糖

(宁夏职业技术学院(宁夏广播电视大学),宁夏银川750021)

任辉丽,何月红,罗爱华,李文甲,李晓玉

枸杞子为茄科植物枸杞(Lycium barbarum)的干燥成熟果实,药用价值极高,具有益精明目等功效,同时用于治疗眩晕耳鸣等病症。枸杞的营养价值也很高,近年来,枸杞多糖(Lycium barbarump ol y s a cch a r i de,LB P)作为枸杞中的主要活性成分被广泛研究,研究证实其具有抗氧化、抗肿瘤等多种药用功效,具有良好的发展前景。

枸杞多糖的提取方法多样,目前主要采用的方法是热水浸提法,该方法具有易于操作的优点,同时也具有提取效率低等诸多缺点,使用该方法提取时,由于高温会破坏多糖结构,因此提取后生物活性明显降低。另外报告较多的是酶法和超声辅助浸提法,其中酶法可以分解植物细胞壁及细胞膜的成分,超声辅助浸提法的原理则是利用超声波的空化效应,同时结合机械剪切作用共同破坏细胞壁结构,主要目标是提高有效成分收率。依据目前的报道,该试验中,充分利用超声增强复合酶的活性和超声强化传质,有效缩短浸提时间,既提高破壁效率,又在提取过程中充分促进多糖溶解,提高枸杞多糖的提取效率。

目前在枸杞主产区中宁县种植较为广泛的品种是宁杞7号(2010年培育),该品种因鲜果深红色,果粒大且均匀,口感好,主要活性成分含量高而被茨农广为接受。该课题在广泛吸取国内外学者研究成果的基础上,一方面对宁杞7号枸杞多糖提取工艺进行优化,另一方面对枸杞多糖积累规律开展系统性研究,为提高宁杞7号枸杞的利用效率、获得枸杞子最佳采收时期提供一定的理论依据,从而进一步充分合理地开发利用枸杞的药用价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

宁杞7号枸杞(宁夏中宁县早康贸易有限公司)。试剂:苯酚、浓硫酸(分析纯)、脂肪酶(200 000 U/g)、果胶酶(200 000 U/g)、蛋白酶(200 000 U/g)、纤维素酶(20 000 U/g)、无水乙醇、葡萄糖。仪器:分析天平、高速中药粉碎机、低速自动平衡微型离心机、电热恒温水浴锅、超声波药品处理机。

1.2 宁杞7号枸杞多糖提取工艺研究

1.2.1 枸杞预处理。将宁杞7号洗净,剪碎后干燥,粉碎,密封保存于4~8℃环境中。

1.2.2 枸杞多糖提取工艺。超声法提取工艺(超声提取功率为200 W,频率为45 kH z):准确称取适量枸杞粉末→按一定的料液比加水→添加复合酶→超声波法提取→离心→超声提取液,每个样品做3次重复。

1.2.3 枸杞多糖含量的测定方法和多糖提取率的计算公式。测定超声提取液以及热水浸提提取液中的多糖含量,再按下式计算多糖提取率。

1.2.4 L9(34)正交试验设计。选取料液比(A)、超声时间(B)、提取温度(C)和复合酶添加量(D)4个因素,进行L9(34)正交试验,以枸杞多糖提取率为评价指标,最终确定枸杞多糖提取的最优工艺条件(表1)。

1.3 宁杞7号枸杞多糖积累规律研究

以宁杞7号为材料,4个重复,从开花坐果到果实成熟的整个发育过程中,共取样8次,果实发育前期,采样时间间隔较长,到成熟期适当缩短取样时间。每重复具体采样时间为花后8、14、21、25、27、29、31、34 d。

于8:30—9:30采样,分别从标记植株树冠的东、南、西、北4个方向以及上、中、下、内、外各个方向采取无病虫害的果实,测定枸杞多糖含量。

2 结果与分析

2.1 宁杞7号枸杞多糖提取工艺研究

2.1.1 超声波提取单因素试验结果

2.1.1.1 料液比对枸杞多糖提取率的影响。预设多梯度料液比:1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50,在试验中设定温度为60℃,超声波时间为40 m in,提取次数为1次。从图1可以看出,枸杞多糖提取率随着料液比的增大呈现先增加后减小的趋势,料液比为1∶30时枸杞多糖提取率达到最高,为7.102%。可能是因为料液比低于1∶30,超声波处理时,由于溶液浓度较大,不易形成空化现象;当料液比高于1∶30时,溶液中底物与酶的质量浓度下降,有效反应碰撞减少,导致提取率随之降低。

