辣木葉多糖的提取工藝與含量測定及其口服液制備

隋志方，劉延奇，秦令祥

1. 鶴壁市質量技術監督檢驗測試中心（鶴壁 458030）；2. 鄭州輕工業大學食品與生物工程學院（鄭州 450002）；3. 漯河市食品研究院有限公司（漯河 462300）

辣木（Moringa oleifera），系多年生熱帶亞熱帶落葉喬木，屬辣木科辣木屬，又稱鼓槌樹，起源于印度北部[1]。辣木的葉、莖、根和種子等富含營養和功能成分，是一種功能性植物，有“奇跡之樹”“素食黃金”“植物鉆石”[2-4]之稱。2012年11月，辣木葉被國家衛生健康委員會（原衛生部）批準為新資源食品[5]。研究發現，辣木葉中富含多糖、黃酮和多酚，具有提高免疫力、抗腫瘤、抗炎、降血脂、降膽固醇、降血壓、抗氧化等作用[6-12]。辣木葉多糖（Moringa oleiferaleaves polysaccharides，MOLP）是辣木葉中重要的生物活性成分之一，具有增強免疫力[13]、促消化[14]、調節血糖[15]的作用。

植物多糖的提取方法主要有水提法[16]、酶解法[17]、酸堿提取法[18]、超聲波輔助法[19]和微波輔助法[20]。然而，上述提取方法都存在提取率低、不環保、提取時間長等缺點。因此，此次試驗采用超聲波協同超高壓提取MOLP，利用超聲波和超高壓產生的機械效應、空化效應和物理效應破壞細胞壁，使多糖溶出，其具有提取率高、提取時間短、環保等優點，以期為MOLP的提取提供一種新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

辣木葉（海南大藥山商貿有限公司）；檸檬酸、葡萄糖、硫酸、無水乙醇、苯酚、磷酸氫二鈉（均為分析純，四川佰春科技有限責任公司）。

1.2 儀器與設備

HN-1000Y超聲波細胞粉碎機（上海達洛科學儀器有限公司）；UHP900×2-Z型超高壓處理設備（包頭文天科技有限責任公司）；RE-3000A旋轉蒸發器（上海耀特儀器設備有限公司）；760CRT紫外-可見分光光度計（上海儀電分析儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 超聲波協同超高壓提取MOLP的方法

辣木葉→烘干→粉碎（過80目，即0.180 mm篩）→辣木葉粉→加一定比例的水，混勻→裝袋、密封→超高壓提取→取出→再超聲波提取→離心（5 000 r/min，10 min）→上清液減壓濃縮→醇沉（3倍體積95%的乙醇）→靜置（4 ℃冰箱，24 h）→離心（5000 r/min，10 min）→真空干燥→辣木葉粗多糖

1.3.2 MOLP含量的測定

采用苯酚-硫酸法[21]。

1.3.3 MOLP提取率的計算

式中：c為由標準曲線計算得出的MOLP質量濃度，mg/mL；V為定容體積，mL；N為稀釋倍數；m為辣木葉干粉質量，g。

1.3.4 MOLP提取的試驗設計

1.3.4.1 超聲波協同超高壓提取MOLP的單因素試驗設計

稱取5份10 g的辣木葉粉，按照1.3.1的方法進行超聲波協同超高壓提取MOLP，研究不同因素對MOLP提取率的影響。固定其中3個因素水平，對剩下1個因素設計5個不同水平的試驗，固定條件：超高壓壓力400 MPa，保壓時間4.5 min，超聲波功率500 W，超聲時間40 min。分別設定超高壓壓力（100，200，300，400和500 MPa）、保壓時間（3，3.5，4，4.5和5 min）、超聲波功率（200，300，400，500和600 W）、超聲時間（25，30，35，40和45 min）進行單因素試驗。每組重復3次，取平均值。

1.3.4.2 超聲波協同超高壓提取MOLP的正交試驗設計

根據預試驗并在單因素試驗的基礎上，選擇表1所列的4個因素，采用L9(34)正交試驗進行優化。正交試驗水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.3.5 MOLP口服液的制備方法

