水浸法提取山药多糖的工艺研究

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 毕 业 论 文水浸法提取山药多糖的工艺研究Study on water immersion extraction process of yam polysaccharose学院名称： 生物与食品工程学院 专业班级： 食品科学与工程 1 班 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2014 年 5 月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目 录中文摘要、关键词 I英文摘要、关键词 II引 言 1第 1 章 绪论 21.1 多糖的概况 21.1.1 多糖的定义、结构及分类 21.1.2 山药多糖的功效 21.1.3 多糖的应用 31.2 多糖提取技术简介 31.2.1 溶剂萃取法 41.2.2 酶法 41.2.3 超声波法与微波法 41.2.4 复合法 51.2.5 超临界 CO2 萃取技术 51.3 本论文主要研究内容与意义 5第 2 章 试验材料与方法 62.1 试验材料与设备 62.1.1 试验材料与试剂 62.1.2 试验仪器与设备 62.2 试验方法 62.2.1 山药多糖提取的工艺流程 62.2.3 原料预处理 72.2.5 山药多糖含量的测定 82.3 单因素试验 82.3.1 提取温度对山药多糖提取的影响 82.3.2 提取时间对山药多糖提取的影响 82.3.3 醇析浓度对山药多糖提取的影响 82.3.4 料液比对山药粗多糖提取率的影响 92.3.5 浸提次数对山药粗多糖提取率的影响 92.4 怀山药多糖提取正交试验 9第 3 章 结果与讨论 123.1 预处理方式试验结果 123.2 绘制葡萄糖标准曲线 123.3 单因素实验结果 123.3.1 提取温度对山药多糖提取的影响 123.3.2 提取时间对山药多糖提取的影响 133.3.3 乙醇体积分数对山药多糖提取的影响 133.3.4 料液比对山药多糖提取的影响 143.3.5 浸提次数对山药多糖提取的影响 143.4 山药多糖提取正交实验结果 153.5 重现性试验 16结 论 18致 谢 19I水浸法提取山药多糖的工艺研究摘要：本文以山药为原料，采用水浸提的方法，考察预处理方法、料液比、浸提时间、浸提次数、浸提温度、浸提 pH 值对山药多糖提取率的影响，通过正交试验优化了工艺条件，获得最佳浸提条件为：打浆处理，浸提 1 次，浸提温度 100，浸提时间 3h，醇析浓度 95%，料液比 1:20，所得的山药多糖含量最高。各因素的影响主次关系为：乙醇浓度提取温度=提取时间料液比。关键词：山药 多糖 正交试验 提取IIStudy on water extraction extraction process of yam polysaccharoseAbstract: using yam as ram material, the effects of pretreatment method,solid-liquid ratio, extraction time, extraction times, extraction temperature and extraction pH on extraction rate in yam polysaccharose were studied by water method in this paper. The optimal extracting conditions were obtained by orthogonal experiment as follows: beat -ing pretreatment method, solid-liquid