山藥黏蛋白提取及其相對(duì)分子量的測定

張浩然 周 曉 張振友 尚幸福 魏 芳 陳小全

山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)，山東 泰安 271016

山藥又被稱薯蕷，是《中華本草》中收載的草藥，藥用的來源是薯蕷科植物山藥干燥根莖，具有滋養(yǎng)強(qiáng)健的功效，臨床上可用于治脾胃虛弱、食欲不振等疾病。山藥在食品工業(yè)上有著廣闊的發(fā)展前途[1]。現(xiàn)代生物學(xué)分析證明，山藥顯著的特點(diǎn)是黏蛋白含量豐富。黏蛋白是種多糖蛋白的混合物，對(duì)防止脂肪在心血管上沉積有顯著作用；黏蛋白中的多巴胺，能舒張血管、改善血液循環(huán)。國內(nèi)外對(duì)山藥黏液蛋白的提取進(jìn)行了探究，但大都有殘留溶劑、提取率低等問題[2-6]。本研究主要探討山藥粘性蛋白的提取工藝及其相對(duì)分子量的測定。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以山藥為原材料，采用最常見的水提醇沉法工藝，采取單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，對(duì)比了在不同的溶劑、不同料液比、不同提取溫度、不同提取時(shí)間等單一條件下山藥黏蛋白提取率的大小，確定了山藥黏蛋白最佳提取的單一因素條件，為提高山藥黏蛋白的提取效率提供了科學(xué)依據(jù)。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了一次正交實(shí)驗(yàn)，確定山藥黏蛋白的最佳提取工藝條件。最后利用山藥黏蛋白的最佳提取工藝條件，提取出山藥黏蛋白，然后用黏度法測得其分子量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 分離蛋白的提取工藝流程及提取工藝最優(yōu)參數(shù)的確定

將山藥打成漿，然后用紗布擠壓過濾取粘稠白色混合物，把收集的混合物放入玻璃燒杯中進(jìn)行水煎提取。將上述混合物進(jìn)行離心分離收集上清，在收集到的上清液中加入異丙醇，有白色絮狀沉淀生成。離心分離收集沉淀，將沉淀真空干燥得到山藥黏液蛋白。

水提醇沉法： 浸提物料溶液比值、浸提溫度、浸提時(shí)間等實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1。每組實(shí)驗(yàn)組合均取山藥2 g，采用5 種不同的料液比，不同溫度下提取不同時(shí)間。然后經(jīng)5 000 r/min離心分離并收集上清;在上清液中加入3倍體積的異丙醇，連續(xù)攪拌30 min，靜止過夜后，重復(fù)操作上面的離心步驟，收集沉淀。每組實(shí)驗(yàn)需要重復(fù)做3次，然后依據(jù)高低選擇最合適的3個(gè)實(shí)驗(yàn)條件:料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間。

表1 實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表

1.2 黏度法測定黏蛋白相對(duì)分子量

分子量是物質(zhì)非常重要的特征。高聚物的分子量大小不一，大都在103～107之間，即高聚物的分子量是平均分子量。

高聚物稀溶液的流動(dòng)性與其粘度有關(guān)，而溶液的粘度與純?nèi)軇┑恼扯戎确Q之為相對(duì)粘度ηr。[η]被稱為特性粘度，其值與濃度無關(guān)。根據(jù)Mark Houwink方程：

可得：

1g[η]=1gK+α1gM

且

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖可得相對(duì)分子量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 材料溶液比例對(duì)山藥粘蛋白產(chǎn)量的影響

圖1顯示了5種浸出物質(zhì)溶液的比例對(duì)山藥粘液蛋白產(chǎn)量的影響。從圖中可以看出， 材料與溶液的比例緩慢增加，產(chǎn)量緩慢上升。 當(dāng)料液比為1∶25 g/mL時(shí)，山藥粘液蛋白產(chǎn)量最高，但料液比為1∶30 g/mL時(shí)，山藥粘液蛋白的產(chǎn)量下降，這可能是由于材料溶液比例較高，導(dǎo)致溶液黏度增加，產(chǎn)量下降。 材料與液體的比為1∶25 g/mL是浸出物料與液體的最佳比例。

圖1 浸提料液比對(duì)山藥黏液蛋白得率的影響

2.2 提取溫度對(duì)山藥粘蛋白產(chǎn)量的影響

5種提取溫度對(duì)山藥粘蛋白產(chǎn)量的影響結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，在45℃時(shí)， 山藥粘液蛋白含量最高，45℃即為浸提最佳溫度。

圖2 浸提溫度對(duì)山藥黏液蛋白得率的影響

2.3 提取時(shí)間對(duì)山藥粘蛋白產(chǎn)量的影響

5種提取時(shí)間對(duì)山藥粘蛋白產(chǎn)量影響的結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，提取效果在2 h前明顯增加，2 h以后雖然有增長趨勢，但提取效果增加不大。考慮到時(shí)間等因素，2 h的提取時(shí)間是最佳提取時(shí)間。

圖3 浸提時(shí)間對(duì)山藥黏液蛋白得率的影響

最終確定水提醇沉法最合適條件為物料溶液比為1∶25g/ml，浸提溫度為45℃，浸提時(shí)間為2 h。

2.4 山藥粘蛋白分子量的測定

作ηSP/c-c及l(fā)nηr/ c-c圖，并外推到c→0求得截距，以截距除以起始濃度即得[η]，由截距求出[η]。見圖4。

圖4 ηSP /c-c及l(fā)nηr /c-c

3 結(jié) 論

通過正交試驗(yàn)得到山藥粘蛋白的最佳提取工藝：最合適的物料與溶液比值為1∶25，最合適的實(shí)驗(yàn)溫度為45℃，最佳浸提時(shí)間為2 h。采用黏度法測定山藥黏蛋白分子量為2.4×104。從實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果可知，該方法易于操作,結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。