1.3.5.1 工藝流程

MOLP→混合調配→定容→UHT→均質→灌裝封蓋→高溫殺菌→冷卻→成品

1.3.5.2 操作要點

1) MOLP：按照1.3.1方法制備得到MOLP。

2) 混合調配：將MOLP提取液、藍莓濃縮汁、木糖醇、檸檬酸、果膠按一定比例添加。

3) UHT：調配好的溶液進行超高溫瞬時滅菌，溫度136 ℃，時間6 s。

4) 均質：料液在65 ℃、壓力40 MPa的條件下，均質1次。

5) 灌裝封蓋：均質好的料液經灌裝機灌裝封蓋，灌裝溫度控制在85 ℃。

6) 高溫殺菌：灌裝好的口服液放入高壓殺菌鍋，殺菌溫度121 ℃，時間20 min。

7) 冷卻、成品：高溫殺菌好的口服液進行分段冷卻，冷卻后檢驗，合格即為成品。

1.3.6 感官評分

隨機挑選10名專業人員組成評定小組，對MOLP口服液進行感官評價，感官評價標準見表2。

表2 MOLP口服液感官評價標準

1.3.7 MOLP口服液制備的試驗設計

1.3.7.1 MOLP口服液制備的單因素試驗設計

稱取5份10 g辣木葉多糖，按照1.3.6的方法制備MOLP口服液，研究不同因素對感官評分的影響。固定其中3個因素水平，對剩下1個因素設計5個不同水平的試驗，固定條件：MOLP添加量20%，藍莓濃縮汁10%，木糖醇8%，檸檬酸0.08%，果膠0.06%。分別加入MOLP（5%，10%，15%，20%和25%）、木糖醇（2%，4%，6%，8%和10%）、檸檬酸（0.02%，0.04%，0.06%，0.08%和0.10%）、果膠（0.03%，0.04%，0.05%，0.06%和0.07%）進行單因素試驗。每組重復3次，取平均值。

1.3.7.2 MOLP口服液制備的正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，選取表3所列的4個影響因素，采用L9(34)的正交試驗對MOLP口服液制備進行工藝優化。試驗水平設計見表3。

表3 正交試驗因素水平表 單位：%

1.4 數據處理

試驗所得數據均為3個平行測定結果的平均值。試驗數據采用Excel整理，數據分析采用正交設計助手進行。

2 結果與分析

2.1 超聲波協同超高壓提取MOLP工藝條件優化

2.1.1 超高壓壓力

由圖1可以看出，壓力≤400 MPa時，MOLP提取率隨著壓力增大而不斷升高，壓力＞400 MPa后，提取率有所降低。這是因為：當壓力≤400 MPa時，壓力增大，細胞壁被破壞的比例增多，多糖溶出增多，提取率升高；壓力超過400 MPa后，細胞壁基本破壞完全，并且過大的壓力促使細胞中的雜質溶出，提取率降低。因此，選擇超高壓壓力400 MPa為宜。

圖1 壓力對提取率的影響

2.1.2 保壓時間

由圖2可以看出，MOLP提取率隨著保壓時間的增加而逐漸升高并最后趨于穩定。這是因為：保壓時間增加，細胞壁破裂程度和數量增多，提取率升高；保壓時間超過4.5 min后，多糖溶出基本完全，提取率無明顯變化。因此，選擇保壓時間4.5 min為宜。

圖2 保壓時間對提取率的影響

2.1.3 超聲波功率

由圖3可以看出，MOLP提取率隨著超聲波功率增大先升高后略有降低。這是因為：超聲波功率增大，它的空化和機械作用增大，細胞壁破裂增多，多糖溶出增多，提取率升高；功率超過500 W后，過大的超聲波功率，導致多糖部分降解，提取率會略有降低。因此，選擇超聲波功率500 W為宜。

