全 文 ：《食品工业》2014 年第35卷第 3 期 11
超声波辅助酶法提取水蒲桃核仁多糖的研究
程谦伟，孟陆丽*，秦利平
广西科技大学生物与化学工程学院（柳州 545006）
摘 要 利用超声波辅助纤维素酶法提取水蒲桃核仁多糖, 研究了超声时间、超声功率、酶解温度、pH、液料比
等因素对其提取率的影响, 同时运用响应面试验优化了工艺条件。结果表明适宜提取条件为: 超声时间14 min, 超声
波功率80 W, pH为5.4, 酶解温度53 ℃, 液料比14.3︰1 (mL/g), 酶用量1.6%, 在此条件下进行酶法提取得水蒲桃核仁
多糖的提取率为9.28%, 而后经醇沉除蛋白, 所得多糖的得率为5.95%, 纯度为71.4%。
关键词 水蒲桃核仁多糖; 超声波; 酶
The Studies of Extraction Technology of Polysaccharides from Syzygium jambos
Alston Seeds by Ultrasonic-assisted Enzymatic Method
Cheng Qian-wei, Meng Lu-li*, Qin Li-ping
College of Biological and Chemical Engineering Guangxi University of Science and Technology (Liuzhou 545006)
Abstract The extraction of polysaccharide of Syzygium jambos (Linn.) Alston seeds (PSJA) by ultrasound-assisted cellulose
enzyme was studied. The infl uence of ultrasonic time, ultrasonic power, extraction temperature, pH, liquid-solid ratio on extraction
was investigated. The optimum condition was as follows: ultrasonic time 14 min, ultrasonic power 80 W, extraction temperature 53
℃, pH 5.4, 1iquid -solid ratio 14.3︰1 (mL/g), the amount of enzyme 1.6%. Under this condition, the extraction rate was 9.28%,
then using ethanol for removing protein, the PSJA yield was 5.95%, and the purity of PSJA was 71.4%.
Keywords polysaccharide of Syzygium jambos Alston seeds; ultrasound; enzyme
水蒲桃（Syzygium Jambos （Linn.） Alston）又
名水石榴、香果、响鼓、南蕉等，富含挥发油、黄酮
类、多酚等化合物[1]。17世纪引入我国台湾，主要分
布于广东、广西、福建、湖南、江西、浙江等地[2]。
水蒲桃属于亚热带果树，相对于同样生长在亚热带的
经济作物和其他植物来说，对它的研究相对较少。多
糖是一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高
分子多聚物，是生物体中广泛存在的物质[3]。对多糖
的化学及生物学功能的研究很多，发现众多多糖具有
多种活性，如抗肿瘤、免疫调节、抗衰老、降血糖、
抗凝血等[4]。
酶法提取多糖具有反应条件温和、效率高、杂质
易除、工艺简便和省时等优点，而超声波技术具有操
作简便、提取速度快、效率高、耗能少等特点。采用
超声波协同纤维素酶从水蒲桃核仁中提取多糖，运用
响应面设计试验确定超声波辅助酶法提水蒲桃核仁多
糖的最佳工艺条件，旨在探索一条适宜的水蒲桃核仁
多糖生产工艺，为增加功能性多糖的种类及开发水蒲
桃资源提供一定的理论基础。
1 材料与方法
1.1 主要原料、试剂
水蒲桃核仁；纤维素酶；石油醚；丙酮；乙醚；
无水乙醇等。
1.2 试验仪器、设备
高速多功能粉碎机；集热式恒稳磁力搅拌器；超
声波发生器；旋转蒸发器；全自动新型鼓风干燥箱；
电子天平等。
1.3 试验方法
1.3.1 预处理
将水蒲桃核仁干燥后粉碎过60 目筛，称取一定量
按液料比5︰1（mL/g）加入石油醚，水浴回流一定时
间后进行抽滤脱脂，然后按液料比5︰1（mL/g）加入
80%的乙醇60 ℃回流一定时间后抽滤干燥。
1.3.2 超声波辅助纤维素酶提取
将干燥后的粉末按一定料液比加入水溶液中，利
用超声波按一定超声时间、超声功率处理后，调节pH
后再加入适量的纤维素酶，在一定酶解温度和酶解时
间下提取多糖，然后95 ℃下灭酶10 min，灭酶冷却后
