全 文 ：长角豆中肌醇的提取工艺研究
夏 涛，刘华奇，李玉灵* ，郭荣鑫，谢卫军 (上海诺金科生物科技有限公司，上海 201201)
摘要 ［目的］探讨长角豆中肌醇的最佳提取工艺。［方法］研究不同溶剂、不同提取温度和不同提取时间对长角豆中肌醇提取率的影
响，确定粗提工艺后对粗提物采用正交试验法确定最佳精制条件，并用 GC法对其中的肌醇进行定量分析。［结果］长角豆中肌醇的粗
提工艺为: 40%乙醇做溶剂、提取温度为 80 ℃、提取3 h;最佳酶解条件为: pH 4． 5、植酸酶浓度4. 0%、酶解温度40 ℃，精制后肌醇含量达
10． 76%。［结论］该研究可为长角豆中肌醇的提取提供参考。
关键词 长角豆;肌醇;提取工艺;植酸酶
中图分类号 S643． 9 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611( 2013) 24 －10112 －03
Study on Extraction Process of Inositol from Ceratonia siliqua
XIA Tao et al ( Shanghai Newgenco Bioscience Co． Ltd，Shanghai 201201)
Abstract ［Objective］The optimum extraction process is probed to inositol from Ceratonia siliqua． ［Method］ The impact of different sol-
vents，extraction temperature and extraction time on the yield of inositol were investigated; by using orthogonal test method optimum purifica-
tion process are determined from the raw extracts，and quantitative analysis of inositol from Ceratonia siliqua was made by GC． ［Ｒesult］The
optimum extraction process of inositol from Ceratonia siliqua was as follows: the ethanol concentration is 40%，the temperature is 80 ℃，the
extraction time is 3 h; the optimum hydrolytic condition is pH 4． 5，concentration of phytase is 4. 0%，hydrolytic temperature is 40 ℃ ． And
the content of inositol attains 10． 76% after purification． ［Conclusion］The research provides foundation for extracting the inositol from Cerato-
nia siliqua．
Key words Ceratonia siliqua; Inositol; Extraction process; Phytase
基金项目 上海市科技人才计划项目( 11XD1422600)
作者简介 夏涛( 1965 － ) ，男，安徽六安人，教授，博士，博士生导师，从
事植物分子生物学、基因工程和植物资源药品的相关研究，
E-mail: Thdbly199@ 163． com。* 通讯作者。
收稿日期 2013-06-15
长角豆(Ceratonia siliqua) ，为长角豆科长角豆属，原产
于地中海东部，目前在国内已由人工引种栽培。长角豆不但
具有非常高的营养价值，而且具有极高的药用价值。长角豆
中含天然多糖，低热量，不含脂肪，专家建议心脏病和胃病患
者可以长期食用长角豆。角豆糖浆中的含钙量是牛奶的 3
倍，并含有丰富的维生素 E和矿物质，对治疗感冒和咳嗽有
良好的功效，有助于肠胃正常工作。国外有研究［1 －2］发现，
长角豆中富含肌醇类(INOSITOL)分子。肌醇，又名环己六
醇，分子式 C6H12O6，通过最近 10年的文献检索，发现在肌醇
的 9种同分异构体中，对于糖尿病有治疗作用的主要有 2
种，即 D手性肌醇和 L手性肌醇。肌醇为新一代胰岛素受体
促敏剂，大量数据证实［2 －3］，胰岛素抵抗可以直接导致尿液
和组织中手性肌醇的缺乏，而给予手性肌醇则可以逆转这种
效应。膳食补充手性肌醇对糖尿病可起到防和治的双重功
效。肌醇还是肠内某些微生物的生长因子［4］，在其他维生素
