黄肉甘薯糖蛋白提取工艺的研究

摘 要：以黄肉甘薯为材料，探索了水提法制备甘薯糖蛋白的工艺。通过单因素和正交试验，得出制备甘薯糖蛋白的最优工艺条件：物料粒度为80目，浸提时间为1h，浸提温度为50℃，料液比为1∶15，浸提次数为1次。在该优化条件下甘薯糖蛋白的含量为17.730mg/g。方差分析表明，物料粒度、浸提时间、浸提温度和料液比对甘薯糖蛋白提取率的影响均不显著。

关键词：甘薯；糖蛋白；提取；单因素；正交试验

中图分类号 S531 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）19-119-03

糖蛋白是一类由糖类与蛋白中氨基酸以共价键结合而成的结合蛋白[1]。在生物体内，糖蛋白发挥着重要的作用，是粘液、血浆、细胞间基质、细胞膜、激素等的重要组成成分[2]。甘薯糖蛋白具有维持人体血管的弹性和膜腔、关节腔、呼吸道、消化道的，预防肝及肾脏等器官结缔组织的萎缩，防止脂类物质沉积到动脉血管壁上而导致动脉硬化，放缓人体器官的老化速度，增强人体免疫力[3]等功效。Kusano-Shuichi等人从白皮甘薯中提取到了一种酸性的糖蛋白，研究表明其具有抗糖尿病活性[4]。国内学者的研究表明，甘薯糖蛋白具有良好的抗肿瘤活性、降血脂功能和体外抗氧化活性。本研究探讨甘薯糖蛋白的最佳提取工艺，可为甘薯蛋白资源的开发利用提供理论依据，有利于开发高附加值的甘薯产品，减少废水污染，增加农民的收入，具有良好的经济和社会价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料 新鲜甘薯：红皮黄肉，市售；所用化学试剂均为分析纯。

1.2 试验方法 将黄肉甘薯洗净，去皮，切成薄片，护色（用1%的柠檬酸浸泡1h），烘干（干燥箱40℃），磨粉，过筛，分别收集20目、40目、60目、80目、100目和120目组分，冷藏备用。

称取10.000g甘薯粉，加入一定比例的蒸馏水，水浴振荡浸提一定时间后，3 000g离心30min，上清液醇析（V乙醇∶V提取液=3∶1），离心取沉淀，sevage试剂脱游离蛋白（V氯仿∶V正丁醇=3∶1），透析，冷冻干燥，得糖蛋白混合物。

2 结果与分析

2.1 物料粒度对甘薯糖蛋白提取率的影响 在浸提温度为40℃条件下，分别采用粒度为20目、40目、60目、80目、100目和120目的甘薯粉按固液比（按甘薯粉10.00g提取溶剂150mL的比例）1∶15，浸提2h，试验结果如图1所示。

由图1可知，物料粒度的大小直接影响甘薯糖蛋白的得率，随着粒度的减小，糖蛋白的得率也随之提高；在粒度从20目减少到80目的过程中，糖蛋白的提取率增加比较明显；在80目以后，糖蛋白的提取率逐渐趋向于平稳。这可能归因于原料的粒度越小，原料与溶剂的接触面积越大，越有利于糖蛋白的溶出，浸提效果越好。但当粒度达到一定程度后，接触面积的增多对糖蛋白得率的影响变得不太明显。从减少动力消耗，节约成本的角度考虑，选择80目的物料就能获得较好的提取效果。

2.2 浸提温度对甘薯糖蛋白提取率的影响 在颗粒度为80目条件下，固液比为1：15，浸提时间2h，分别在不同温度（20℃、30℃、40℃、50℃）下对甘薯粉进行浸提，试验结果如图2所示。

由图2可知，随着提取温度的逐渐升高，糖蛋白的得率也随之逐步提高。在温度由20℃逐渐升高到40℃的过程中，糖蛋白的得率增加较快，这可能是由于温度的升高加剧了分子运动，从而加速了糖蛋白的溶出速度；当温度大于40℃时，糖蛋白的得率逐渐趋于平稳，从节约成本，降低能耗的角度考虑，后续试验中以40℃为最佳提取温度。