进行离心分离，取上清液浓缩后加入1/4体积的氯仿-
正丁醇混合液（V（氯仿）︰V（正丁醇）=4︰1），
振荡15 min除蛋白后离心得上清液。
1.3.3 醇沉、洗涤、干燥
上清液以无水乙醇沉淀多糖，4 ℃下过夜后抽
滤，固形物依次以丙酮、乙醚、无水乙醇洗涤，60 ℃
真空干燥即可得到粗多糖终产品。
1.4 多糖含量的测定
取酶解后除蛋白离心分离得到的上清液，采用蒽
酮-硫酸法测定多糖含量[5]。
多糖提取率按式（1）计算。
*通讯作者；基金项目：桂教科研[2012]10号（201204LX257）
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提取率= C×V×N
W×106 ×100% （1）
式中：W-用于提取的水蒲桃核仁粉末质量，
g；V-提取液的体积，mL；C-多糖的质量浓度，μg/
mL；N-试样溶液稀释的倍数。
多糖得率按式（2）计算。
多糖得率= W1W ×100% （2）
式中：W1-粗多糖终产品的质量，g；W-用于提
取的水蒲桃核仁粉末质量，g。
2 结果与分析
2.1 液料比对多糖提取率的影响
分别选取液料比为5︰1，10︰1，15︰1，20︰
1，25︰1（mL/g），研究液料比对多糖提取率的影
响，结果如图1所示。由图1可知提取率随液料比的增
大先有所提高，当液料比为15︰1（mL/g）时提取率
最大，之后随着液料比的增大提取率有所降低。
图1 液料比对多糖提取率的影响
2.2 超声功率对多糖提取率的影响
分别选取超声功率60 W，70 W，80 W，90 W，
100 W超声处理15 min，研究超声功率对多糖提取率
的影响，其结果如图2所示。由图2可知，初时随着超
声功率的增大，超声波对细胞壁的破碎作用增强，细
胞内多糖溶出速率增加，提取率逐渐提高。当超声功
率超过80 W后随着超声功率的增大，多糖的得率逐渐
下降，这可能是过高频率的超声波使多糖降解导致水
蒲桃核仁多糖的破坏所致[6]。
图2 超声功率对多糖提取率的影响
2.3 超声时间对多糖提取率的影响
由图3可看出，多糖的提取率会随着时间的延长
逐渐升高，到15 min时达到最大，而后随着超声时间
的延长提取率有所下降。这可能是因为初时随着超声
时间的延长，细胞破碎程度增大，使多糖更容易向外
扩散，而后再进一步延长超声处理时间，水蒲桃核仁
多糖提取率有所下降，这可能是因为超声处理时间过
长引起的热量积聚或机械剪切作用导致多糖的结构变
化而损失[7]。
图3 超声时间对多糖提取率的影响
2.4 pH对多糖提取率的影响
由图4可知，当pH为5.5时，多糖的提取率达到最
大，随着pH的不断增加，提取率开始下降，这可能是
由于pH过高或过低，导致酶的空间结构会受到破坏，
引起酶蛋白变性或者失活，影响与其底物的结合。
图4 pH对多糖提取率的影响
2.5 酶用量对多糖提取率的影响
分别加入为底物量0.4%，0.8%，1.2%，1.6%，
2%的纤维素酶进行酶解提取多糖，测定多糖提取率
结果见图5。由图5可知，初时提取率增加较显著，当
酶用量超过1.6%，多糖提取率变化趋于平缓。这是因
为随着酶量的增加，酶与底物接触机会增加，致使多
糖很快地分离出来；然而，随着加酶量的继续增加底
物被酶分子饱和，纤维素被水解的速度趋于稳定。故
选取酶用量为1.6%较为适宜。
图5 酶用量对多糖提取率的影响
2.6 酶解温度对多糖提取率的影响
由图6可知，多糖的提取率先随着温度升高而升
高，在55 ℃时多糖提取率达到最大，继续升高温度
多糖的提取率有所下降。这是因为当温度升高时，分
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子的热运动加快，反应速度加快，但超过最适温度
后，酶蛋白质变性，酶活力降低，从而多糖的提取
率下降。
图6 酶解温度对多糖提取率的影响
2.7 响应面试验设计方案及结果
响应面分析法简称RSM是利用合理的设计并通过
试验得到一定数据，采用多元二次回归方程拟合因素
与响应值之间的函数关系，通过回归方程分析寻求最
佳工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法[8]。
选定酶用量为1.6%，以超声时间、超声功率、酶
解温度、pH、液料比5个因素为自变量，多糖的提取
率作为响应值，利用Design-Expert 6.0软件设计了5因
素3水平共26个试验点的响应面分析试验，响应面试
验设计及结果如表1。
表1 响应面试验设计及结果
序号
因素
提取率/
%超声时间 /min
超声功率 /
W
酶解温度/
℃ pH
液料比 /
(mL·g-1)
1 10 90 60 5.0 20 8.67
2 20 80 55 5.5 15 8.95
3 15 70 55 5.5 15 8.76
4 15 80 50 5.5 15 9.12
5 20 90 60 5.0 10 8.45
6 20 90 50 6.0 10 8.79