ratio 1:20,extraction time 2h, extraction times 1, extraction temperature 100 and extraction CH2CH2OH 95% .Under these conditions, High yield of polysaccharose was obtained. The primary-secondary effect between effect between each factor as follows: CH2CH2OHtemperature =timesolid - liquid ratio.Key words：yam ;polysaccharose ;orthogonal experiment ;extraction1引 言山药，薯蓣科植物薯蓣的干燥根茎，具有补脾、补肾、健脾胃、益精、止泻、化痰等功效,是传统的药食同源植物。山药含有淀粉、蛋白质、淀粉酶、脂肪、多糖、维生素、氨基酸和多种微量元素,研究表明,其具有多方面的生物活性和功能。山药多糖作为山药主要的活性成分 1,具有调节人体免疫系统,显著增强非特异性免疫功能和体液免疫的功能,对肿瘤具有明显的抑制作用,此外,山药多糖还具有抑菌和明显的降血脂、抗氧化作用。多糖作为一类重要的生物活性物质，在抗肿瘤、抗凝血、抗突变、降血脂、抗衰老、抗病毒等 2方面已显示了诱人的前景。近些年, 多糖中具有的广泛生物活性 3已逐渐被人们认知，目前研究较多的多糖有海洋生物多糖、植物多糖、真菌多糖 417。从植物中提取多糖的方法有溶剂提取法、酸提法、碱提法、酶提法，此外，也有超声波辅助提取法。其最常用的提取方法是溶剂提取，由于多糖中的糖链亲水性很高，因此可用水作溶剂进行提取。目前，山药多糖的营养价值和保健功能引起了人们越来越多的关注, 并已逐渐成为国际市场上保健食品研究的新热点。因此, 将山药多糖作为天然保健食品进行研发, 具有十分广阔的前景。 为更有效地开发和利用山药资源，充分提取山药中所含的多糖成分,本文对山药中多糖的提取工艺进行了研究，通过单因素试验和正交试验，研究了温度、pH值、提取时间、料液比、提取次数等因素对粗多糖提取率的影响, 通过比较得出提取山药多糖的最佳方案，旨在确定一种经济、高效的山药多糖提取方法，并通过初步分离纯化处理获得性能较稳定的山药粗多糖，为开发山药类功能保健食品提供一定的理论依据。1第1章 绪论1.1 多糖简介1.1.1 多糖的定义、结构及分类多糖是由 10 个以上单糖基通过糖苷键连接而成的， 通常多糖由几百个至几千个单糖聚合而成。由于它具有许多不同的单糖残基、不同的连接位置和不同类型的糖苷键，能形成具有不同构象、不同相对分子质量、以及链内和链间氢键的二级结构，因此具有复杂的结构。多糖分子架构如下图 1.1图 1.1 多糖分子结构多糖的广义分类分为：均一性多糖和不均一性多糖。均一多糖是由一种单糖分子缩合而成的多糖，常见的有淀粉、糖原、纤维素等。不均一多糖是由不同的单糖分子缩合而成的多糖，常见的有透明质酸、硫酸软骨素等。1.1.2 山药多糖的功效山药多糖是从山药中分离提取获得的最重要的活性成分，具有健脾胃、益肺肾、抗突变、促免疫、降血糖、抗衰老等多种功能 5。（1）抗肿瘤、抗突变赵国华等 6用不同剂量的山药多糖 RDPS-喂养小白鼠，结果发现山药多糖 RDPS-具有多种抗肿瘤活性，当剂量达 50mg/kg 时，对 Lewis 肺癌有显著的抑制作用；当剂量达 150 mg/kg 时，对 B16 黑色素瘤和 Lewis 肺癌都有显著的抑制作用。他们进一步利用多糖化学改性方法和动物移植性实体瘤实验发现，低度羧甲基化、低度甲基化和中度乙2酰化均能显著地提高多糖的抗肿瘤活性，而部分降解和硫酸酯化会使多糖的抗肿瘤活性显著降低。