2.3 浸提时间对甘薯糖蛋白提取率的影响 在物料粒度80目，浸提温度40℃、料液比1∶15的条件下，采用不同的浸提时间（1h、2h、3h、4h和5h）对物料进行浸提，研究时间对提取效果的影响，试验结果如图3所示。

由图3可知，随着浸提时间的延长，糖蛋白的提取率随之提高，浸提时间为1～2h，糖蛋白得率增幅较大，2h后糖蛋白的得率逐渐趋向平缓。这可能是因为开始提取时，糖蛋白的溶出速度是很快的，但随着糖蛋白的溶出，体系的浓度也随之增加，达到一定浓度后，糖蛋白的溶出逐渐趋于平衡，使得糖蛋白的得率增加变得较平缓。由此，确定糖蛋白的最佳提取时间为2h。

2.4 料液比对糖蛋白提取效果的影响 在物料粒度80目，浸提温度40℃，浸提时间2h的条件下，通过改变料液比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25）来研究其对糖蛋白提取效果的影响，试验结果如图4所示。

由图4可以看出，在糖蛋白提取过程中，提取液的量直接影响提取效果，糖蛋白提取率随料液比增大呈现先增加而后逐渐趋于平稳的变化趋势。在1∶（5～15）时提高得较快，但达到1∶15后得率的增加变得比较平缓。从提取效果与减少溶剂消耗量的角度考虑，料液比以1∶15较佳。

2.5 pH值对糖蛋白提取率的影响 在物料粒度80目、料液比1∶15、浸提温度40℃和浸提时间2h的条件下，用0.1% HCl和0.1% NaOH调节提取溶剂的pH值，来研究提取液pH对提取效果的影响，试验结果如图5所示。

由图5可知，当pH值>5.0时，pH值对甘薯糖蛋白的提取效果没有显著的影响，因此在提取甘薯糖蛋白时，用蒸馏水即可。

2.6 浸提次数对糖蛋白提取率的影响 在物料粒度80目，料液比1∶15，浸提温度40℃，每次浸提时间为2h的条件下，采用不同浸提次数（1、2、3、4次）对甘薯粉进行浸提，试验结果如图6所示。

本试验中把浸提4次的总糖蛋白的含量（提取率）看作糖蛋白完全溶出。由图6可知，在上述试验最佳提取条件下，提取1次，糖蛋白溶出99.2%，当提取次数大于2时，提取液中的糖蛋白含量越来越少。从提取效果和经济效益两方面综合考虑，一般选择提取1次。

2.7 正交试验结果与分析 在单因素试验初步筛选的基础上，以对提取率影响最为显著的物料粒度、浸提温度、浸提时间和料液比为4因素，以提取液中糖蛋白含量的变化为评价指标，进行4因素3水平的L9（34）正交试验，试验设计和结果分析见表1。

3 结论

本研究确定了水提法提取甘薯中糖蛋白的最优工艺条件：物料粒度为80目，浸提时间为1h，浸提温度为50℃，料液比为1∶15，浸提次数为1次。影响糖蛋白得率因素的主次顺序为：浸提温度（C）>浸提时间（B）>料液比（D）>物料粒度（A）。方差分析表明A、B、C和D对甘薯糖蛋白提取率的影响均不显著。

糖蛋白是甘薯淀粉生产中的重要副产物，本研究为甘薯淀粉生产废液中糖蛋白的回收利用提供了实验依据，为充分利用甘薯资源，获得高附加值的甘薯产品打下基础，具有深远的经济和社会意义。

参考文献

[1]Geyer H，Geyer R.Strategies for analysis of glycoprotein glycosylation [J].Biochim Biophys Acta，2006，1764（12）：1 853-1 869.

[2]吕克凡，高世勇.糖蛋白抗肿瘤研究进展[J].齐齐哈尔医学院学报，2012，33（12）：1 6421 643.

[3]程坷伟，许时婴，王璋.甘薯糖蛋白的分离纯化和组成[J].食品与发酵工业，2004，30（11）：130-134.

[4]Kusano S.Isolation of antidiabetic comonents from white-skinned sweet potato （Ipomoea batatas L）[J].Biosci Biotedhnol Biochem，2001，65（1）：109-114.

（责编：施婷婷）