7 20 70 60 6.0 10 8.55
8 20 70 60 5.0 20 8.89
9 15 80 55 5.5 20 9.03
10 15 80 55 6.0 15 9.01
11 10 80 55 5.5 15 8.97
12 15 90 55 5.5 15 9.08
13 15 80 55 5.5 15 9.14
14 10 90 60 6.0 10 8.75
15 15 80 55 5.5 15 9.21
16 10 90 50 6.0 20 8.65
17 15 80 55 5.5 15 9.17
18 15 80 55 5.5 15 9.19
19 15 80 55 5.0 15 9.05
20 15 80 60 5.5 15 8.94
21 20 70 50 6.0 20 8.59
22 20 90 50 5.0 20 8.31
23 15 80 55 5.5 15 9.14
24 15 80 55 5.5 10 9.23
25 10 70 50 5.0 10 8.57
26 10 70 60 6.0 20 8.29
各因素回归拟合后，得到响应值的回归方程
如下：
Y=9.14-0.01A+0.16B-0.090C-0.020D-0.10E-0.17A2-
0.21B2-0.095C2-0.095D2+4.849E-0.03E2-0.24AB+
0.095AC+0.035AD+0.080AE-0.080BC-0.070BD-
0.13BE+0.030CD+0.17CE+0.025DE。
式中：Y-提取率；A-超声时间；B-超声功率；C
为酶解温度；D-pH；E-液料比。
对响应值进行回归分析，各因素的方差分析如表
2所示。
表2 方差分析表
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 Pr>F
Model 2.00 20 0.100 46.65 0.000 2
A 2.000E-004 1 2.000E-004 0.093 0.772 1
B 0.051 1 0.051 23.93 0.004 5
C 0.016 1 0.016 7.57 0.040 2
D 8.000E-004 1 8.000E-004 0.37 0.567 6
E 0.020 1 0.020 9.35 0.028 2
A2 0.067 1 0.067 31.20 0.002 5
B2 0.10 1 0.10 48.15 0.001 0
C2 0.022 1 0.022 10.36 0.023 5
D2 0.022 1 0.022 10.36 0.023 5
E2 5.756E-005 1 5.756E-005 0.027 0.876 1
AB 0.076 1 0.076 35.31 0.001 9
AC 0.012 1 0.012 5.49 0.066 1
AD 1.582E-003 1 1.582E-003 0.74 0.429 2
AE 8.328E-003 1 8.328E-003 3.89 0.105 6
BC 8.429E-003 1 8.429E-003 3.94 0.104 0
BD 6.459E-003 1 6.459E-003 3.02 0.142 8
BE 0.022 1 0.022 10.38 0.023 4
CD 1.159E-003 1 1.159E-003 0.54 0.494 7
CE 0.040 1 0.040 18.68 0.007 6
DE 8.026E-004 1 8.026E-004 0.38 0.567 0
残差 0.011 5 2.140E-003
失拟 6.900E-003 1 6.900E-003 7.26 0.054 4
纯误差 3.800E-003 4 9.500E-004
总回归 2.01 25
通过Prob＞F来判断方程中各变量对提取率影响的
显著性，当Prob＞F小于0.05，表示这项指标是显著。
从表2可以看出，模型的“Prob＞F”值为0.000 2，表
明该模型是显著的，即回归方程有意义。回归方程中
各项的方差分析结果表明，B，C，E，A2，B2，C2，
D2，AB，BE，CE对提取率的影响是显著的。
由计算机预测的优选工艺条件如表3所示。
表3 计算机预测适宜工艺条件
超声时间 /min 超声功率 /W 酶解温度 /℃ pH 液料比 /(mL·g-1)
14.05 84.86 52.84 5.39 14.36︰1
根据优化结果，确定多糖提取的优化工艺条件
为：超声时间14 min，超声功率80.00 W，pH 5.4，
酶解温度53 ℃，液料比14.3︰1（mL/g）。在此条件
下进行验证试验，得到水蒲桃核仁多糖的提取率为
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剑麻汁水解液美拉德反应及其产物挥发性成分研究
韩丝银1，郭健2，纪丽丽3，谭少芬4，谷长生4，宋文东3*
1. 广东海洋大学食品科技学院（湛江 524088）；2. 浙江海洋学院食品与医药学院（舟山 316022）；
