全 文 ：第 26卷 第 4期 贵州大学学报(自然科学版) Vol.26 No.4
2009年　8月 JournalofGuizhouUniversity(NaturalSciences) Aug.2009
文章编号　1000-5269(2009)04-0100-04
匀浆辅助水浴法提取雪莲果低聚糖的工艺研究＊
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:研究了匀浆预处理在从雪莲果中提取低聚糖的应用 ,详细考察了传统水浴浸提中浸提时
间 、浸提温度 、料液比以及匀浆转速和匀浆时间对低聚糖提取率的影响 ,并对这 5个工艺参数进
行了优化。结果表明 ,匀浆辅助水浴法提取雪莲果中低聚糖的最佳工艺条件为:匀浆转速
2500r/min,匀浆时间 90s,提取温度 80℃,提取总时间 3 h,液料比 1∶20.
关键词:雪莲果;低聚糖;匀浆;提取
中图分类号:TS255.36　　文献标识码:A
　　雪莲果(俗名:Yacon学名:SmalanthusSon-
chifolius)原产于安第斯山脉 , 在当地是一种常见
的水果 , 其味甜 , 但是热量不高。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 。此外 ,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] 。但目前低聚果糖的生产主要是酶法生
产 ,从天然植物中提取未见报道 。雪莲果中的低聚
果糖含量是所有植物中最高的 ,被称为低聚果糖之
王 。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
的功能性糖类 [ 3] 。然而 ,有关其的提取分离技术
未见报道。
在常规水浴提取基础上采用匀浆破碎技术对
新鲜雪莲果进行前处理 ,打破雪莲果中各组织成分
间紧密的相互结合 ,从而在比较温和的条件下通过
一次提取获得雪莲果低聚糖 ,并使其提取率得到提
高。
1　材料与仪器
1.1　试验原料与试剂
新鲜雪莲果(云南产 ,购自贵阳五里冲农产品
贸易市场)
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。
1.2　试验仪器
722S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);DZ-
KW-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 。
2　实验方法
2.1　雪莲果低聚糖水浴提取的工艺路线
新鲜雪莲果※清洗 、去皮 、切块※称量※一定
条件下(匀浆处理)热水搅拌提取※离心分离※取
上清液 ,即为雪莲果低聚糖提取液 [ 4] 。
2.2　总糖含量的测定(苯酚 -硫酸法)
总糖标准曲线的制作:精密称取 103℃干燥到
恒重的葡萄糖对照品 100.0 mg,置 1L容量瓶中 ,
加水适量使溶解 ,稀释至刻度 ,摇匀 ,得 0.1g/L葡
＊收稿日期:2009-06-25
基金项目:贵州省科技厅农业攻关项目(黔科合 NY字 [ 2009] 3059)
作者简介:王照波(1983-),男,河南南阳人 ,硕士研究生 ,研究方向:生物物质分离与提取技术 , Email:lengguan19832003@yahao.com.cn.
＊通讯作者:周文美 , Email:zwm45@126.com.
DOI :10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2009.04.012
萄糖标准溶液。精密吸取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、
1.2、1.4 mL上述溶液加入到具塞试管中 ,补水至
2 mL,精密加入 1.0 mL6%苯酚溶液 ,摇匀 ,迅速
加入 5.0 mL浓硫酸 ,盖上塞 ,摇匀 ,在室温显色 20
min,以空白校正零点 ,于 490 nm处测定其吸光度 。
以吸光度为纵坐标 ,葡萄糖毫克数为横坐标 ,作出
总糖的标准曲线 (见图 1), 并得回归方程 y=
8.16786x+0.00457, r=0.99979.
图 1　总糖标准曲线
2.3　还原糖含量的测定(DNS比色法)
还原糖标准曲线的制作:取 8支 25 mL容量
瓶 ,编号为 0号 、1-7号 。精密吸取 0、 0.2、0.4、
0.6、0.8、1.0、1.2、1.4mL葡萄糖标准溶液(1 mg/
mL)加入到已编号的容量瓶中 ,补水至 2 mL,精密
加入 1.5 mLDNS试剂。将各管摇匀 ,在沸水浴中
加热 5min,取出后立即冷却至室温 ,再以蒸馏水定
容至 25 mL,混匀。在 540 nm波长下 ,用 0号管调
零 ,分别读取 1 ～ 7号管的吸光度。以吸光度为纵
坐标 ,葡萄糖毫克数为横坐标 ,作出还原糖的标准
曲线(见图 2),并得到回归方程:y=0.60554x-
0.05157, r=0.99959.
