全 文 ：　[收稿日期] 　2009-10-15;2010-02-02修回
　[基金项目] 　贵州省科技厅农业攻关项目“构树深加工技术的研究”[ 黔科合 NY 字(2009)3059]
　[作者简介] 　王照波(1983-),男 ,在读硕士 ,研究方向:生物物质分离与提取技术。
　＊通讯作者:周文美 ,教授。 E-mai l:zwm 45@126.com
[ 文章编号] 1001-3601(2010)02-0119-0173-04
雪莲果水溶性低聚糖的提取工艺
王照波 , 周文美 , 徐子婷 , 胡廷艳
(贵州大学 化学与化工学院 , 贵州 贵阳 550003)
　　[摘　要] 以雪莲果中低聚糖提取率为评价指标 ,采用单因素试验和正交试验对雪莲果低聚糖的水浴提
取工艺和微波提取工艺进行了优化设计和比较。结果表明 ,微波提取工艺的最佳提取条件为:提取时间
10min ,微波功率 630W ,料液比 1∶40;水浴提取工艺的最佳提取条件为:时间4 h ,温度 80℃,料液比 1∶40。
两种方法中以微波提取时间短 ,效率高 ,优于水浴法。[关键词] 雪莲果;低聚糖;水浴;微波;提取率[中图分类号] S667.9 [文献标识码] A
The Extraction Technology of Water-soluble
Oligosaccharide from Smallanthus sonchifolius
WANG Zhao-bo , ZHOU Wen-mei , XU Zi-ting , HU Ting-yan
(College of Chemistry and Chemical Engineering , Guizhou University , Guiyang , Guizhou 550003 , China)
　　Abstract:The hot w ater and microw ave ex t raction techno logies o f olig osaccharide f rom Smal lanthus
sonchi folius were opt imized and compared by taking the o ligosaccharide ex traction rate as the evaluation
index and using the single facto r test and o rthogonal de sign.The resul ts showed that the optimum
microw ave ext ract ion techno logy is 10min ex traction t ime , 630 W microw ave pow er and 1∶40 solid/ liquid
ratio , and the optimum ho t w ater ext raction technolo gy is 4h ex t raction time , 80℃water temperature and
1∶40 solid/ liquid ratio.The microw ave ex traction technology is bet ter than the ho t w ater ext raction
technolo gy.
Key words:Smal lanthus sonchi f olius;o ligo saccharide;ho t w ater;microw ave;ex t raction rate
　　雪莲果(俗名:Yacon 学名:Smal lanthus son-
chi f olius)原产于安第斯山脉 ,为当地常见水果 ,其
味甜 ,但含热量不高。雪莲果含有多种人体必需的
氨基酸和丰富的矿物质 ,特别是其果实干基中糖类
物质含量达 90%以上 ,主要是由低聚果糖 、蔗糖 、果
糖 、葡萄糖等低聚糖类和单糖类物质组成 ,不含有淀
粉 ,其中 ,低聚果糖是主要的功能性低聚糖类物质 ,
其含量占其果实干基的 45%～ 65%,占雪莲果低聚
糖总量的 80%～ 90%[ 1] 。低聚果糖是一种很有开
发前景的天然活性成分 ,无论是在人体还是在动物
中都是一种理想的功能性添加剂 ,具有广泛用途 。
其主要用作人类的健康食品 ,是一种很好的水溶性
膳食纤维 ,具有预防便秘 、抗衰老 、防龋齿等特性 ,可
以提高人体免疫力 ,长期服用可起到减肥的效果 。
低聚果糖还可以部分替代抗生素 ,是一种“绿色”饲
料添加剂 ,其应用前景非常广阔[ 2] 。雪莲果中的低
聚果糖含量较高 ,被称为低聚果糖之王。而以低聚
果糖为主要成分的雪莲果低聚糖以其优异的生理功
能为人们熟知 ,是一种颇具开发前途的功能性低聚