圖3 超聲波功率對多糖提取率的影響

2.1.4 超聲時間

由圖4可以看出，MOLP提取率隨著超聲時間增加先升高后降低。這是因為：超聲時間增加，細胞壁破裂數量和程度增大，多糖溶出增多，提取率升高；超聲時間超過40 min后，由于長時間的超聲作用，多糖結構遭到部分破壞，提取率降低。因此，選擇超聲時間40 min為宜。

圖4 超聲時間對多糖提取率的影響

2.1.5 超聲波協同超高壓提取MOLP正交試驗結果

由表4和表5數據分析可知，4個因素的影響關系為A＞C＞D＞B，最優組合為A2C3D2B2。超高壓壓力對MOLP提取率的影響達到顯著水平，其他不顯著，通過R值的分析，超聲波協同超高壓提取MOLP的最佳工藝參數為超高壓壓力400 MPa、超聲功率600 W、超聲時間40 min、保壓時間4.5 min。在此最佳條件下做驗證試驗，平行3次，MOLP提取率為16.24%（3次平均值）。

表4 正交試驗結果

表5 方差分析結果

2.2 MOLP口服液制備工藝條件優化

2.2.1 MOLP添加量

由圖5可以看出，隨著MOLP添加量增加，感官評分先增大后降低。MOLP添加量20%時，感官評分最高。MOLP添加量較低時，口服液口感和組織狀態較差，MOLP添加量過大時，辣木味太重，影響口感、滋味和氣味。因此，選擇MOLP添加量20%為宜。

圖5 MOLP添加量對感官評分的影響

2.2.2 木糖醇添加量

由圖6可以看出，隨著木糖醇添加量增加，感官評分先增大后降低。木糖醇添加量8%時，感官評分最高。木糖醇添加量較低時，甜味較低，味道偏酸，木糖醇添加量過大時，口感偏甜。因此，選擇木糖醇添加量8%為宜。

圖6 木糖醇添加量對感官評分的影響

2.2.3 檸檬酸添加量

由圖7可以看出，隨著檸檬酸添加量增加，感官評分先增大后降低。檸檬酸添加量0.08%時，感官評分最高。檸檬酸添加量較低時，味道偏甜，酸味不足，口感較差，檸檬酸添加量過大時，口感偏酸。因此，選擇檸檬酸添加量0.08%為宜。

圖7 檸檬酸添加量對感官評分的影響

2.2.4 果膠添加量

由圖8可以看出，隨著果膠添加量增加，感官評分先增大后降低。果膠添加量0.06%時，感官評分最高。果膠添加量較低時，有分層現象，果膠添加量過大時，口服液黏度太大，口感發黏。因此，選擇果膠添加量0.06%為宜。

圖8 果膠添加量對感官評分的影響

2.2.5 MOLP口服液制備配方優化試驗結果

由表6和表7數據分析可知，4個因素的影響關系為A＞D＞C＞B，最佳組合為A2D2C2B3。MOLP添加量的影響達到了顯著水平，其他不顯著，通過R值的分析，MOLP口服液制備最佳工藝參數為MOLP添加量20%、果膠添加量0.06%、檸檬酸添加量0.08%、木糖醇添加量10%。在此最佳條件下做驗證試驗，平行3次，MOLP口服液感官評分為85分（3次平均值）。

表6 正交試驗結果

表7 方差分析結果

3 結論

此次試驗研究了超聲波協同超高壓提取辣木葉多糖及其口服液制備的最佳工藝條件。以辣木葉多糖提取率和感官評分為指標，采用單因素試驗和正交試驗，確定最佳工藝參數。結果表明，超聲波協同超高壓提取的最佳工藝參數為超高壓壓力400 MPa、超聲波功率600 W、超聲時間40 min、保壓時間4.5 min，在此條件下，辣木葉多糖提取率為16.24%。辣木葉多糖口服液制備的最佳工藝參數為辣木葉多糖添加量20%、果膠添加量0.06%、檸檬酸添加量0.08%、木糖醇添加量10%。該條件下辣木葉多糖口服液感官評分為85分。此次試驗結論可為辣木葉的開發、推廣及應用提供一定的參考。