图 2　还原糖标准曲线
2.4　低聚糖含量的测定
取 0.5mL雪莲果低聚糖提取液的稀释液 ,补
水至 2 mL,加入 1.0 mL6%蒸酚溶液 ,摇匀 ,迅速
加入 5.0mL浓硫酸 ,其他操作步骤同总糖标准曲
线制作。根据总糖标准曲线计算得到提取液中总
糖的含量。
取 0.5 mL雪莲果低聚糖提取液 , 补水至
2mL,精密加入 1.5 mLDNS试剂 ,其他操作步骤
同还原糖标准曲线制作 。根据还原糖标准曲线计
算得到提取液中还原糖的含量 。
雪莲果低聚糖提取率(%)=
总糖含量(g)-还原糖含量(g)
原料(g) ×100%
2.5　匀浆操作条件的确定 [ 5-6]
匀浆也就是通过机械及液力剪切作用将物料
撕裂和粉碎 ,用在此处希望能打破雪莲果组织细胞
或不同组织之间的连接 ,使雪莲果低聚糖更容易被
提取出来。本文利用匀浆方法对新鲜雪莲果进行
预处理 ,即雪莲果与水混合后进行匀浆操作 ,匀浆
后仍按传统水浴提取试验步骤进行 。
匀浆处理主要影响因素为转速和匀浆时间 。
在料液比 1∶20,提取温度 70℃,提取时间 2 h条件
下 ,设计试验分别考察了转速为 2500 r/min条件
下 , 30、60、90、120、150s等不同匀浆时间对雪莲果
低聚糖提取的影响 ,以及时间为 90s条件下 1500、
2000、2500、2800 r/min等不同转速对雪莲果低聚
糖提取的影响。
2.6　水浴浸提工艺条件的确定 [ 7-10]
依据实验确定的匀浆操作条件对原料进行预
处理 ,然后固定料水比为 1∶20,浸提温度 80℃,浸
提时间分别取 1.5 h、2h、2.5 h、3h、3.5 h;固定料
水比为 1∶20,浸提时间为 3h,浸提温度分别取 50、
60、70、80、90℃;固定浸提温度为 80℃,浸提时间
3h,料液比取(g/ml)1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25.
提取前进行匀浆预处理 ,以单因素试验为基
础 ,选取各个因素合适的水平设计正交试验 ,优化
工艺条件。
3　结果与讨论
3.1　匀浆处理对雪莲果低聚糖提取效果的影响
由图 1可知 ,匀浆时间从 30 s升到 90 s,雪莲
果低聚糖提取率增长较快 ,从 4.48%升到 5.42%。
而在 90 s以后 ,随着时间延长 ,雪莲果低聚糖提取
率几乎没有变化。根据以上分析可以确定匀浆处
理时间为 90 s.
由图 2可知 ,匀浆转速从 1500 r/min升到
2500 r/min时 ,雪莲果低聚糖提取率保持一直增
·101·第 4期 王照波 等:匀浆辅助水浴法提取雪莲果低聚糖的工艺研究
图 3　匀浆时间对雪莲果低聚糖提取率的影响
长 ,从 5.11%升至 5.66%.而从 2500 r/min到
2800r/min,雪莲果低聚糖提取率基本没有上升。
根据以上分析可以确定匀浆转速为 2500r/min.
