微碱法提取山药糖蛋白的工艺

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糖蛋白是由寡糖链与多肽链以多种方式共价连接而成的一类结合蛋白质[1]，据统计自然界有过半的蛋白质被糖基化为糖蛋白。寡糖链连接到蛋白质多肽链上形成糖蛋白，可以对蛋白质的理化性质产生很大的影响，例如，对热变性抗性的影响，对蛋白质降解性和溶解性的影响。糖基化也可使蛋白质的基本生物学活性发生改变，如蛋白质的免疫活性。此外，也会影响细胞表面蛋白配体和受体之间的相互作用[2]。随着对糖蛋白的研究，人们逐渐意识到多种生物学和病理学功能，都直接依赖于糖蛋白。在国内，李金忠[3]通过小鼠碳廓清

收稿日期：2011-07-05

作者简介：张黎明(1963—)，男，山西清徐人，博士，教授，研究方向为天然药物研究与开发。

试验及测定血清溶血素的方法，考察结果表明山药糖蛋白对小鼠具有免疫调节功能。在国外，日本营养学家发现甘薯中的一种糖蛋白具有抑制胆固醇在体内沉积、增强免疫力、减少高血压发生率、减慢人体器官老化速度等特殊生理功能[4]。此外，Phil-Sun Oh等[5]经过试验证实糖蛋白是一种天然抗氧化剂，并且具有良好的抗氧化活性。

山药是我国传统的药食同源类植物之一，在我国的栽培历史较久。江苏淮安地区是我国山药主要产区之一， 所以，山药俗称 “淮山药”或 “怀山药”。近年来，人们越来越关注山药的药

张黎明，王艳乔，左北梅，张立超(天津科技大学生物工程学院，天津 300457)

摘要：用微碱性溶液提取糖蛋白，采用单因素试验和4因素3水平正交试验，研究提取时间、提取温度、料液比(g/mL)和提取pH 值对糖蛋白提取率的影响。试验结果表明，微碱法提取山药糖蛋白的最优工艺条件为：提取温度为60 ℃、提取时间为2.0 h 、提取料液比(g/mL)为1:15、pH 值为10，此时山药糖蛋白最高提取率为0.74%。关键词：山药；糖蛋白；正交试验设计

中图分类号：R 284.2 文献标志码: A 文章编号：1005-9989(2012)03-0206-04

Optimize extraction of yam glycoprotein in alkali solution

ZHANG Li-ming, WANG Yan-qiao, ZUO Bei-mei, ZHANG Li-chao

(College of Bioengineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457)

Abstract: The study adopts the micro alkaline solution to extract the glycoprotein. Using the methods of single factor test and orthogonal design test of L 9(34), to study the effects of the extraction time, extraction temperature, the ratio of sample to water, and the solution pH on the extraction rate of the glycoprotein. The experimental results show that the best technological conditions of extracting glycoprotein from yam are that: the extraction temperature is 60 ℃, the extraction time is two hours, the ratio of sample to water is 1:15(g/mL), the solution pH is 10, when the highest extracting rate of yam glycoprotein is 0.74%.Key words: Chinese yam; glycoprotein; orthogonal experiment

微碱法提取山药糖蛋白的工艺研究

FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY

2012年 第37卷 第3期

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理学作用，常食用山药可治疗脾虚久泻、慢性肠炎、肺虚咳喘、慢性胃炎、糖尿病等症。而山药之所以具有这些功效，主要是因为其中所含有的糖蛋白等有效成分。因此提取山药糖蛋白，开发以其为主要成分的功能食品，对于提高人们的健康水平具有很重要的意义。

山药糖蛋白的提取方法有许多种，如龚钢明等[6]用水浸提-醇沉淀法优化提取山药糖蛋白，得到最优条件下糖蛋白粗品提取率为1.23%。李金忠[3]用超声辅助提取方法提取了山药糖蛋白。目前，尚未见用微碱法提取山药糖蛋白的报道，本试验用微碱法提取山药糖蛋白，并对其提取工艺进行了优化。1 材料与方法1.1 材料与仪器

山药片：河北省安国市；D-无水葡萄糖标准品：中国药品生物制品检定所；重蒸苯酚、透析袋：天津博城科技有限公司；浓硫酸、无水乙醇、正丁醇、氯仿：天津袁立化工公司。

Helzdad WB型旋转蒸发仪：德国Heidolph公司；SHB-B95循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；DZKW-4 电热恒温水浴锅：北京市长风仪器仪表公司；TU-1810紫外可见光分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；TDL-40B低速台式大容量离心机：上海安亭科学仪器厂。1.2 方法

1.2.1 山药糖蛋白的提取工艺流程 山药片→粉碎→微碱溶液搅拌提取→离心沉淀(3000 r/min ，10 min)→取上清液旋蒸浓缩→Sevage 法脱游离蛋白→旋蒸除尽Sevage 试剂→透析→70%乙醇沉淀→乙醚洗涤→真空冷冻干燥→糖蛋白粗品。

1.2.2 Sevage法脱游离蛋白 利用蛋白质在三氯乙烷等有机溶剂中变性的特点，将提取液与 Sevage 试剂[氯仿:正丁醇=4:1(v/v)]以4:1的比例混合，振荡，离心，变性后的蛋白质介于提取液与 Sevage 试剂交界处。此法的优点是条件温和，但效率不高，故试验中需重复2次。

1.2.3 透析去除小分子杂质 选择分子载量为3500 u的透析袋进行透析，旨在去除小分子杂质、单糖、氨基酸、色素等。

1.2.4 苯酚-硫酸法测定糖蛋白含量[3] 微碱法提取山药中糖蛋白，通过去除游离的杂质蛋白，透析

去除单糖小分子，从而得到相对纯净的糖蛋白，以糖蛋白为指标，以苯酚-硫酸法测定其提取率。以D-无水葡萄糖为标准品绘制标准曲线，样品中糖蛋白提取率=(2C·n)/m×100%

式中：C为根据标曲求得的样品浓度； n为粗糖蛋白稀释倍数； m为原料山药的质量。分别取各个条件下得到的粗糖蛋白20 mg，用适量的蒸馏水稀释溶解。紫外分光光度计测量糖蛋白吸光值，从而计算得出糖蛋白提取率。

1.2.5 单因素试验 选取提取时间、提取温度、pH、料液比、提取次数和山药粉颗粒大小6个因素，考察其在不同水平条件下对山药糖蛋白提取率的影响。

1.2.6 正交试验 在单因素优化的试验基础上选择对提取率影响显著，同时又考虑到节省能源，减少时间消耗，选取提取温度、提取时间、提取pH、料液比4个因素作为研究对象，设计L 9(34)正交试验，考察对糖蛋白提取率的影响。每个水平重复3次。正交试验的因素水平设计如表1所示。

表1 正交试验的因素水平

水平

因素

提取温度/℃ A 提取时间/h B 料液比/(g/mL) C 提取pH D 140 1.01:108250 1.51:1593

60

2.0

1:20

10

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 提取温度对山药糖蛋白提取率的影响 称取粒度为0.25 mm的山药粉20 g，按照1:10的料液比溶解于200 mL的蒸馏水中，调节pH值为9，分别在30、40、50、60、70 ℃下各提取1.0 h。每个水平需重复3次。测得山药糖蛋白提取率的结果，如图1所示。

图1 提取温度对糖蛋白提取率的影响

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