缺乏时，它能刺激所缺乏维生素的微生物合成维生素，因此，
肌醇在食品工业中常被用作营养强化剂。
肌醇生产方法［5］主要是浸渍法、菲汀法、煎煮法、回流提
取法、连续回流提取法，但从豆科植物中提取肌醇的方法还
不成熟。Kang等获得了从大豆中纯化肌醇的方法，并研究
了肌醇对 2型糖尿病人餐后血糖的影响［3］。国内还未见有
从长角豆中提取肌醇的方法和相关研究，因此有必要建立一
种从长角豆中提取肌醇的方法，以便为豆科植物提取肌醇提
供参考，也为长角豆的进一步研究奠定基础。
1 材料与方法
1． 1 材料 供试原料长角豆为市售。主要试剂:乙醇、吡
啶、乙酸乙酯，均为分析纯;HZ202 型阴离子交换树脂;肌醇
标准品，纯度为 99%，Sigma 公司。主要仪器:FZ102 微型植
物粉碎机，天津泰斯特仪器有限公司;721 型分光光度计，上
海精密科学仪器有限公司;DHG-9023A 型电热鼓风干燥箱，
上海一恒科技有限公司;BT25S 型电子分析天平，北京赛多
利斯仪器有限公司;GC-9860型气相色谱仪，上海奇阳信息科
技有限公司。
1． 2 方法
1． 2． 1 单因素法确定粗提工艺。以 100 g的长角豆为原料，
经清洗，干燥，置于粉碎机中粉碎成粉末后，将长角豆粉置于
圆底烧瓶中，料液比为 1∶35 g /ml，先加入 2 L提取溶剂，搅拌
提取，离心，滤渣再加入 1． 5 L相应溶剂提取 1次，离心弃渣，
合并2次滤液，减压浓缩至原体积的1 /30，105 ℃干燥得长角
豆粗提物。
1． 2． 1． 1 不同溶剂提取长角豆中肌醇。分别采用 80%乙
醇、40%乙醇、纯水为溶剂提取，固定提取温度和提取时间，
确定出最佳提取溶剂;并采用 GC法对粗提物中的肌醇进行
定量分析。
1． 2． 1． 2 不同提取温度提取长角豆中肌醇。固定提取溶剂
和提取时间，提取温度分别设为 40、60、80、100 ℃下搅拌，确
定出最佳提取温度;并采用 GC 法对其中的肌醇进行定量
分析。
1． 2． 1． 3 不同提取时间提取长角豆中肌醇。固定提取溶剂
和提取温度，搅拌提取时间分别设为 2、3、4 h，确定出最佳提
取时间;并采用 GC法对其中的肌醇进行定量分析。
1． 2． 2 正交试验法确定酶解精制工艺。对上述得到的粗提
物加入乙酸缓冲溶液及植酸酶，一定温度下酶解 3 h，减压浓
责任编辑 李菲菲 责任校对 卢瑶安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2013，41(24):10112 － 10114
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2013.24.022
缩至 1 /5体积，并去除乙酸，调节 pH至中性，得到酶解液;上
述酶解液通过 HZ202型阴离子交换树脂进行柱层析，用 500
ml去离子水清洗树脂，收集洗脱液，将洗脱液经减压浓缩，
105 ℃干燥得到含肌醇的长角豆提取物样品。
通过预试验得到的结果结合参考文献，植酸酶水解影响
肌醇得率的因素主要有 3个，即乙酸缓冲溶液的 pH、植酸酶
浓度、酶解温度。每个因素分 3 个水平进行正交试验，对精
制条件进行优化，并采用 GC法对其中的肌醇进行定量分析。
因素水平设计见表 1。
表 1 长角豆中肌醇提取工艺正交试验因素水平设计
水平
因素
pH(A) 植酸酶浓度(B)∥% 酶解温度(C)∥℃
1 3． 5 2． 5 30
2 4． 5 3． 5 40
3 5． 5 4． 0 50
1． 2． 3 长角豆提取物中肌醇含量的测定。长角豆提取物用
60%(V∶V)乙腈溶液溶解，以正十八烷为内标，经过硅烷化处
理后，用毛细管柱和氢火焰离子化检测器(FID) ，程序升温对
样品中肌醇进行含量测定。色谱柱:DB-5MS 石英毛细管色
谱柱(30 m ×0． 25 mm，0． 25 μm) ;柱温:200 ℃(保持 2 min)
→300 ℃(保持 10 min) ;升温速度:15 ℃ /min;载气(流量) :
He(1． 0 ml /min) ;分流比:15∶1;进样量:1 μl。
分别吸取标准溶液和样品溶液于1． 5 ml安瓿瓶中，水浴
加热 N2 吹干，依次加入 30． 0 μl 硅烷化试剂、30． 0 μl 吡啶、
50． 0 μl乙酸乙酯到上述安瓿瓶中，煤气灯火焰封口，120 ℃
反应 30 min。冷却至室温后，各加入 10． 0 μl内标，进行气相
色谱测定，计算肌醇含量，测定结果均以长角豆粉计。
2 结果与分析
2． 1 长角豆中肌醇粗提工艺的确定
2． 1． 1 提取溶剂的确定。分别以 80%乙醇、40%乙醇、纯水
为溶剂进行回流提取，“1． 2． 3”条件下测定粗提物中肌醇的
含量。由图 1可知，纯水的提取效果没有乙醇好，但乙醇浓
