反復(fù)凍融法輔助提取油菜花粉多糖的研究

郭衛(wèi)蕓，劉海英，白玉敏，楊公明

（1.許昌學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，河南許昌 461000；2.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都 610039；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州 510642）

反復(fù)凍融法輔助提取油菜花粉多糖的研究

郭衛(wèi)蕓1，劉海英1，白玉敏2，楊公明3，*

（1.許昌學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，河南許昌 461000；2.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都 610039；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州 510642）

摘 要：通過對(duì)加水量、凍結(jié)時(shí)間、解凍溫度、凍融次數(shù)等進(jìn)行單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，驗(yàn)證反復(fù)凍融法對(duì)油菜花粉中多糖的輔助提取效果，確定最佳處理?xiàng)l件為：加水量40 mL/100 g，凍結(jié)時(shí)間4 h，解凍溫度80℃，凍融次數(shù)2次，在此條件下，油菜花粉可溶性多糖溶出率可達(dá)到21.79%。

關(guān)鍵詞：油菜花粉；多糖；反復(fù)凍融；提取

油菜為十字花科蕓苔屬中用于采籽榨油的植物，其花粉呈黃色，多數(shù)為近球形或長球形，表面呈顆粒狀，形體大且外壁薄、清香、無怪味[1]?；ǚ蹱I養(yǎng)豐富，碳水化合物占40%～50%，其中絕大多數(shù)是多糖，長期合理食用花粉，可明顯增強(qiáng)體質(zhì)、提高免疫力、延緩衰老[2]。我國是世界養(yǎng)蜂大國，蜂花粉年產(chǎn)量約1 500 t，居世界首位，但花粉資源利用率卻很低，開發(fā)花粉食品具有廣闊的市場前景和巨大的潛在價(jià)值[3]。由于花粉壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組織致密，對(duì)花粉營養(yǎng)物質(zhì)的溶出起到較強(qiáng)的阻礙作用[4-6]。因此，研究合適的破壁工藝，對(duì)于提高多糖的得率意義重大。本研究主要驗(yàn)證反復(fù)凍融法對(duì)花粉破壁的有效性，并試驗(yàn)確定合適的處理?xiàng)l件。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

油菜花粉：許昌地區(qū)市售；葡萄糖（標(biāo)準(zhǔn)品）；苯酚（分析純）；硫酸（分析純）；95%的乙醇（分析純）；YP2002型電子分析天平、BlueStar型紫外-可見分光光度計(jì)：萊伯泰科有限公司；TG16-WS臺(tái)式離心機(jī)：湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 流程及操作要點(diǎn)

1.2.1.1 流程

油菜花粉→加水溶脹→慢速冷凍→水浴中快速解凍→加水→攪拌→靜置1 h→離心→取上清液→定容[7]→測定多糖

1.2.1.2 操作要點(diǎn)

1）油菜花粉

要求油菜花粉籽粒飽滿，色澤金黃，無蟲蛀，無霉斑，并去除砂粒等雜質(zhì)。各組取5 g花粉置于準(zhǔn)備好的保鮮袋上。

2）加水溶脹

按照各組試驗(yàn)要求快速準(zhǔn)確的加一定量水，用保鮮袋將花粉包住密封，并輕輕揉揉之后室溫下放置30 min，使水分充分滲入到花粉中。

3）反復(fù)凍融

按照各組試驗(yàn)要求在冰箱中緩慢冷凍一定時(shí)間后，取出，迅速放在水浴鍋中溶解，如此反復(fù)。

4）可溶性糖的溶出

將反復(fù)凍融后的花粉全部取出置于離心管中，加水15 mL并將花粉用玻璃棒輕輕搗碎，使溶液充分混合，室溫下放置1 h。

5）離心

以3 000 r/min的速度對(duì)上述溶液離心20 min。

6）定容

取離心后的上清液，定容至250 mL。

1.2.2 多糖含量的測定

利用苯酚-硫酸法測定多糖[7-9]。

1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確吸取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1 mg/mL）0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別置于試管中，各加入蒸餾水，使其體積為2.0 mL，再加入6%苯酚1.0 mL，并迅速滴加濃硫酸5.0 mL，靜置10 min，充分振蕩搖勻之后靜置20.0 min。另外以蒸餾水2.0 mL，加苯酚和濃硫酸，同上述操作做空白對(duì)照，于波長490 nm處測吸光度值，得標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve

