醇水提取法的不同工艺对魔芋葡甘聚糖含量的影响
马建龙 潘琳 戴荣继 禹玉洪 孟薇薇 邓玉林*
北京理工大学生命科学与技术学院

摘要： 魔芋是我国重要的特种经济作物之一，其的中的葡甘聚糖含量高，理化性质独特，具有重要的应用价值，其规模化提取工艺是业界广泛关注的焦点。本文重点研究了魔芋粉先用乙醇处理对葡甘聚糖提取率和纯度的影响，实验结果表明先用乙醇除去魔芋中的杂质对提高葡甘聚糖的含量具有重要意义。
关键词： 魔芋 葡甘聚糖 提取工艺 含量测定

前言
    魔芋学名为A morphophallus rerieri , 属单子叶植物纲,天南星科耐荫性多年生草本植物的块茎，其中含有40-60%葡甘聚糖（KGM），10-30%淀粉，3-5%灰分，还有少量生物碱和植物蛋白等[1]，葡甘聚糖( Konjac Glucomannan , KGM) ,具有多种独特理化性质,如膨胀性、流变性、增稠性、胶凝性和成膜性等[2],[3]. 近年来,国内外研究证实,KGM 是一种优良的低热量、低脂肪、高纤维素的水溶性膳食纤维,对营养不平衡有重要调节作用 [4]. 诸多学者研究表明[4], KGM 具有降血糖、血脂[5 ]及逆转脂肪肝[6] ,通便减肥[7] 、抗癌[8] 、增强免疫功能[9 ] 、抗衰老[10]等奇特的保健作用和医疗功效，在食品、医药、化工、纺织、石油钻探等工业均有很好的应用价值. 因此,国家农业部已把魔芋定为我国重要的特种经济作物之一.
    提取魔芋中葡甘聚糖的方法主要有以下几种：乙醇沉淀法，酶解法，pH值提取法，过氧化氢氧化法，重金属络合法等，其中乙醇沉淀法对葡甘露聚糖的结构和性能影响小，提取成本低，因此引起业界的广泛关注
    目前,大规模生产葡甘露聚糖水浸提取乙醇沉淀工艺,提取率偏低, 成本高，制约了KGM 的规模生产和广泛应用. 因此,有必要对该方法进行深入研究。

1. 原料、试剂和仪器

魔芋：襄樊大天地生物科技有限公司；3，5-二硝基水杨酸 、苯酚、酒石酸钾钠、
氢氧化钠 北京市化学试剂公司；DU-7000型紫外分光光度计 Beckman；
FJ-1电动搅拌机 常州国华机械有限公司

2. 实验方法
2.1 DNS显色试剂的配制
   甲液：溶解2.3g苯酚于5ml10%NaOH中，并稀释23 ml，在此溶液中加入2.3gNa2SO3
   乙液：称取85g酒石酸钾钠加入100ml10%NaOH中，在加入293ml1%的3，5-二硝基水杨酸将甲，乙液相混合，既得黄色溶液，贮藏于棕色试剂瓶内，室温下避光放置7-10天后使用
2.2 葡萄糖对照品溶液的配制
   精密称取恒重的无水D-葡萄糖102.4mg，置100ml容量瓶内加蒸馏水溶解，定容至刻度，摇匀备用
2.3 方法学考察
2.3.1 测定波长的确定
   精密移取蒸馏水，葡萄糖溶液各1 ml 分别于10 ml 容量瓶内，加1.5 ml DNS显色剂，沸水浴中煮沸10min ，流水冷却，用蒸馏水定容至刻度，以蒸馏水为空白，做全波长扫描，结果如下
 

根据扫描结果，确定在550nm处，显色剂对测定结果无干扰，故确定550nm为测定波长。
2.3.2 DNS显色剂用量的考察
 

根据实验结果，确定显色剂为1.5 ml。
2.3.3 稳定性考察
 

根据实验结果，显色后在2h内基本稳定，确定在2h内测定。
2.3.4 沸水浴时间的考察

根据实验结果，确定沸水浴5-10min为宜。

2.3.5 标准曲线的绘制
    分别移取葡萄糖标准工作液0.0、0.2、0.3、0.4 、0.5、0.6、0.7、0.8 ml于10ml容量瓶内,分别加入1. 5 mlDNS 试剂,分别加蒸馏水1.0，0.8，0.7，0.6，0.5，0.4，0.3，0.2ml摇匀,沸水浴煮沸5 min ,流水冷却,用蒸馏水定容至刻度.以空白为对照,每样测3次吸光度值.以平均吸光度值为纵坐标( Y) ,平均吸光度值对应的葡萄糖毫克数为横坐标( X) 所做的工作曲线,即为标准工作曲线
 