杭悦宇等 7认为，山药可作为抗肿瘤药及化疗的辅助保健食品，因为腹腔注射山药多糖能显著增加受环磷酰胺抑制的小鼠末梢血白细胞总数。阚建全等 8采用 Ames 标准平板掺入法测定了山药多糖的抗突变作用，结果显示其抗突变作用机制主要是通过抑制突变物对菌株的致突变作用而实现的。（2）免疫调节功能张红英等 9研究发现，山药多糖还具有免疫调节功能，可促进鸡胸腺、脾脏和法氏囊的发育，进而提高机体免疫力。苗明三 10研究了怀山药多糖对小鼠免疫功能的影响,通过小鼠分组对比实验表明怀山药多糖可明显提高环磷酰胺所致免疫功能低下小鼠腹腔巨噬细胞吞噬百分率和吞噬指数, 促进其溶血素和溶血空斑的形成以及淋巴细胞转化, 并明显提高外周血 T 淋巴细胞比率。赵国华等 11发现，山药多糖 RDPS-I 可不同程度提高小鼠的 T 淋巴细胞增殖能力、NK 细胞和血清溶血素活性以及血清 IgG 含量，也能增强巨噬细胞的吞噬能力，从而提高小鼠的非特异性免疫功能、特异性细胞免疫和体液免疫功能。（3）降血糖作用朱明磊等 12用山药多糖对糖尿病小鼠连续灌胃 15 d，结果发现每日灌服 50 mg/kg 山药多糖的降糖效果与每日灌服 1.3 mg/kg 优降糖的效果相近。杨宏莉等 13研究 2 型糖尿病大鼠模型时，发现山药多糖可显著升高大鼠胰岛素水平，显著降低胰高血糖素水平，同时显著升高大鼠肾组织 InsR、IRS-1、PI-3K 表达水平，从而起到预防和治疗 2 型糖尿病的效果。张忠泉等 14研究了怀山药多糖的降血糖作用,通过观察怀山药多糖对糖尿病大鼠血糖、C 肽及胰岛释放功能的影响,研究怀山药多糖降血糖机制。试验采用四氧嘧啶模型糖尿病大鼠, 并以优降糖作阳性对照组, 以山药多糖连续灌胃给药 15 d, 结果显示山药多糖对糖尿病大鼠的血糖有明显降低作用,同时能升高 C 肽含量, 认为怀山药多糖对糖尿病的治疗作用可能与增加胰岛素分泌、改善受损的胰岛 B 细胞功能有关。（4）抗氧化、抗衰老多项研究证实, 山药具有较好的抗氧化、延缓衰老作用。詹彤等 15研究结果表明，腹腔注射山药多糖 RP 可以增加对 D-半乳糖所致代谢衰老模型小鼠体内谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和脑 Na/K- ATP 酶的活性，并降低过氧化脂质、脂褐3质含量以及脑单胺氧化酶 B 活性，表现出明显的抗衰老作用。蒋艳玲 16发现淮山药多糖可明显抵抗半乳糖所致衰老小鼠免疫器官组织的萎缩, 增加胸腺皮质细胞数及脾淋巴鞘淋巴细胞数, 由此推测山药抗衰老作用可能与其兴奋免疫器官、增强免疫细胞功能有关。唐微等研究表明山药多糖能提高 2 月龄雄性小鼠血清超氧化物歧化酶( SOD) 活性,降低小鼠血清丙二醛( MDA)的含量，提高小鼠的耐氧能力。魏涛等 17采用超声波提取铁棍山药水溶性多糖并进行体外抗氧化活性试验，结果表明，山药多糖具有清除羟基自由基和氧自由基的功效，当山药多糖剂量达 8 mg/L 时，可清除体系中 93.75%的氧自由基；当山药多糖剂量达 16 mg/L 时，可清除体系中 53.81%的羟基自由基，因而具有较强的抗衰老作用。1.1.3 多糖的应用多糖在药物和保健食品方面的产品越来越多。目前全球至少有 12 个以上的多糖产品正在进行临床试验，分别作为肿瘤、糖尿病的治疗或促进伤口愈合的药物。1997 年全球从植物中提取的糖类药物的销售额达 73 亿美元 18。总的说来，多糖的应用可分为两类:一类是在医药领域，利用多糖独特的理化性质，如易形成凝胶、高渗透压、高粘度和吸水性，制备医药材料、药物缓释剂、血浆代用品等;或利用多糖的抗原性、抗肿瘤等生物功能或活性制备疫苗或新药 19。另一类是在保健食品领域，活性多糖作为功能性因子调节或增强人体免疫功能或起到抗肿瘤、抗突变、抗病毒、抗凝血、抗溃疡、抗氧化、降血糖、降血脂等保健作用。目前国内已有多种产品上市，药品类有猪岑多糖产品，如猪岑多糖注射液(增强免疫