陆生蓝藻地木耳中海藻糖提取工艺研究.pdf
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1、2024 年 5 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究陆生蓝藻地木耳中海藻糖提取工艺研究徐曼,龚军,吴超广(常德职业技术学院,湖南 常德 415000)自然界中存在着一种特殊的分子,被称为海藻糖。海藻糖是一种非还原性双糖,由 2 个葡萄糖分子通过琢-1,1-键连接而成,在低等动植物、藻类、真菌及细菌中广泛分布。海藻糖作为一种特殊的非还原性双糖,能够在各种恶劣环境下保护细胞内的生物大分子,因此在食品保鲜、药物制剂保护等领域拥有广泛的应用前景和重要意义。2004 年,研究人员通过薄层层析法首先在地木耳中检测到了海藻糖的存在,这为海藻糖的来源提供了新的视角
2、。除地木耳外,红藻等其他材料中也检测到了海藻糖的存在,这为从多种来源开发海藻糖提供了可能。基于此,开发利用地木耳中海藻糖的资源具有重要的科研和实际意义。关于海藻糖的提取工艺研究,研究人员针对其技术的多样性和复杂性,主要集中在绿球藻、葡萄酒泥酵母、面包酵母和啤酒酵母细胞等不同生物材料的提取方法研究。研究显示,通过热水浸提法、醇提法等多种工艺可以有效提取海藻糖,且通过优化提取条件可以提高海藻糖的得率和纯度。此外,研究人员还探讨了海藻糖在食品保鲜、提高酵母耐受性等方面的应用,突显了其在食品工业和医药领域的重要价值。研究人员还进行了对海藻糖提取液的进一步处理和纯化方法研究,如使用超滤、纳滤等膜分离技术
3、,以及探索了海藻糖的新应用,如在液体发酵中的使用。这些研究不仅为海藻糖的工业生产提供了技术支持,也为其未来的应用开发提供了理论基础。本研究通过单因素试验初步考察各影响因素对提取率的影响,再运用正交试验对主要因素进行优化,确定了综合考虑提取效率及操作的最佳提取工艺方案。本研究为充分开发利用地木耳中海藻糖资源提供了科学参考。1材料与仪器1.1实验材料地木耳:市售。1.2实验试剂本实验所用三氯乙酸由天津市北方天医化学试剂厂提供,蒽酮产品产自北京化工厂,而海藻糖标准品则基金项目:常德市 2020 年度科技创新发展指导性计划项目(2020ZD65)第一作者简介:徐曼(1984-),女,硕士,副教授。研究
4、方向为农业微生物应用、职业教育。摘要:该研究从三氯乙酸浓度、三氯乙酸用量、提取温度及时间 4 个方面初步探讨从地木耳中提取海藻糖的工艺,该研究通过单因素和正交试验,优化从地木耳中提取海藻糖的工艺条件,通过考察三氯乙酸浓度、用量、提取温度和时间对提取率的影响,确定最佳工艺条件。最佳工艺条件为0.3 M 三氯乙酸浓度,用量 5 mL,提取温度 80 益,时间 50 min。关键词:地木耳;海藻糖;三氯乙酸;正交试验;提取工艺中图分类号院Q946文献标志码院A文章编号院2096-9902渊2024冤05-0033-05Abstract:In this study,the technology of
5、extracting trehalose from Auricularia auricula was discussed from four aspects:theconcentration of trichloroacetic acid,the amount of trichloroacetic acid,extraction temperature and time.The technological conditionsof trehalose extraction from Auricularia auricula were optimized by single factor and
6、 orthogonal experiments.The optimum conditionswere determined by investigating the effects of trichloroacetic acid concentration,dosage,extraction temperature and time on theextraction rate.The optimum conditions are as follows concentration of 0.3 M trichloroacetic acid,dosage of 5 mL,extractiontem
7、perature of 80 益 and time of 50 min.Keywords:Auricularia auricula;trehalose;trichloroacetic acid;orthogonal test;extraction technologyDOI:10.20028/j.zhnydk.2024.05.00933-2024 年 5 期实验 研究智慧农业导刊Journal of Smart Agriculturey=7.883 6x+0.003 8R2=0.998 2海藻糖含量/(皂早 皂L-1)0.90.80.70.60.50.40.30.20.100.120.10.0
