来自大连海事大学环境科学与工程学院的刘瑀、方志强和刘宇馨等人利用超声波将扇贝样品溶液进行前期处理,之后利用热水与生物酶(木瓜蛋白酶)相结合的方式对样品多糖进行粗提取,并结合单因素试验结果设计了L9(34)正交试验来研究最佳实验组合;利用TCA和GDL对粗多糖进行脱蛋白处理,并分别设计了两个L9(33)正交试验研究了其对粗多糖的脱蛋白效果,对比了两种脱蛋白方法在一定实验条件下对粗多糖脱蛋白效果的差异。
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虾夷扇贝多糖提取工艺优化结果
虾夷扇贝多糖提取单因素试验结果:随着提取时间的延长,多糖提取率呈现先升高后下降的趋势,3 h时多糖提取率达到最大;多糖提取率随着温度的升高呈现先增加后降低的趋势,在60 ℃时提取率最高,后期由于温度升高,超过木瓜蛋白酶的最适温度,酶活性降低导致提取率降低;随着液料比的增加,多糖提取率前期增加缓慢,在40∶1(mL/g)时提取率达到最大,之后趋于稳定,但是较大的液料比不仅会使多糖溶出量增多,同时杂质也会相应增多;对于加酶量来说,提取率是随加酶量增加而逐渐升高,在2.5%后提取率趋于稳定,出于经济因素的考虑,加酶量在2.5%左右最适宜。
虾夷扇贝多糖提取正交试验结果:在选定因素水平范围内,提取时间对虾夷扇贝多糖的提取具有显着影响,各试验因素影响程度的主次顺序为提取时间>液料比>提取温度>加酶量。多糖得率越高,提取效果越好,比较k值大小可得到最优组合为提取时间3h、提取温度60 ℃、液料比40∶1(mL/g)、加酶量2.5%。
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TCA脱蛋白工艺优化结果
TCA脱蛋白单因素试验结果:随着脱蛋白时间的延长,蛋白脱除率前期提高较快,后期逐渐趋于平缓,这说明随着时间的延长,溶液中游离蛋白逐渐沉淀完全;随着TCA质量分数的增加,蛋白脱除率呈现先增加后降低的趋势;随着TCA质量分数的增加,蛋白脱除率呈现先增加后降低的趋势。
TCA脱蛋白正交试验结果:在选定因素水平范围内,脱蛋白时间对虾夷扇贝多糖的蛋白脱除率的影响大于其他两个因素。各因素影响程度的主次顺序为脱蛋白时间>脱蛋白次数>TCA质量分数。蛋白脱除率越高,脱除效果越好,比较k值大小可得到最优组合为脱蛋白时间5 h、TCA质量分数5%、脱蛋白次数3 次,3 次平行实验得到TCA蛋白脱除率为88.654%,高于正交试验表中其他各组试验结果。
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GDL脱蛋白工艺优化结果
GDL脱蛋白单因素试验结果:随着温度的升高,蛋白脱除率有不太显着的先升后降的变化趋势,当反应温度为50 ℃时,蛋白脱除率最高。随着反应时间的延长,蛋白脱除率有较为平缓的提高,之后趋于稳定,说明游离蛋白逐渐得到充分的沉淀。而随着GDL质量分数的提高,蛋白脱除率则有稍微下降的趋势。
GDL脱蛋白正交试验结果:在选定因素水平范围内,反应时间对虾夷扇贝多糖的蛋白脱除率的影响大于其他两个因素。各因素影响程度的主次顺序为反应时间>反应温度>GDL质量分数。同样,比较k值大小可得到最优组合为反应温度45 ℃、反应时间1 h、GDL质量分数0.3%,3 次平行实验得到GDL蛋白脱除率为99.062%,高于正交试验表中其他各组试验结果。
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两种脱蛋白方法对比
在相应实验条件下,TCA蛋白脱除率为88.654%,RSD为0.905%;GDL蛋白脱除率为99.062%,RSD为0.679%。从实验结果来看,GDL蛋白脱除率能达到99%左右,对比TCA法效率更高,脱蛋白效果也更加稳定。
结 论
通过正交试验分析可知,虾夷扇贝多糖的提取最佳条件为提取时间3 h、提取温度60 ℃、液料比40∶1(mL/ g)、加酶量2.5%,此条件下,多糖得率可达10.90%;虾夷扇贝多糖脱蛋白试验中,TCA法的最佳条件为脱蛋白时间5 h、TCA质量分数5%、脱蛋白次数3 次,在此条件下,蛋白脱除率可达88.654%,RSD为0.905%;GDL法的最佳条件为反应时间1 h、反应温度45 ℃、GDL质量分数0.3%,在此条件下,蛋白脱除率可达99.062%,RSD为0.679%。