1.2.2.2 可溶性多糖溶出率測定

按1.2.1工藝處理樣品后，將得到的花粉上清液進(jìn)行100倍稀釋，取稀釋后的樣品2.0 mL，經(jīng)上述處理后測定吸光值，并計(jì)算可溶性多糖溶出率。

式中：A為試樣的吸光度；V為樣液的體積，mL；M為樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 加水量對(duì)油菜花粉可溶性多糖的溶出率的影響

共設(shè) 5個(gè)加水量處理，分別為 10、20、30、40、50 mL/100 g，每個(gè)處理重復(fù)2次。并在凍結(jié)時(shí)間3 h、凍結(jié)溫度-30℃、解凍溫度80℃、溶解時(shí)間20 min及反復(fù)凍融3次的條件下凍融，測定可溶性多糖溶出率，結(jié)果如圖2。

圖2 加水量對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響Fig.2 Effect of water addition to content of soluble polysaccharides

由圖2可以看出，可溶性多糖的溶出率隨加水量的增加先呈快速上升，后趨于平緩的趨勢。這主要是因?yàn)榛ǚ壑械乃畠鼋Y(jié)形成冰晶體，加熱融化可以產(chǎn)生張力，從而破壞花粉壁的組織結(jié)構(gòu)，而細(xì)胞內(nèi)外的水分直接關(guān)系到冰晶體量的大小。當(dāng)加水量為30 mL/100 g時(shí)可溶性多糖達(dá)到20.55%，加水量再繼續(xù)增加，可溶性多糖溶出率變化不大，說明在加水量為30 mL/100 g時(shí)水分完全填充了細(xì)胞內(nèi)部間隙，導(dǎo)致在凍融過程中冰晶體對(duì)細(xì)胞的機(jī)械作用發(fā)揮到最大。

2.2 解凍溫度對(duì)油菜花粉可溶性多糖的溶出率的影響

共設(shè)5個(gè)解凍溫度處理，分別為60、70、80、90、100℃，每個(gè)處理重復(fù)2次。在加水量為20mL/100 g、凍結(jié)時(shí)間3 h、凍結(jié)溫度-30℃、溶解時(shí)間20 min及反復(fù)凍融3次的情況下凍融，測定可溶性多糖溶出率，結(jié)果如圖3。

由圖3可知，解凍溫度對(duì)油菜花粉可溶性糖溶出率影響較顯著。在溫度低于80℃時(shí)，可溶性多糖溶出率隨著溫度的升高而升高。當(dāng)溫度超過了80℃后，可溶性多糖溶出率急劇減少，有人在進(jìn)行烏龍茶多糖提取研究時(shí)也得到了相似的結(jié)果[10]。分析認(rèn)為，溫度過高時(shí)，可能會(huì)使花粉多糖降解。而溫度太低，細(xì)胞破壁率低，多糖溶出不完全?？梢哉J(rèn)為油菜花粉破壁的解凍溫度在80℃較為合適。

圖3 解凍溫度對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響Fig.3 Effect of defrosted temperature to content of soluble polysaccharides

2.3 凍融次數(shù)對(duì)油菜花粉多糖溶出率的影響

共設(shè) 5個(gè)凍融次數(shù)處理，分別為 0、2、3、4、5次，每個(gè)處理設(shè)2個(gè)重復(fù)。在加水量為20 mL/100 g、凍結(jié)時(shí)間3 h、凍結(jié)溫度-30℃、溶解時(shí)間20 min及解凍溫度80℃的條件下進(jìn)行凍融，測定可溶性多糖溶出率，得結(jié)果如圖4。

圖4 凍融次數(shù)對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響Fig.4 Effect of repeated freezing and melting times to content of soluble polysaccharides

根據(jù)圖4可知，隨著凍融次數(shù)的增多，油菜花粉可溶性多糖的溶出率逐漸增大。但開始時(shí)油菜花粉可溶性多糖的溶出率增大的幅度較大，在超過3次后，其多糖溶出率增大的幅度較緩慢。分析認(rèn)為，經(jīng)過3次凍融，大部分油菜花粉的細(xì)胞結(jié)構(gòu)已被破壞。