3. 浙江海洋学院石化与能源工程学院（舟山 316022）；4. 广东海洋大学理学院（湛江 524088）
摘 要 采用盐酸水解剑麻汁, 对其水解液进行美拉德反应, 并对其美拉德反应产物的挥发性成分进行了测定。结
果表明6 mol/L盐酸与剑麻汁的体积比为4︰1, 100 ℃的条件下水解14 h, 剑麻汁的水解度达到16.8%; 剑麻汁水解液
在pH为7, 100 ℃加热30 min, 其美拉德反应褐变程度最强; 经气相色谱-质谱联用仪测定, 剑麻汁的美拉德反应产物
挥发性成分主要包括醇、醛、酮、酸、酯、酚、烯及呋喃8大类, 可开发成一种天然的烟草增香剂。
关键词 剑麻汁; 水解液; 美拉德反应; 挥发性成分
The Maillard Reaction of Sisal Hemp Juice Hydrolysate and Its Volatile Composition
Han Si-yin1, Guo Jian2, Ji Li-li3, Tan Shao-fen4, Gu Chang-sheng4, Song Wen-dong3*
1. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University (Zhanjiang 524088);
2. College of Food and Medical, Zhejiang Ocean University (Zhoushan 316022);
3. College of Petrochemical and Energy Engineering, Zhejiang Ocean University (Zhoushan 316022);
4. College of Science, Guangdong Ocean University (Zhanjiang 524088)
Abstract Sisal hemp juice was hydrolyzed by muriatic acid, hydrolysate obtained from that would have Maillard reaction,
and volatile components of this Maillard reaction products were detected. The results showed that a hydrolysis of sisal hemp
juice by muriatic acid 6 mol/L, volume ratio of muriatic acid and sisal juice 4︰1, hydrolysis in 100 ℃ for 14 h leaded to a
degree hydrolysis of 16.8%, The highest browning degree was measured in the hydrolysate at pH 7 after incubation in 100 ℃
for 30 min. Under this condition the volatile components of these Maillard reaction products mainly included 8 categories via
the detection of GC-MS, which were alcohol, aldehyde, ketone, acid, ester, phenol, alkene and furan, and it can be developed
as a natural fumette for tobacco.
Keywords sisal hemp juice; hydrolysate; Maillard reaction; volatile composition
剑麻是一种龙舌兰科龙舌兰属的叶纤维作物，原
产于墨西哥的龙加丹半岛[1-2]，在中国主要生长于雷州
半岛及广西部分地区[3]，可广泛应用于渔航、工矿、
运输等所需的各种规格绳索[4]，与此同时排出的剑麻
废水即剑麻汁，不仅富含蛋白质和糖类，还含有叶绿
素、果胶、皂素及可溶性酯等成分[5]。为使丰富的植
物资源剑麻得到增值，实现综合利用，目前对剑麻汁
已经做了大量的深入研究，但主要都是其发酵和成分
9.28%，而后经醇沉除蛋白，水蒲桃核仁多糖的得率
为5.95%，纯度为71.4%。
3 结论
根据试验优化结果确定蒲桃核仁多糖的适宜浸提
工艺条件为：超声时间14 min，超声波功率80 W，pH
为5.4，酶用量1.6%，酶解温度53 ℃，液料比14.3︰1
（mL/g），在此条件下进行酶法提取，水蒲桃核仁多
糖的提取率为9.28%，而后经醇沉除蛋白，所得多糖
的得率为5.95%，纯度为71.4%。
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