来自兰州理工大学生命科学与工程学院的徐也、刘晓风*、王永刚和任海伟等人以临泽小枣为研究对象，基于Fick第一定律建立了临泽红枣多糖（LZJP）传质动力学模型，并通过傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜和扫描电子显微镜对LZJP官能团和表面结构进行了分析，以期进一步完善LZJP提取动力学的基础研究，并为其粗多糖的规模化提取、精深加工和高附加值产品的开发提供一定理论依据。
1、动力学模型的建立
1.1 速率常数求解
多糖溶出速率随提取温度的升高和时间的增加而逐渐加快。当提取温度达到353 K（80 ℃）时，多糖溶出速率逐渐减小，提取温度达到358 K（85 ℃）时，多糖溶出速率基本保持不变。在相同提取温度下，提取时间达到90 min后，多糖溶出速率逐渐减慢，当提取时间达到105 min后，多糖质量浓度趋于平衡。在同一温度下，多糖溶出速率随料液比增加而增大；在不同的料液比下，提取一定的时间，料液比达到1∶20时，多糖溶出速率逐渐减小；当料液比为1∶22.5时，多糖溶出速率基本保持不变。在对应的料液比下，提取时间达到90 min后，多糖溶出速率逐渐减慢，在105 min时提取液多糖质量浓度趋于平衡。因此，取120 min 时的多糖质量浓度作为平衡浓度。在不同料液比和提取温度下，拟合方程的线性相关系数R2均大于0.89，则表明ln（ρ∞/（ρ∞－ρ））与t之间线性关系性良好。表观速率常数随温度升高而增大，表明高温能够加速红枣多糖的溶出；同样，随着料液比的增加，表观速率常数增大。当料液比低于1∶25时，表观速率常数增加不显着，可能由于溶剂用量太少，不足以将溶质中多糖完全溶出。
1.2 相对萃余率求解
以y为纵坐标，提取时间t为横坐标作图。在不同温度及料液比下，提取的拟合方程相关系数均在0.92以上，曲线有一定的拟合度良好，所以红枣多糖的热水提取过程比较符合指数模型。随着提取时间的延长，多糖相对萃余率呈指数趋势下降，则适当延长提取时间有利于多糖完全浸出。在不同温度下提取一定时间，随着温度升高，相对萃余率逐渐减小，当提取温度达358 K时，曲线斜率达到最大值，即提取速率达到最大。同理，在不同料液比下提取一定时间，随着料液比的增加，多糖相对萃余率不断下降，而料液比为1∶25时，萃余率出现回升。
1.3 活化能
ln k与1/T线性关系较好（R2＝0.9456）。根据回归方程计算得到红枣粗多糖热水法提取过程中的活化能为19.266 kJ/mol。说明红枣多糖分子浸出需要能量较低，整个提取过程反应速率较快。由此表明采用热水提取法可以有效提取红枣粗多糖。
1.4 半衰期
随着温度的升高，其半衰期不断减小，且与之成反比，故升高温度有利于红枣多糖提取。
2、多糖理化性质
粗多糖干品呈现棕黄色、无味、易溶于热水，可溶于冷水，但不溶于无水乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂。多糖溶液的苯酚-硫酸反应呈棕红色，表明样品具有糖类化合物的特征；茚三酮反应呈阳性，证明样品中含有游离氨基酸；Fehling试剂反应结果呈阴性，说明不含游离还原糖；碘-碘化钾反应呈阴性，表明该样品为非淀粉类糖。提取物中的粗多糖、糖醛酸、蛋白质和硫酸根质量分数分别为65.53%、27.47%、0.13%和2.68%。
3、多糖分离纯化
将10 mg/mL的临泽小枣粗多糖溶液分别用蒸馏水和NaCl洗脱，苯酚-硫酸法示踪，绘制洗脱曲线，共得到4 个峰，第1峰为水洗脱峰（水相），合并试管中的溶液，命名为LZJP1，回收率为6.4%；第2个峰为0.1 mol/L NaCl洗脱峰（盐相），回收率为4.4%，记为LZJP2；第3个峰为0.3 mol/L NaCl洗脱峰（盐相），回收率为51%，记为LZJP3；第4个峰为0.5 mol/L NaCl洗脱峰（盐相），回收率为3.8%，记为LZJP4。其中第3、4个峰峰形挺拔，且第3个组分回收率较高。将酸性多糖LZJP3和LZJP4经透析、减压浓缩、乙醇沉淀、冷冻干燥后进行凝胶柱纯化。LZJP3和LZJP4的Sephadex-100凝胶柱层析均有一个峰，则说明LZJP3、LZJP4都为单一的多糖组分，其回收率分别为81.7%和89.2%。
4、多糖组分及结构分析
4.1 傅里叶变换红外光谱分析
在3438cm-1处有强吸收峰，则LZJP3中存在分子间或分子内氢键；2931 cm-1是糖类C—H（—CH2）的伸缩振动峰；1743 cm-1处有一明显吸收峰，是醛基吸收峰，初步判断该糖上含有乙酰基；1623 cm-1是－COOH的C＝O吸收峰；1400～1200cm-1处存在3 个吸收峰，这些吸收峰是C—H的变角振动；1103 cm-1处有一明显吸收峰，该吸收峰为C－O键伸缩振动吸收峰；1103、1049 cm-1和1016 cm-1处有3 个吸收峰，为吡喃糖苷的特征吸收峰；914 cm-1处为D-吡喃型葡萄糖的特征峰。因此可推断该多糖为一种吡喃多糖。在3425 cm-1处有强烈的吸收峰，则说明LZJP4中也存在分子间或分子内氢键；1637 cm-1为C＝O的吸收峰，1342 cm-1为糖类C—H振角变动，885 cm-1是β-吡喃环C—H的弯曲振动特征峰，上述结果表明，LZJP3与LZJP4均为酸性多糖，且都为β-吡喃型多糖。
4.2 多糖表面结构的观察
LZJP3多糖呈片状，表面形貌光滑但有破损，LZJP4为分枝状，表面呈现出干燥的褶皱状。LZJP3与LZJP4在相同的视场范围（5 μm×5 μm）内获得的原子力显微图像稍有差异。LZJP3分子排列疏松， 且大小形状均一，而LZJP4有少量的分子球状聚集体和大量的分散体，大小不均匀。LZJP3多糖的高度为117.19 nm，宽度为7.753 nm，LZJP4多糖的高度为117.19 nm，长度为7.750 nm。一个多糖分子的高度为0.3 nm，因此，LZJP3与LZJP4多糖分子的大小远高于多糖单链直径的理论值（0.1～1.0 nm），可能是由于多糖分子间范德瓦耳斯力相互作用以及糖链间氢键缔合所致。
结 论
实验数据与动力学模型计算值良好吻合，且提取过程符合一级动力学模型，该提取过程的活化能为19.266 kJ/mol，表明水提醇沉法可有效地提取LZJP。傅里叶变换红外光谱结果表明，LZJP3和LZJP4均为酸性多糖，且为β-吡喃型多糖。原子力显微镜观察结果显示，LZJP3分子排列疏松、大小形状均一；LZJP4有少量的分子球状聚集体和大量的分散体，大小不均匀。扫描电子显微镜观察结果显示LZJP3多糖呈片状，表面形貌光滑略有破损；LZJP4为分枝状，表面呈现出干燥的褶皱状。