2.3.6 样品的含量测定
KGM的提取:
    将处理后的KGM0.1g放入150 ml 烧杯中,加100倍量蒸馏水,35℃水浴恒温,电动搅拌,溶胀4 h ,取出冷却，移取100 ml ,3500 r•min - 1离心10 min ,吸取上清液,即为KGM 提取液.
KGM 水解液的制备:
    准确移取1. 0 ml KGM 提取液于容量瓶内,准确加入2. 5M H2SO4 0. 5 ml （98%的浓硫酸）,摇匀,在沸水浴中用塞密封水解2. 5 h ,取出立即流水冷却,准确加入5. 0 M NaOH 0. 5 mL ,摇匀,即为KGM 水解液;
KGM 含量测定:
    按标准葡萄糖工作曲线步骤测定KGM 水解液吸光度值. 将吸光度值代入回归方程,计算出各吸光度值对应的葡萄糖毫克数.
KGM 含量用下式计算:
KGM 含量= （ε•T ×150 /W） ×100 %
式中:ε= 0. 9 ,为葡萄糖和甘露糖在葡甘露聚糖中的残基相对分子质量与葡甘露聚糖水解后得到的葡萄糖和甘露糖相对分子质量之比
T 为葡甘露聚糖水解液比色测定值，查标准曲线所得毫克数
W 为葡甘露聚糖样品重mg

3. 提取工艺
3.1 称取过6号筛粉50g，加蒸馏水5000ml，不断搅拌24h，使充分溶胀溶解，离心4000r/min，5min上清液在搅拌状态下加95%乙醇使含醇量50%，放置24 h后，离心4000r/min，5min，得沉淀物，反复用50%乙醇处理数次，直至无淀粉显色反应为止，冷冻干燥得白色物质，即葡甘露聚糖，称重，测定含量；
3.2 称取过6号筛粉50g，加95%乙醇100ml浸泡，不断搅拌2h，滤过，不溶物加50%乙醇100ml浸泡，不断搅拌2h，滤过，其余操作同3.1项下

4. 实验结果

5. 讨论
    魔芋中的葡甘聚糖可溶解于水，不溶于甲醇，乙醇，丙酮，乙酸乙酯及氯仿等有机溶剂，本次实验比较了直接用水溶解和用乙醇处理后再溶解对葡甘露聚糖含量和色泽的影响，结果表明，直接用水溶胀所得葡甘聚糖色泽较暗，提取率和纯度含量明显低于先用乙醇处理的。
    分析出现这种结果的原因，可能是因为以下几种情况，其一是葡甘聚糖和植物蛋白在水中可形成的螯合物不溶于水，先用醇处理，可有效阻止这种螯合物的形成；其二是葡甘聚糖虽能溶解于水，但可形成凝胶，吸附不溶性小颗粒，也大大影响葡甘聚糖的溶解性能，使之在水中的溶解速率降低，从而降低了提取的效率。
    因此，在设计提取工艺时应该先考虑如何才能消除其中的成分对葡甘聚糖溶解性能的影响。

6. 参考文献
[1] 吴万兴　李科友　张忠良　王照利,魔芋甘露聚糖提取技术研究, 陕西林业科技　Suppl. 1999,pp. 42～ 43, 53
[2] 李斌 汪超 吴良志等.魔芋葡甘聚糖凝胶溶胀---溶解特性的研究.食品技术,2003(7):3—5
[3] 李斌 汪超等. 国外魔芋葡甘聚糖结构及其溶液行为的研究进展.包装与食品机械,2003,21(5):23-26
[4] 袁忠海,吴道澄,李晓晔,吴红等.超声波对提取魔芋葡甘聚糖的影响.第四军医大学学报,2003,24(3):238-241
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[6 ]Wu J , Peng SS. Comparison of hypolipidemic effect of refined Konjac meal with several common dietary fibers and their mechanisms of action [J ] . Biomed Envi ron Sci , 1997 ;10 (1) : 27 – 30.
[7] Arvill A , Bodin L. Effect of short-term ingestion of Konjac Glucomannan on serum cholesterol in healthy men [J ] . A m J Cli n N utr ,1995 ; 61 (3) : 585 - 589.
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[9 ] Yuan BX , Li YL , Su YF , Zhang ZL , Wang ZL. Action of Konjac Glucomannan on mutured obese rats [ J ] . Xibei Yaox ue Zaz hi( Northwest Pharm J) , 1998 ; 13 (4) : 160 - 161.
[10 ] Gu ZL , Ling SS. Antitumor and immuoenhancement activity ofAmorphophallus Albus refined power on neoplasm2bearing mice [J ] .Yi ngyang Xuebao ( Acta N ut r Si n) ,1998 ; 20 (3) : 343 - 347.

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