糖类[ 3] 。但对其提取分离技术未见相关报道。笔者
等通过单因素试验和正交试验 ,对雪莲果低聚糖的
水浴提取工艺和微波提取工艺[ 4-5] 分别进行优化设
计和比较 ,以期为雪莲果低聚糖提供一定的理论依
据 。
1 材料与方法
1.1 原料 、试剂与仪器
1.1.1 原料 新鲜雪莲果(云南产 ,购自贵阳五里
冲农产品贸易市场)
1.1.2 试剂 氢氧化钠 ,酒石酸钾钠 ,苯酚 , 3 , 5-
二硝基水杨酸 ,亚硫酸氢钠 ,硫酸 ,葡萄糖等均为市
售分析纯。
1.1.3 仪器 722 S 可见分光光度计(上海精密科
学仪器有限公司);台式离心机(上海安亭科学仪器
厂);高速万能粉碎机(北京中兴伟业仪器有限公
司);DZKW-4电子恒温水浴锅(上海科析实验仪器
厂);THZ-82恒温振荡器;JJ-1精密增力电动搅拌;
低温冰箱;BA-Re0.9微波萃取机(上海励原机械设
备有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 雪莲果粉的制备 将成熟雪莲果洗净 ,去
外表皮后切成薄片 ,经漂烫灭酶防止褐变再晾干 ,然
后将雪莲果片放入 60℃烘箱中烘至干透 ,置于干燥
洁净的环境中冷却至室温 ,用粉碎机将干燥的雪莲
　贵州农业科学　2010 , 38(2):173～ 176　Guizhou Ag ricultural Science s
果片粉碎成 20目左右的雪莲果粉备用[ 7] 。
1.2.2 热水提取与微波提取的单因素试验 热水
提取时间分别设 1 、2 、3 、4 、5 h ,提取温度分别设 60 、
70 、80 、90 、100℃, 料液比分别设 1 ∶10 、1 ∶20 、
1∶30 、1∶40 、1∶50 。微波提取时间分别设 4 、6 、8 、
10 、12min , 提取功率分别设 420 、490 、560 、630 、
700W ,料液比分别设 1∶20 、1∶30 、1∶40 、1∶50 、
1∶55g/mL。
1.2.3 热水提取与微波提取的正交试验 水提法
中影响低聚糖提取率的因素很多 ,如提取时间 、温
度 、料液比等 ,在单因素试验的基础上 ,选择提取温
度 、料液比和水浴时间进行 3因素 3水平 L 9(33)正
交试验 ,确定水提法提取低聚糖的最适提取条件 ,各
因素水平见表 1。在微波单因子试验的基础上 ,对
影响雪莲果低聚糖提取率的主要因素微波时间 、微
波功率 、料液比进行 3 因素 3 水平 L 9(33)正交试
验 ,各因素水平见表 2 。
表 1 热水提取工艺的正交试验因素与水平
　　Table 1　The facto r and level of o rthogonal design
fo r ho t water ext raction techno log y
水平
Level
因素 Factor
A(温度)/ ℃ B(料液比)/(g/mL)C(水浴时间)/ h
1 70 1∶30 2
2 80 1∶40 3
3 90 1∶50 4
表 2 微波提取工艺的正交试验因素与水平
　　Table 2　The facto r and level of o rthogonal design
fo r microw ave ex traction technology
水平
Level
因素 Factor
A(微波功率)/
W
B(料液比)/
(g/mL)
C(微波时间)/
min
1 560 1∶30 8
2 630 1∶40 10
3 700 1∶50 12
1.2.4 雪莲果低聚糖提取流程[ 8]
1)常规热水浸提工艺优化 。准确称取雪莲果
干粉 10 g 放入圆底烧瓶 ,加入适量蒸馏水并混匀 ,
按各种设定条件(时间 、温度 、料液比)进行提取 ,低
速离心 ,合并上清液 ,按 1.2.5方法测提取上清液样
品的低聚糖含量 。
2)微波辅助提取工艺优化 。准确称取雪莲果
干粉 15g 放入微波萃取机的专用容器内 ,加入适量
蒸馏水并混匀 ,按各种设定条件(时间 、微波功率 、料
液比)在微波萃取机内进行提取 ,低速离心 ,合并上
清液 ,按 1.2.5方法测定提取上清液样品的低聚糖
含量 。
1.2.5 雪莲果低聚糖的测定 分别采用苯酚-硫
酸法和 DNS比色法 ,以葡萄糖为标准品 ,按照总糖 、
还原糖含量的分析方法 ,测定各提取液中总糖和还
原糖的浓度 ,由溶液体积计算出提取液中所含总糖
和还原糖的质量[ 6] 。依据下式计算出低聚糖的提取
率。
雪莲果低聚糖提取率/ %总糖含量-还原糖含量/ g原料 ×100
2 结果与分析
2.1 热水提取与微波提取的单因素试验
2.1.1 提取时间 由图 1 可知 ,在一定范围内 ,随
着提取时间的延长 ,雪莲果低聚糖的提取率增高。
在热水提取中 ,当提取时间在 3h 内时 ,随着提取时