图 4　匀浆转速对雪莲果低聚糖提取率的影响
3.2　水浴单因素试验结果
3.2.1　浸提时间对雪莲果低聚糖提取率的影响
从图 5可以看出 ,浸提时间在前 1.5-2 h内 ,
雪莲果低聚糖提取率增长较快 ,在 2 h处达到最大
值 。然而从 2 h以后 , 提取率开始呈缓慢下降趋
势 ,原因可能是由于浸提时间过长 ,导致部分低聚
糖降解为单糖。因此 ,浸提时间以 2 h为宜 。
图 5　浸提时间对雪莲果低聚糖提取率的影响
3.2.2　浸提温度对雪莲果低聚糖提取率的影响
由图 6可知 ,浸提温度从 50℃升到 80℃时 ,雪
莲果低聚糖提取率保持快速增长 ,在 80℃处达到
最大值 ,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 ,即
80℃以后 ,雪莲果低聚糖提取液的粘度会变大 ,对
于固液分离是不利的 , 会影响到水溶性雪莲果低
聚糖的提取率。因此 , 80℃以后雪莲果低聚糖提取
率呈快速下降趋势。由以上分析可知 ,浸提温度以
80℃为宜。
图 6　浸提温度对雪莲果低聚糖提取率的影响
3.2.3　料液比对雪莲果低聚糖提取率的影响
从图 7中可以看出 ,料液比越大 ,也即水越多 ,
雪莲果低聚糖提取率越高 。但是 ,当料液比到 1∶
25以后 ,雪莲果低聚糖提取率呈缓慢下降趋势 。
根据以上分析并考虑生产成本 ,料液比以 1∶25为
宜。
图 7　料液比对雪莲果低聚糖提取率的影响
3.3　水浴正交试验结果
本研究根据各单因素试验结果 ,选定以浸提时
间(t, h)、料液比(S/L, g/mL)、浸提温度(T, ℃)为
因素设计为三因素 、三水平的正交试验 ,对雪莲果
中低聚糖提取工艺进行优选 ,因素水平见表 1,正
交试验结果见表 2.
表 1　提取因素水平表
水平
因素
A(浸提
温度 /℃)
B(浸提
时间 /h)
C(料液比 /
(g/mL))
1 70 1 1∶15
2 80 2 1∶20
3 90 3 1∶25
表 2　正交试验直观分析表及结果
试验号
因素
A(浸提
温度 /℃)
B(浸提
时间 /h)
C(料液比 /
(g/mL))
雪莲果低聚
糖提取率(%)
1 70 1 1∶15 3.78
2 70 2 1∶20 4.86
3 70 3 1∶25 5.02
·102· 贵州大学学报(自然科学版) 第 26卷
4 80 1 1∶20 5.78
5 80 2 1∶25 4.52
6 80 3 1∶15 4.52
7 90 1 1∶25 3.08
8 90 2 1∶15 4.92
9 90 3 1∶20 5.34
K
1 4.553 4.213 4.407
K2 4.940 4.767 5.327
K3 4.447 4.960 4.207
R 0.493 0.747 1.120
　　以雪莲果低聚糖提取率为考察指标 ,由表 2分
析得知 ,各因素作用主次为 C>B>A.从极差分析
得知 ,诸因素对雪莲果低聚糖提取率的影响顺序
为:C(料液比)>B(浸提时间)>A(浸提温度)。
也就是说 ,料液比对雪莲果低聚糖提取率影响最
大 ,其次是浸提时间 ,浸提温度对雪莲果低聚糖提
取率影响最小。故依据直观分析结果 ,选择雪莲果
中低聚糖的最佳水浴提取工艺参数为 A2B3C2 ,即
温度 80℃,时间 3h,料液比 1∶20.
3.4　验证实验
依据最佳匀浆操作条件对原料进行预处理 ,采
用正交试验确定的最优条件进行提取 ,低聚糖提取
率达 6.32%.
4　结论
匀浆预处理可以提高低聚糖的提取率 ,但匀浆
转速和时间的变化影响相对较小 , 转速 2500 r/
min,时间 90 s可以作为合适的匀浆操作条件 。正
交优化试验得到的最佳工艺条件为:提取温度
80℃,提取总时间 3h,液料比 1∶20.提取前进行匀
浆预处理 ,条件为匀浆转速 2500 r/min,时间 90 s.
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StudyontheExtractionofOligosaccharidesfrom
YaconbyHomogenateExtraction
WANGZao-bo, ZHOUWen-mei, XUZi-ting, HUTing-yan
(CollegeofChemistryandChemicalEngineering, GuizhouUniversity, Guiyang550003 , China)
Abstract:Inthispaper, theefectsoftime, temperature, ratioofsolidtoliquid(W/V), homogenatetime, ho-
mogenatespeedontheyieldofyaconoligosaccharideswereresearchedandtheparametersforoptimumyieldwere
obtained.Theoptimumtechnologyparametersforhomogenateextractionwere:homogenatefor90 secondswith
2500r/min, extraction3hat80 ℃ with1∶20 ratioofsolidtoliquid.
Keywords:yacon;oligosaccharides;homogenate;extraction
·103·第 4期 王照波 等:匀浆辅助水浴法提取雪莲果低聚糖的工艺研究