2.1.1.2 超声提取时间对枸杞多糖提取率的影响。预设多梯度超声时长:20、30、40、50、60 m in,试验中设定温度为60℃,料液比为1∶30,提取次数为1次。从图2可以看出,提取时间小于40 m in时,枸杞多糖的提取率随着提取时间的延长而增加,提取时间为40 m in时,枸杞多糖提取率达到最高,为7.735%,当提取时间大于40 m in时,枸杞多糖提取率呈下降趋势。可能是由于超声时间过长影响了多糖的结构所致。

2.1.1.3 超声温度对枸杞多糖提取率的影响。预设多梯度超声温度:45、50、55、60、65℃,设定料液比为1∶30,提取时间为40 m in,提取次数为1次。从图3可以看出,提取温度低于55℃时,枸杞多糖的提取率随着温度的升高而增加,提取温度为55℃时,枸杞多糖提取率达到最高,为7.236%,当提取温度高于55℃时,枸杞多糖提取率呈下降趋势。温度影响酶的活性,在适宜温度范围内,适当升温可以通过提高酶的活性增大枸杞多糖提取率,但当温度过高时,酶活性下降,枸杞多糖提取率降低。

2.1.1.4 复合酶添加量对枸杞多糖提取效果的影响。从图4可以看出,当酶添加量低于0.6%时,枸杞多糖提取率随着酶添加量的增大而增加,在酶添加量为0.6%时枸杞多糖提取率达到最大,为7.017%,当酶添加量高于0.6%时,随着酶添加量的增大枸杞多糖提取率缓慢下降。这是因为在其他条件相同的情况下,酶浓度在一定范围内,酶促反应速率与酶浓度呈正比,当酶浓度超过了一定范围时,酶用量达到了饱和。

表1 L 9(34)正交试验各因素水平

图1 料液比对宁杞7号枸杞多糖提取率的影响

图2 提取时间对宁杞7号枸杞多糖提取率的影响

2.2.2 正交设计提取枸杞多糖。在单因素试验的基础上,以多糖提取率为评价指标,对料液比、浸提时间、提取温度、复合酶添加量进行L9(34)正交试验(表2)。观察表2中极差值R,R值愈大,说明该因素对试验结果的影响愈大。表2中各因素对枸杞多糖提取率的影响显著程度依次为:B>A>D>C,即提取温度>料液比>复合酶添加量>超声时间。最佳提取工艺条件为料液比1∶40 g/mL,提取温度50℃,超声时间50 m in,复合酶添加量0.7%,枸杞多糖提取率达到8.044%,认为该组合(A2B1C2D3)为超声波辅助复合酶法提取枸杞多糖的最佳提取工艺条件。

2.2 宁杞7号枸杞多糖积累规律研究

利用宁杞7号枸杞多糖的最佳提取工艺条件分别在花后8、14、21、25、27、29、31、34 d采样测定枸杞多糖。从图5可以看出,枸杞多糖的积累在花后21 d前很缓慢,而花后21~27 d,枸杞多糖的含量迅速增加,花后27 d之后枸杞多糖含量逐渐下降。果实成熟时(花后27 d),枸杞多糖含量达到最大值8.567%。

图3 温度对宁杞7号枸杞多糖提取率的影响

图4 复合酶添加量对宁杞7号枸杞多糖提取率的影响

图5 果实发育过程中枸杞多糖含量的变化

表2 枸杞多糖提取条件优化正交试验结果与分析

3 结论

单因素试验和L9(34)正交试验提取宁杞7号枸杞多糖结果表明,超声辅助复合酶法提取宁杞7号枸杞多糖最佳提取工艺条件为料液比1∶40 g/mL,浸提温度50℃,超声时间50 m in,复合酶添加量0.7%,在此条件下枸杞多糖提取率为8.044%,该方法用时较短,效率高,为提高宁杞7号枸杞多糖的提取效率提供了理论依据。

宁杞7号果实枸杞多糖积累规律试验表明,枸杞多糖的积累在花后27 d达到最大值。该研究为提高宁杞7号枸杞的利用效率、获得枸杞子最佳采收时期提供了理论依据,从而进一步充分合理地开发利用枸杞的药用价值。

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