间的增加 ,低聚糖的提取率也随着增加;当提取时间
超过 3h后 ,随提取时间的延长 ,雪莲果低聚糖提取
率开始呈下降趋势 。因此 ,热水浸提时间选在 3h左
右为宜 。在微波提取中 ,提取时间超过 10min 以
后 ,低聚糖提取率反而有所降低 ,因此微波时间不宜
超 10min 。
　　图 1 热水提取时间和微波提取时间对雪莲果低聚糖
提取率的影响
　Fig.1　The effect of ex tr action time on ex traction rate of
o ligo saccharide from Smallanthus sonchi f olius
2.1.2 热水提取温度与微波功率 由图 2 看出 ,
热水提取随着温度的升高 ,低聚糖的提取率逐渐升
高 ,这说明温度越高对雪莲果细胞的破坏作用越大 ,
有利于低聚糖的浸出 。但是 ,温度太高 ,特别是在
80℃以后 ,雪莲果提取液的粘度会变大 ,这种高粘的
液体对于固液分离是不利的 ,完全影响到水溶性的
雪莲果低聚糖提取率。因此 ,提取温度选在 80℃比
较合适 。在微波提取中 ,功率 420W 到 630W 的范
围内 ,低聚糖提取率上升较快 ,而在微波功率 630W
到 700W 的范围内 ,低聚糖提取率上升相对缓慢。
故当微波功率达到 630W 以后 ,再增大功率对提高
低聚糖提取率意义不大 。从节约成本及提高提取效
率的角度考虑 ,微波温度选 630W 为宜 。
2.1.3 料液比 由图 3看出 ,不论采用何种提取
方式 ,当料液比在 1∶40 内时 ,随着料液比的增加 ,
低聚糖的提取率逐渐增加。在热水提取中 ,当料液
比到 1∶40以后 ,低聚糖提取率开始呈下降趋势;而
在微波提取中 ,当料液比到 1∶40以后 ,低聚糖提取
·174· 　　　　　　　　　　　　 　　　　　贵 州 农 业 科 学 2010 , 38卷
率先是增加十分缓慢 ,随后呈下降趋势 。因此 ,为降
低后处理中浓缩的负担 ,减少能量消耗 ,两种提取方
法的料液比均以 1∶40为宜。
2.2 正交试验
2.2.1 水提法提取低聚糖的最适提取条件 由表
3正交试验极差分析可知 ,在水提法考察的 3 个因
素中 ,影响雪莲果低聚糖提取的主次顺序依次为提
取时间 、温度 、料液比 ,即提取时间对低聚糖提取率
的影响最大 ,其次为提取温度 ,料液比对低聚糖提取
率影响最小。根据正交试验结果 ,雪莲果低聚糖水
提法的最优组合应为 A 2 B3 C3 。但从表中可以看出
KB2和KB3之间相差很小 。为降低后处理中浓缩的
表 3 水提法提取低聚糖正交试验结果
　 Table 3　The o r thogonal testing re sult o f ex tracting
o ligo saccharide by the hot w ater ex traction
technology
试验号
No.
因素 Facto r
A
(温度/ ℃)
B(料液比/
(g/mL))
C
(水浴时间/ h)
低聚糖提取率/ %
Ex tract ion rate of
oligosacch aride
1 70 1∶30 2 41.76
2 70 1∶40 3 56.27
3 70 1∶50 4 59.10
4 80 1∶40 2 56.22
5 80 1∶50 3 59.58
6 80 1∶30 4 61.57
7 90 1∶50 2 54.27
8 90 1∶30 3 61.01
9 90 1∶40 4 59.48
K 1 52.377 54.780 50.750
K 2 59.123 57.323 58.953
K 3 58.253 57.650 60.050
R 6.746 2.870 9.300
负担 ,减少能量消耗 ,以选择 B2为宜。因此雪莲果
低聚糖水提法的最优组合最后确定为 A 2 B2C3 ,即以
1∶40的料液比 ,在80℃水浴条件下提取 4h ,此组合
条件下低聚糖提取率达 62.32%。
2.2.2 微波提取低聚糖的最适提取条件 由表 4
极差分析可知 ,在微波提取工艺中 ,影响低聚糖提取
率各因素的主次关系为:微波功率>料液比>微波
时间 ,即微波功率对低聚糖提取率的影响最大 ,其次
为料液比 ,微波时间对低聚糖提取率影响最小。因
此 ,微波提取法最适工艺条件为:微波功率 630W ,
料液比 1∶40 ,微波时间 10min ,此条件下低聚糖提
取率达 61.37%。
表 4 微波提取低聚糖的正交试验结果
　 Table 4　The o r thogonal testing re sult o f ex tracting
o ligo saccharide by the microwave ext raction
technology
试验号
No.
