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无花果多糖提取工艺优化及其超声波改性

2015-07-03 09:45:17
[导读]为了推动无花果多糖产业发展,探讨无花果多糖分子修饰对其活性的影响,采用传统水提醇沉的方法和响应面设计法优化无花果多糖提取技术,进而对超声波修饰前后的无花果多糖进行抗氧化活性分析和分子结构表征,研究无花果多糖的提取技术及其超声波修饰效应。


  无花果(Ficus carica L.)属于桑科无花果属,是世界上最古老的树种之一,全世界每年的产量为250 万t。中国目前栽培面积约为30 hm2,产量约6 万吨,主要分布在新疆、山东、江苏、广西等地,尤其是新疆喀什地区所产的无花果最为有名。无花果多糖是无花果的重要的功能因子,其能显著提高小鼠的免疫功能,在体外具有良好的抗氧化活性,经过辐射处理后其抗氧化活性进一步的提高。多糖的提取、改性以及结构分析是目前研究的热点。目前关于无花果多糖的提取、分子结构分析以及修饰的研究还较缺乏。作者采用超声波对无花果多糖进行分子修饰,与未经超声比较,发现修饰后多糖的还原力和羟自由基清除率分别提高了24.01%和26.31%。

   为了进一步研究超声波对无花果多糖修饰的机理,本文首先采用响应面试验设计建立无花果多糖提取率与提取温度、提取时间和液料比等因素之间数学模型,然后采用紫外光谱、红外光谱、尺寸排阻色谱-多角度激光光散射分析等方法对超声波修饰无花果多糖的机理进行研究,进一步以抗氧化活性为指标对多糖进行纯化,并对抗氧化活性最强的无花果多糖组分进行分子结构和单糖组成分析,为无花果多糖的开发提供理论依据。进行中红外光谱扫描分析,超声波修饰无花果多糖在3 419 cm-1 处出现的宽而强的吸收峰为O-H的伸缩振动,而在2 921 cm-1 的弱吸收峰为C-H 伸缩振动,在1 428 cm-1 不太尖的吸收峰为 C-H 的变角振动,以上2 个峰为多糖类化合物的特征吸收峰。800~1 200 cm-1之间的吸收峰基本归属于C-O-C 和C-O-H 型,说明此物为多糖类化合物。超声波修饰无花果多糖的单糖组成测定结果超声波修饰无花果多糖的单糖组成。将超声波修饰无花果多糖的糖腈乙酸酯衍生物的气相色谱图和标准单糖的气相色谱图相比可知,其主要有L-鼠李糖、D-葡萄糖、D-半乳糖三种多糖通过糖苷键连接组成。通过标准单糖和样品的保留时间得到了多糖的单糖种类,根据各峰面积可以计算得到各糖的分子摩尔比为:L-鼠李糖∶D-葡萄糖∶D-半乳糖=1.63∶0.88∶1。无花果多糖最佳水提取条件为提取时间21 min,提取温度90℃,液料比为49 mL/g,通过验证试验,在这个条件下提取率能够达到3.03%,在最优条件下,提取2次,能够将94.62%的多糖提取出来。

  超声波修饰可显著改变无花果多糖的分子结构。经过超声波处理,多糖的C-O-C 和C-O-H键被超声波大量打断,断裂为分子量较小的多糖,数均分子量和重均分子量分别从536 800 、1 061 000 Da 减少到46 410、93 870 Da,分子量分布宽度由1.98 变成2.02。对超声波修饰后的无花果多糖经过乙醇分级沉淀和葡聚糖凝胶G-150 层析,得到一种抗氧化能力较强的组分。经尺寸排阻色谱-多角度光散射仪分析,其数均分子量Mn 为58 810 Da,重均分子量Mw 为157 300 Da,Mw/Mn 为2.13。经紫外光谱和中红外光谱扫描分析,结果表明,其中不含有核酸、蛋白质、多肽和其他杂质成分,可以断定该物质为糖类化合物。经气相色谱分析,其单糖组成及其分子摩尔比为L-鼠李糖∶D-葡萄糖∶D-半乳糖=1.63∶0.88∶1。







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