蔡莉

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境與材料工程系，江蘇江陰214405）

雪蓮果又叫亞貢，是一種菊科的多年生草本植物，又稱為菊薯，原產(chǎn)自南美洲的安第斯山脈，有很好的保健療效及藥用價(jià)值[1-3]。二十世紀(jì)80年代，日、歐等國(guó)陸續(xù)引進(jìn)，后傳入我國(guó)。雪蓮果肉主要由低聚果糖、葡萄糖、果糖等糖類物質(zhì)組成，其中還含有人體所需的微量元素和植物菊糖[4]。菊糖是一種天然的功能性多糖，具有改善大腸腸道微環(huán)境、調(diào)節(jié)血糖和血脂、預(yù)防肥胖等生理功能。近年來(lái)人們對(duì)純天然的保健品熱捧，使得植物菊糖以其生理功能獨(dú)特性以及來(lái)源多樣化等特點(diǎn)，逐漸成為人們研究與討論的熱點(diǎn)[5]。

酶法提取主要用酶破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，具有反應(yīng)條件溫和、選擇性高的特點(diǎn)。而酶的專一性可避免對(duì)底物外物質(zhì)的破壞，在提取穩(wěn)定性差和含量較少的成分時(shí)優(yōu)勢(shì)更為明顯。酶法是綠色高效的植物提取技術(shù)，可利用相關(guān)酶制劑來(lái)提高提取物的極性，從而減少有機(jī)溶劑的使用，降低成本[6-7]，因此酶法可用來(lái)提取可溶性菊糖類的物質(zhì)。

鑒于菊糖的功能性，本課題嘗試采用酶解法提取雪蓮果菊糖，并從酶的種類、酶解用量、酶解溫度、酶解時(shí)間和酶解pH優(yōu)化提取工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：雪蓮果，本地市購(gòu)；3，5-二硝基水楊酸；濃硫酸；丙三醇；葡萄糖；D-果糖；氫氧化鈉；苯酚。

實(shí)驗(yàn)儀器：數(shù)顯恒溫水浴鍋；多功能粉碎機(jī)；紫外可見分光光度計(jì)；冷凍離心機(jī)；烘箱；微波爐；電子天平。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 雪蓮果菊糖提取

新鮮雪蓮果洗凈，放入沸水中5 min 滅菌，冷卻，切成薄片，入烘箱70℃烘干，用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)碎成粉末，過(guò)40目篩，制得粗菊粉，稱重待用。取2 g菊粉，加適量水，在55℃水中浸泡1 h，升溫至90℃，提取0.5 h，冷卻至適宜溫度，加入適量酶溶液使提取液總體為100 mL，調(diào)節(jié)酶解液pH 為6，30℃酶解提取2 h，提取液抽濾，濾液稀釋20倍后進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)相同步驟做空白（2 g菊粉，不經(jīng)酶處理）和酶空白實(shí)驗(yàn)（只加酶不加菊粉）。

1.2.2 菊糖含量的測(cè)定

總糖含量的測(cè)定采用苯酚硫酸法，還原糖含量的測(cè)定采用DNS比色法，菊糖含量的計(jì)算方法[8]：

菊糖的含量=總糖含量-還原糖含量

菊糖提取率=提取液中菊糖含量/雪蓮果的重量×100%

1.2.3 菊糖提取條件的優(yōu)化

未優(yōu)化前提取條件：用果膠酶提取雪蓮果菊糖，酶用量為10 mg/g，酶解溫度30℃，酶解時(shí)間為120 min，酶解pH為6。

表1 實(shí)驗(yàn)因素及水平

2 結(jié)果分析

2.1 酶種類對(duì)菊糖得率的影響

圖1 不同種類的酶對(duì)菊糖得率的影響Fig.1 Effects of different kinds of enzymes on inulin yield

由圖1可知，纖維素酶輔助提取雪蓮果菊糖得率最大，菊糖含量最高，提取效果最佳；其次是果膠酶、植物蛋白酶、α-淀粉酶，酸性蛋白酶和堿性蛋白酶輔助提取效果最差。因此，選擇纖維素酶作為輔助提取雪蓮果菊糖的最適酶。

2.2 酶用量對(duì)菊糖得率的影響

圖2 纖維素酶用量對(duì)雪蓮果菊糖得率的影響Fig.2 Effect of cellulase dosage on the yield of inulin from yacon

由圖2 可以看出，在纖維素酶用量為2～14 mg/g時(shí)，隨著酶用量的提高，雪蓮果菊糖得率也在不斷增加，但當(dāng)酶用量達(dá)到14 mg/g后，繼續(xù)再增加酶的用量時(shí)，菊糖得率卻不再增加。從提取效果和經(jīng)濟(jì)成本兩方面考慮，纖維素酶的加入量選擇14 mg/g為宜。

2.3 酶解溫度對(duì)菊糖提取的影響

由圖3 可知，隨著溫度的增加，菊糖的含量呈先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)。35℃時(shí)菊糖提取率最高，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)升高溫度，菊糖得率開始下降。主要原因是纖維素酶作為一種生物催化劑，溫度對(duì)酶活的影響較大，當(dāng)偏離酶的最適催化溫度時(shí)，菊糖提取效果就大打折扣。

2.4 酶解時(shí)間對(duì)菊糖提取的影響

圖3 酶解溫度對(duì)雪蓮果菊糖得率的影響Fig.3 Effect of enzymatic hydrolysis temperature on the yield of inulin from yacon

圖4 酶解時(shí)間對(duì)雪蓮果菊糖得率的影響Fig.4 Effect of enzymatic hydrolysis time on the yield of inulin from yacon

酶解反應(yīng)作為一種生化反應(yīng)過(guò)程，時(shí)間對(duì)于反應(yīng)進(jìn)程的影響較為明顯。由圖4 可知，隨著提取時(shí)間的變長(zhǎng)，提取量逐步上升，在時(shí)間120 min 的條件下達(dá)到最大，此時(shí)的菊糖得率也最大。

2.5 酶解p H對(duì)菊糖提取的影響

圖5 酶解pH對(duì)雪蓮果菊糖得率的影響Fig.5 Effect of enzymatic hydrolysis of ph on the yield of inulin from yacon

由圖5 可知，隨著pH 的上升，提取量也逐步提高，當(dāng)pH=7 時(shí)菊糖提取得率達(dá)到最高。根據(jù)資料顯示，纖維素酶作為一種復(fù)合酶，適用的pH 一般為中性及略偏堿性的環(huán)境，與本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。

3 結(jié)論

本文研究了酶解法提取雪蓮果中的菊糖物質(zhì)，并對(duì)提取過(guò)程中的影響因素如酶的種類、酶的用量、酶解溫度、酶解時(shí)間、酶解pH值等進(jìn)行研究與工藝優(yōu)化。最終得到酶解法提取雪蓮果菊糖的最佳工藝參數(shù)為：酶的種類為纖維素酶，酶用量（纖維素酶）14 mg/g，酶解溫度為35℃，酶解時(shí)間為120 min，酶解pH 值7.0，該條件下菊糖得率68.85%。