因素 Facto r
A
(微波功率/W)
B(料液比/
(g/mL))
C
(时间/min)
低聚糖提取率/ %
Ex tract ion rate of
oligosacch aride
1 560 1∶30 8 51.83
2 560 1∶40 10 54.49
3 560 1∶50 12 54.75
4 630 1∶40 8 59.73
5 630 1∶50 10 60.97
6 630 1∶30 12 59.56
7 700 1∶50 8 57.99
8 700 1∶30 10 59.55
9 700 1∶40 12 60.04
K 1 52.690 56.517 56.980
K 2 60.087 58.337 58.087
K 3 59.193 58.117 57.903
R 6.397 1.820 1.107
2.3 两种提取方法的比较
根据正交试验结果 ,对比两种提取方法的最适
工艺条件及提取率(表 5),微波提取和水提法之间
的最大差别表现在提取时间 、提取率上 。微波提取
法的低聚糖提取率虽然略低于传统的水提法 ,但其
所需时间却大大缩短。所以 ,微波提取法具有迅速 、
节能 、操作简便 、效率高等优点 ,优于传统的水提法。
·175·　第 2 期 王照波 等　雪莲果水溶性低聚糖提取工艺的研究
表 5 不同提取方法所得低聚糖提取率比较
Table 5　Comparison of o lig osaccha ride ext raction ra te betw een tw o ex traction technologies
方法
Method
提取时间/ min
Ex traction time
料液比
Solid/ liquid ratio
功率/W
Power
温度/ ℃
Temperature
低聚果糖得率/ %
Ex tr action ra te o f oligo saccharide
水浴法 240 1∶40 - 80 62.32
微波法 10 1∶40 630 - 61.37
3 结论
试验表明 ,在水提法提取雪莲果低聚糖的过程
中 ,提取时间是影响低聚糖提取率的最关键因素 ,雪
莲果低聚糖提取的最佳工艺条件是以 1∶40的料液
比 ,在 80℃水浴条件下 ,提取 4h 。而在微波提取工
艺中 ,影响低聚糖提取率各因素的主次关系为:微波
功率>料液比>微波时间 ,微波提取法最适工艺条
件为:微波功率 630W , 料液比 1 ∶40 , 微波时间
10min。比较两种提取方法的最适工艺条件及提取
率 ,微波提取法低聚糖的提取率虽然略低于传统的
水提法 ,但微波提取法具有迅速 、节能 、操作简便 、效
率高等优点 ,显著优于传统的水提法 ,因而具有良好
的应用前景。
[ 参 考 文 献]
[ 1 ] 钱 林 ,丁长河 , 李里特 , 等.雪莲果的化学组分及其
功能特性[ J] .食品研究与开发 , 2006(6):179-188.
[ 2] 井明艳 , 孙建义.天然活性成分—低聚果糖的应用前
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[ 3] 吕明生 , 徐兴权.雪莲果的营养功能和加工利用[ J] .
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[ 6] 张惟杰.糖复合物生化研究技术[ M] .第二版.浙江大
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[ 8] 李俊丽 , 王运强 ,向长萍 , 等.南瓜水溶性多糖提取工
艺的研究[ J] .食品工业科技 , 2007(7):140-142.
(责任编辑:聂克艳)
(上接第 172 页)
表 2 薏苡仁粗多糖水提醇沉法最佳提取工艺正交试验结果
Table 2 　The or thogona l test of determining the optimum
ex traction techno lo gical condition fo r e xt racting
crude polysaccha rides f rom Coi x lacryma-jobi L.
试验号
Numbe r A B C
粗多糖得率/ %
C rude po ly sac
charides yield
1 1 1 1 3.80
2 1 2 2 5.29
3 1 3 3 7.20
4 2 1 2 3.65
5 2 2 3 4.53
6 2 3 1 7.09
7 3 1 3 4.12
8 3 2 1 4.91
9 3 3 2 7.59
K 1 16.68 11.625 15.801
K 2 15.27 14.73 17.541
K 3 17.631 23.28 16.239
k1 5.560 3.857 5.267
k2 5.090 4.910 5.847
k3 5.877 7.760 5.413
R 0.787 3.903 0.580
3 小结
选取温度 、时间和料液比三个因素 ,对薏苡仁粗
多糖热水浸提工艺的影响进行了初步探讨 ,在单因
素实验基础上 ,采用正交实验对薏苡仁粗多糖水提
醇沉法提取工艺进行优化。结果表明 ,温度 65℃、
时间 12 h和料液比 1∶35时 ,薏苡仁粗多糖得率最
高 ,为 7.59%。正交试验表明 ,水提法提取薏苡仁
粗多糖的影响因素顺序为提取温度>料液比>提取
时间。通过方差分析得到提取温度对试验结果影响
最显著 ,与正交试验结果一致。
[ 参 考 文 献]
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社 , 1997:2646.
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(责任编辑:聂克艳)
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