度增大，提取效果略有下降。因此，选择 40%的乙醇进行提
取即可。
图 1 提取溶剂对肌醇提取效果的影响
2． 1． 2 提取温度的确定。提取温度分别设为 40、60、80、100
℃下进行提取，“1． 2． 3”条件下测定粗提物中肌醇的含量。
由图 2可见，随着提取温度越高，肌醇含量越高，可能是因为
长角豆粉质地硬密，需提高温度才能将其中的肌醇提取出
来，考虑采用 40%乙醇 80 ℃即可达到回流效果，为节省能源
拟设定提取温度为 80 ℃。
图 2 提取温度对肌醇提取效果的影响
2． 1． 3 提取时间的确定。搅拌提取时间分别设为 2、3、4 h，
以“1． 2． 3”条件下测定肌醇的含量。由图 3 可知，随着提取
时间延长，肌醇含量增加，但提取 4 h与 3 h差异不大，故采
取提取时间为 3 h。
图 3 提取时间对肌醇提取效果的影响
2． 1． 4 粗提工艺的验证。称取长角豆粉 3份，每份 100 g，分
别置于圆底烧瓶中，先加入 2 L 40%乙醇，80 ℃回流提取 3
h，离心，滤渣再加入 1． 5 L 40%乙醇提取 1 次，离心弃渣，合
并2次滤液，减压浓缩至原体积的1 /30，105 ℃干燥得长角豆
粗提物。“1． 2． 3”条件下测定其中肌醇的含量，3 批测定结
果均在 5． 2%以上，由此表明，单因素试验筛选出的粗提工艺
稳定、可行。
2． 2 酶解条件的确定 对上述粗提物加入乙酸缓冲溶液
及植酸酶，酶解 3 h，减压浓缩至 1 /5体积，并去除乙酸，调节
pH至中性，得到酶解液;酶解液通过 HZ202型阴离子交换树
脂进行柱层析，用 500 ml去离子水清洗树脂，收集洗脱液，将
洗脱液经减压浓缩，105 ℃干燥得到含肌醇的长角豆精制物。
采用 GC法对精制物中肌醇进行定量分析，结果见表 2 和
表 3。
试验结果可以看出，乙酸缓冲溶液的 pH和酶解温度对
肌醇含量有显著影响，而植酸酶的浓度影响效果不明显，因
此，乙酸缓冲溶液的 pH和酶解温度是主要因素，植酸酶的浓
度是次要因素。根据表 2 中 Ｒ值和表 3 中 F值的大小可以
得出，3种因素对肌醇含量的影响大小顺序为 A ＞ C ＞ B。选
3110141 卷 24 期 夏 涛等 长角豆中肌醇的提取工艺研究
取 3个因素的最高水平，得到粗提物的优化精制条件为
A2B3C2，即进行酶解，加入 pH 4． 5 的乙酸缓冲溶液及 4. 0%
的植酸酶浓度，40 ℃酶解 3 h，肌醇的含量最高。
表 2 L9(4
3)正交试验结果分析
试验号
因素
pH 植酸酶浓度 酶解温度 空列
肌醇含量
%
1 1 1 1 1 4． 29
2 1 2 2 2 8． 85
3 1 3 3 3 5． 85
4 2 1 2 3 10． 30
5 2 2 3 1 9． 04
6 2 3 1 2 10． 48
7 3 1 3 2 4． 83
8 3 2 1 3 6． 30
9 3 3 2 1 9． 09
k1 6． 33 6． 47 7． 02 7． 47
k2 9． 94 8． 06 9． 41 8． 05
k3 6． 74 8． 47 6． 57 7． 48
Ｒ 3． 61 2． 00 2． 84 0． 58
表 3 正交试验的方差分析
方差来源 F值 显著性
A 35． 440 3 0． 027 4*
B 10． 124 3 0． 089 9
C 21． 137 3 0． 045 2*
注:* 表示 0． 01 ＜ P ＜0． 05。
2． 3 最佳精制条件的验证 称取长角豆粉3份，每份100 g，
根据确定的粗提工艺和最佳精制条件，对样品进行处理，
“1. 2. 3”条件下测定肌醇的含量，结果得 3 份长角豆粉在最
佳精制工艺下的肌醇含量分别为 10． 72%、10． 91%、
10. 65%，平均值 10． 76%。由此可见，考察指标的含量处于
较高的水平，验证试验结果与正交试验预测的结果基本接
近，表明正交试验所得出的酶解条件稳定可靠。
3 结论与讨论
肌醇广泛存在于各种天然动物、植物及微生物组织中，
往往是以磷酸肌醇形式存在，或者与多糖类通过糖苷键连接
起来，通过回流提取后粗提物只能得到磷酸肌醇结合体，且
含量较低，采用植酸酶酶解可有效地释放出粗提物中肌醇单
体［6 －9］。通过考察不同的酶解因素对肌醇含量的影响，正交
试验筛选出最适酶解条件，其中，乙酸缓冲溶液的 pH和酶解
温度对肌醇含量有显著影响，而植酸酶的浓度影响效果不明
显，这可能与选取的植酸酶浓度范围小有关。酶解后采用柱
层析方法分离纯化得到纯度较高的长角豆提取物，其肌醇含
量高于米糠、南瓜中的含量。该提取工艺快速、高效，可为其
他豆科植物的肌醇提取提供参考。
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