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芦笋多糖活性炭法脱色工艺

作者:天旭活性炭 时间:2014-10-29 来源:本站原创
摘要:芦笋( Asparagus officinalis L.) ,学名石刁柏,是百合科天门冬属多年生草本植物,其营养价值高于一般蔬菜水果,在国际市场上被称为蔬菜之王。 药理学研究表明芦笋多糖对高脂血症、糖尿

       芦笋( Asparagus officinalis L.) ,学名石刁柏,是百合科天门冬属多年生草本植物,其营养价值高于一般蔬菜水果,在国际市场上被称为“蔬菜之王”。

       药理学研究表明芦笋多糖对高脂血症、糖尿病、癌症等有一定疗效,具有较高的营养和药用价值,而且大多数活性较小,在预防疾病上优于其他化合物,具有广阔的应用前景。植物多糖中含有色素、蛋白质等物质,对其活性造成响,因此脱色是多糖的提取、分离、纯化及结构研究中的一个重要环节。

       目前多糖脱色多采用双氧水法和活性炭吸附法,如卢国勇等采用过氧化氢对鱼腥草多糖脱色,杨培民等利用活性炭对白花蛇舌草多糖溶液进行脱色。双氧水通过氧化色素实现脱色目的,容易造成多糖降解。

       活性炭( 粉炭) 有巨大的比表面积,对杂质的吸附能力很强,脱色成本低,效果好,且不会影响提取物的生物活性。笔者进行了单因素及均匀设计试验,对芦笋多糖活性炭脱色的最佳工艺条件进行研究,以期为芦笋多糖工业化生产脱色工艺提供依据!

       材料与试剂:芦笋粗多糖、粉末活性炭、牛血清蛋白CBBG250、考马斯亮蓝G-250、D-无水葡萄糖、其余试剂均为分析纯。
 

       芦笋多糖活性炭脱色单因素试验

       ①.温度对活性炭吸附性能的影响分别取多糖溶液10.0 mL 置于三角瓶中,在活性炭质量浓度15g /L,pH值为6的条件下,设置脱色温度分别为30,40, 50,60,70,80℃,恒温振荡脱色60 min,离心,取上清液,测定吸光度,计算脱色率、多糖保留率、蛋白质脱除率及综合吸附效应指数。

       ②.时间对活性炭吸附性能的影响分别取多糖溶液10.0 mL 置于三角瓶中,在温度为70℃,活性炭质量浓度为15g /L,pH值为6的条件下,设置脱色时间分别为20,30,40,50,60min,恒温振荡脱色,离心,取上清液,测定吸光度,计算脱色率、多糖保留率、蛋白质脱除率及综合吸附效应指数,确定时间对活性炭吸附性能的影响。

       ③.活性炭质量浓度对活性炭吸附性能的影响分别取多糖溶液20.0 mL 置于三角瓶中,在温度为70℃,脱色时间为60min,pH值为6的条件下,添加活性炭,使多糖溶液中活性炭的质量浓度为5,10,15,20,25,30g/L。恒温振荡脱色,离心,取上清液,测定吸光度,计算脱色率、多糖保留率、蛋白质脱除率及综合吸附效应指数,确定活性炭质量浓度对活性炭吸附性能的影响。

       ④.pH值对活性炭吸附性能的影响分别取多糖溶液10.0mL 置于三角瓶中,在温度为70℃,脱色时间为60min,活性炭质量浓度为15g/L,设置pH 值分别为5,6,7,8,9。恒温振荡脱色,离心,取上清液,测定吸光度度,计算脱色率、多糖保留率、蛋白质脱除率及综合吸附效应指数,确定pH值对活性炭
吸附性能的影响。


       芦笋多糖活性炭脱色均匀设计实验

       在单因素试验基础上,对影响芦笋多糖脱色效果的主要因素———温度、时间、活性炭质量浓度、pH 值进行均匀设计试验。因素水平见表1。


 

       芦笋多糖活性炭脱色验证实验

       分别取多糖溶液10.0 mL 置于5 个三角瓶中,在均匀设计试验最优条件下进行芦笋多糖脱色试验,测定吸光度,计算脱色率、多糖保留率、蛋白质脱除率及综合吸附效应指数。
 

       芦笋多糖活性炭脱色单因素试验结果

       1.温度对活性炭吸附性能的影响脱色率在脱色温度在30~50℃范围内,随温度升高明显增大,在50℃达到最大,后随温度升高缓慢下降; 多糖保留率随温度增加呈先上升后下降趋势,在60℃时达到最高; 蛋白质脱除率随温度增加呈先上升后下降趋势,在70℃时达到最高; 综合吸附效应指数随温度增加呈先上升后下降趋势,在70℃时达到最大( 图3) 。参考综合吸附效应指数,确定脱色温度70℃为最佳脱色条件。



       2.时间对活性炭吸附性能的影响脱色率随时间增加呈先上升后下降趋势,50 min 时达到最高;多糖保留率随时间增加呈先上升后下降趋势,在40 min时达到最高; 蛋白质脱除率在20~30 min 呈上升趋势,在30 min时达到最高,随后达到平衡; 综合吸附效应指数随时间增加呈先上升后下降趋势,在40 min时达到最大(图4) 。参考综合吸附效应指数,确定脱色时间40 min 为最佳脱色条件。

       3.活性炭质量浓度对活性炭吸附性能的影响脱色率在活性炭的质量浓度为5 ~ 25g /L 范围内,随用量增加明显增大,随后达到平衡; 多糖保留率随用量增加呈不断下降趋势; 蛋白质脱除率随用量增加而升高,在活性炭的质量浓度为25g /L 时达到最高,随后下降; 综合吸附效应指数随活性炭的质量浓度升高而升高,在活性炭的质量浓度为25g /L 时达到平衡( 图5) 。参考综合吸附效应指数,确定活性炭的质量浓度25g /L 为最佳脱色条件。



       4.pH值对活性炭吸附性能的影响脱色率受pH值影响较小,在pH值为7时出现拐点,呈下降趋势; 多糖保留率在pH值为5~6时增加显著,随后呈缓慢增加趋势; 蛋白质脱除率随pH 值增大呈先升高后降低趋势,在pH值为7时达到最高; 综合吸附效应指数随pH值增加呈先升高后降低趋势,在p值为7时达到最大(图6) 。参考综合吸附效应指数,确定最佳脱色条件为pH值为7。
 

       结论

       本试验中,以活性炭为脱色剂,考察活性炭用量、时间及温度等因素对多糖脱色效果的影响。试验结果表明,各因素影响顺序由大到小依次为: 活性炭的质量浓度,时间,温度,pH值。

       其最佳脱色工艺条件为: 活性炭的质量浓度25g/L,时间60min,温度80℃,pH值为7.0。在此条件下,脱色率为67%,脱蛋白率89%,多糖保留率56%,综合吸附效应指数为68.24%。


       我国芦笋资源丰富,且其具有较高的营养价值。活性炭法工艺简单、成本低,适合工业化生产的需要,研究其脱色工艺对于芦笋多糖的工业化生产提供可靠的理论依据,确保芦笋保健食品的原料供给充足和高品质。


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