2.4 凍結(jié)時(shí)間對(duì)油菜花粉多糖溶出率的影響

共設(shè) 5 個(gè)凍結(jié)時(shí)間處理，分別為 0、2、3、4、5 h，每個(gè)處理設(shè)2個(gè)重復(fù)。在加水量為20 mL/100 g、凍結(jié)溫度-30℃、溶解時(shí)間20 min、解凍溫度80℃及反復(fù)凍融3次、的條件下凍融，測定可溶性多糖溶出率，結(jié)果如圖5。

根據(jù)圖5可知，在試驗(yàn)條件下，隨著凍結(jié)時(shí)間的增多，油菜花粉可溶性多糖的溶出率逐漸增大，當(dāng)凍結(jié)時(shí)間超過3 h后，多糖溶出率增大的幅度開始緩慢。分析原因可能是在凍結(jié)3 h時(shí)，油菜花粉的細(xì)胞壁已被破壞，致使大部分可溶性多糖可以突破細(xì)胞壁三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的束縛而溶出。凍結(jié)時(shí)間加長，花粉多糖溶出率增加也緩慢。

圖5 凍結(jié)時(shí)間對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響Fig.5 Effect of freezing time to content of soluble polysaccharides

2.5 正交試驗(yàn)

為選擇反復(fù)凍融法破壁油菜花粉的最佳工藝條件，設(shè)計(jì)以加水量、解凍溫度、凍融次數(shù)、凍結(jié)時(shí)間為考察因素，以油菜花粉可溶性多糖的溶出率為考查目標(biāo)的L9（34）正交試驗(yàn)，因素水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

經(jīng)過試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Result of orthogonal test

由表2可知各因素對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響作用是不同的，4個(gè)因素對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響大小順序依次為：B＞C＞A＞D。經(jīng)過極差分析發(fā)現(xiàn)，反復(fù)凍融法對(duì)油菜花粉破壁的最佳工藝組合為A3B3C1D3，即：加水量40 mL/100 g，凍結(jié)時(shí)間4 h，解凍溫度80℃，凍融次數(shù)2次時(shí)，油菜花粉可溶性多糖溶出率較高。在此工藝條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，得到3組數(shù)據(jù)：21.82%、21.75%、21.80%，驗(yàn)證的平均值為21.79%。

3 結(jié)論

1）各因素對(duì)油菜花粉可溶性多糖溶出率的影響順序?yàn)椋簝鼋Y(jié)時(shí)間＞凍融次數(shù)＞解凍溫度＞加水量。

2）反復(fù)凍融法破壁油菜花粉最佳的工藝組合是：加水量40 mL/100 g，凍結(jié)時(shí)間4 h，凍融次數(shù)2次，解凍溫度80℃，在此條件下，油菜花粉可溶性多糖溶出率可達(dá)到21.79%。

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Technics of Extracting Polysaccharides from Rapeseed Pollen with Repeated Freezing and Thawing Method

GUO Wei-yun1，LIU Hai-ying1，BAI Yu-min2，YANG Gong-ming3，*
（1.College of Food Chemistry and Engineering，XuChang University，Xuchang 461000，Henan，China；2.School of Bioengineering ，Xihua Ucniversity，Chengdu 610039，Sichuan，China；3.College of Food Science，South China Agricultual University，Guangzhou 510642，Guangdong，China）

Abstract：Rapeseed pollen was taken as the main raw material and repeated freezing and thawing method was adopted to break the wall of the pollen.The effects on the wall-broken of the rapeseed pollen made by the water content， freeze time， defrosting degree， freezing-thawing times was studied.Through the orthogonal test， the water content was 40 mL/100 g，the freeze time was 4 hours，the defrosting was 80℃，the freezing-thawing was twice.Under the optimal conditions，the dissolving rate of soluble polysaccharide of the rapeseed pollen was 21.79%.

Key words：rapeseed pollen；polysaccharides；repeated freezing and thawing method；extracting

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.13.007

許昌學(xué)院優(yōu)秀青年骨干教師資助項(xiàng)目；許昌學(xué)院科研基金（2013063）

郭衛(wèi)蕓（1981—），男（漢），講師，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工。

2012-10-29