8、80.060.040.020由 Sigma 公司提供。1.3实验仪器本实验中使用的仪器包括:天津市华伟科技发展有限公司生产的分光光度计 7230G,长沙湘仪离心机仪器有限公司制造的离心机 L-550,梅特勒-托利多常州衡器有限公司的电子精密天平 JB5374-91,以及天津市中环实验电炉有限公司提供的恒温水浴锅 TDA-8002和电热鼓风干燥箱 DH-101。2实验方法2.1海藻糖含量的测定本工艺采用蒽酮-硫酸法进行试验。在本研究中,首先对已知量的碳水化合物样品进行定量取样。将该样品准确地移入试管或适当的反应容器内。随后,依据样品的质量,向其中滴加预定浓度的蒽酮溶液。接着,以控制的速率缓慢加入
9、浓缩硫酸,同时确保反应体系均匀混合,以促进反应完全进行。将反应体系置于恒温水浴中,在 90 毅C 的条件下进行加热,以完成化学反应并生成充分的紫色产物。加热过程完成后,允许反应混合物在室温下冷却至平衡状态。随后,采用分光光度计,在 540 nm 的特定波长处测定紫色产物的吸光度值。为了建立碳水化合物含量的定量分析方法,利用不同浓度的海藻糖标准品制备标准溶液,测定其在 540 nm处的吸光度,并据此绘制出标准吸光度曲线。2.2海藻糖标准曲线的绘制采用精密电子天平准确称取 0.25 g 海藻糖,并在500 mL 容量瓶中稀释至刻度,充分摇匀以确保溶液均一。此溶液作为海藻糖的标准母液。依据表 1 的
10、指示,准确抽取不同体积的海藻糖母液置入带有 5.0 mL0.5 mol/mL 三氯乙酸的 50 mL 容量瓶中,并补充至标线以配制不同浓度的海藻糖标准溶液。表 1海藻糖标准液浓度分布将 1 mL 的样品及空白对照(后者包括 5.0 mL0.5 mol/mL 三氯乙酸溶解于 50 mL 蒸馏水中)分别转移至预先烘干并清洁的试管中。随后加入 5 mL 已配制的硫酸-蒽酮溶液,充分振荡以混匀。将试管置于沸水浴中精确反应 10 min,之后立即冷却至室温。最终,利用分光光度计在特定波长下测定吸光度,并以此作为纵轴数据,绘制海藻糖的标准吸光度曲线。标准曲线将用于计算待测样品中碳水化合物的浓度,根据其吸光
11、度值。通过海藻糖标样绘制海藻糖标准曲线,如图 1 所示,得出线性回归方程。序号 定容/mL 母液/mL 浓度/(gmL-1)1 50 0 0 2 50 1 10 3 50 2 20 4 50 3 30 5 50 4 40 6 50 5 50 7 50 6 60 8 50 7 70 9 50 8 80 10 50 9 90 11 50 10 100 2.3单因素试验2.3.1材料的预处理取 10 g 地木耳单层平铺于托盘中,置于 90 益的干燥箱中处理 2024 h,使地木耳中的水分完全蒸发,呈现干枯易碎的状态,然后在研钵中将烘干的地木耳研磨成粉待用。图 1海藻糖标准曲线34-2024 年 5
12、期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究2.3.2三氯乙酸(TCA)提取海藻糖向烧杯中准确称取 0.1 g 地木耳粉末,加入 5.0 mL0.5 mol/L 三氯乙酸溶液。震荡混匀后,烧杯置于 50 益水浴中加热,每隔 5 min 振荡一次,持续 20 min。随后在3 500耀4 000 r/min 下离心 5 min,轻心倒出上清液至预先准备好的、含有冰水的 50 mL 容量瓶中。使用冰水对烧杯内残留的地木耳粉末再次洗涤并离心 2 次,合并所有上清液至 50 mL 容量瓶,并加冰水至刻度线,摇匀混合。取 1 mL 所得试液,与蒽酮硫酸溶液混合后,在沸
13、水浴中反应,最后在 590 nm 处测定吸光度。2.4正交试验在地木耳多糖的提取过程中,三氯乙酸的浓度、用量、提取温度以及提取时间等参数对提取效率具有显著影响。为了优化提取条件,本研究采用 L9(3伊4)的正交试验设计来评估这些因素。基于之前单因素实验的结果,为每个影响因素设定了 3 个不同的水平,具体水平设置见表 2。表 2海藻糖提取工艺正交实验设计3结果与分析3.1三氯乙酸浓度对海藻糖提取效率的影响为评估三氯乙酸浓度对海藻糖提取效率的影响,本实验设计采用了不同浓度的三氯乙酸作为提取溶剂,具体浓度分别为 0.1、0.3、0.5、0.8 和 1.0 M。在所有实验中,固定使用 10 mL 三氯
14、乙酸,设定提取时间为 40 min,并在 40 益条件下进行提取。随后测定各实验条件下提取液中海藻糖的含量,以此考察三氯乙酸浓度对提取效率的具体影响。结果详细记录于表 3。表 3三氯乙酸浓度对海藻糖提取的影响由表 3 可知,三氯乙酸浓度对海藻糖提取量有显著影响。当三氯乙酸浓度为 0.3 M 时,海藻糖的提取含量达到最高,为 32.56 mg/g。随着三氯乙酸浓度的进一步增加到 0.5 M,海藻糖含量略有下降至 31.03 mg/g。在0.8 M 时,海藻糖含量减少到 30.21 mg/g,而在三氯乙酸浓度为 1 M 时,海藻糖含量进一步降至 28.55 mg/g,为5个浓度水平中最低。这表明在
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