CN117247474A - 一种甘薯多糖及其提取方法 - Google Patents

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CN117247474A CN202311239588.1A CN202311239588A CN117247474A CN 117247474 A CN117247474 A CN 117247474A CN 202311239588 A CN202311239588 A CN 202311239588A CN 117247474 A CN117247474 A CN 117247474A
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乔汉桢
王金荣
丑义宣
陈璐瑶
许继隆
王朋
崔耀明
甘利平
王情原
刘晴雨
姜悦
仝璋涵
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

本发明属于动物营养与饲料资源开发及食品科学技术领域，具体公开一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：将甘薯渣风干至表面结块，再粉碎后热风干燥至含水量为25％～45％；设置螺杆转速140～220rpm、挤压温度90～170℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物依次干燥、粉碎；将粉碎后的处理产物超声浸提后，分离纯化，得到多糖。本发明提供的多糖提取方法，以甘薯渣作为提取原料，获得较高的多糖提取率，提高了甘薯渣利用率，高效开发甘薯渣资源，增加了甘薯渣的附加值。

Description

一种甘薯多糖及其提取方法
技术领域
本发明属于动物营养与饲料资源开发及食品科学技术领域，具体公开一种甘薯多糖及其提取方法。
背景技术
甘薯(学名：Dioscorea esculenta(Lour.)Burkill)：又名甜薯，薯蓣科薯蓣属缠绕草质藤本。甘薯的块根是贮藏养分的器官，也是供食用的部分。甘薯营养丰富，富含淀粉、糖类、蛋白质、维生素、纤维素以及各种氨基酸，是非常好的营养食品。甘薯淀粉含量较高，一般块根中淀粉含量占鲜重的15％-26％，高的可达30％，故甘薯可用于生产淀粉，但随之会产生大量甘薯渣。
甘薯渣富含纤维多糖资源，除少量用于动物饲喂外，大多被直接丢弃，造成严重的资源浪费和环境污染。多糖是甘薯渣的主要活性成分之一，具有提高动物采食量、改善动物肠道健康、增强机体抗氧化活性和免疫力等功效。因此，如何高效开发利用甘薯渣资源是亟待解决的问题。目前，常用的植物多糖提取工艺有热水浸提法、酸碱提取法和酶法等。其中，热水浸提法是当前植物多糖提取应用最广泛的方法，具有提取设备简单、工艺方便等特点，然而热水浸提法普遍耗时超过2h，温度高达70℃以上，存在提取时间长、能耗大等问题，常需结合其他提取工艺进行优化。酸碱提取法是通过一定浓度酸碱溶液破坏植物细胞结构，有利于多糖的释放。然而酸碱提取过程对酸碱浓度的控制是难点，酸碱过多都会引起多糖的水解、破坏多糖结构，不利于工业化生产。酶法是利用酶的专一性和高效性降解植物细胞壁，加快多糖溶出。然而酶法与酶解时间、溶液pH和环境温度密切相关，提取成本高，是限制其工业化生产的主要因素。因此，有必要提供一种多糖提取率高、能耗低且提取时间短、工艺简单的甘薯多糖提取方法。
发明内容
鉴于以上技术问题，本发明通过改进甘薯多糖提取工艺，能够极大缩短提取时间，提升多糖产量，降低能耗，并改善多糖品质，多糖抗氧化活性显著提升，明显提高了甘薯渣附加值。
本发明提供一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
干燥：将甘薯渣风干至表面结块，再粉碎后热风干燥至含水量为25％～45％；
预处理：设置螺杆转速140～220rpm、挤压温度90～170℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物依次干燥、粉碎；
多糖提取：将粉碎后的处理产物超声浸提后，分离纯化，得到所述甘薯多糖。
优选地，热风干燥至含水量为35％；
优选地，螺杆转速为180rpm、挤压温度为150℃。
优选地，所述超声浸提的具体过程为：向含水量为25％～45％的甘薯渣中加入25～30倍量的水，在320～380W、60～80℃下提取2～3次，每次60～80min；合并提取液，浓缩、醇沉，离心，收集粗多糖沉淀。
优选地，所述分离纯化是将粗多糖沉淀加水复溶后依次经脱蛋白、脱色、透析处理。
更优选地，所述脱蛋白的具体操作过程为：将加水复溶的粗多糖沉淀按体积比1：4～5与正丁醇和氯仿的混合溶液混合，震荡20～30min，6000r/min离心5～8min，收集上层糖液；其中，所述正丁醇与氯仿的体积比为1：4～5。
更优选地，所述脱色的具体操作过程为：将脱蛋白后的上层糖液经大孔树脂吸附处理4～6h，过滤分离得到澄清多糖溶液。
更优选地，所述透析是将所述澄清多糖溶液在使用截留分子量为3500Da的透析袋透析72～80h，透析产物干燥得到精多糖。
本发明还提供一种根据上述方法提取得到的多糖，所述多糖的组分包括葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖，且所述葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖的百分比为45.944：32.153：8.911。
对比现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的甘薯多糖的提取方法，从新鲜甘薯渣的预处理到提取到多糖仅需3～4d，同时将多糖的提取率提高至约4.30％。
2、利用本发明提供的方法提取得到的多糖分子量及粒径均变小，且浓度为5.0mg/mL的多糖对DPPH自由基的清除率达到52.52％、对ABTS的清除率达到44.81％、对羟自由基的清除率达到49.60％，同时浓度为5.0mg/mL的多糖的铁离子还原力达到0.1589。
3、本发明提供的多糖提取方法，以甘薯渣作为提取原料，获得较高的多糖提取率，提高了甘薯渣利用率，高效开发甘薯渣资源，增加了甘薯渣的附加值。
附图说明
图1是实施例1及对比例4提供的多糖；A：RSPP1，对比例3；B：RSPP2，对比例4；C：ESPP，实施例1；
图2是实施例1及对比例3、4的多糖热稳定曲线图；A：RSPP1，对比例3；B：RSPP2，对比例4；C：ESPP，实施例1；
图3是实施例1及对比例3、4的多糖扫描电镜图；A：RSPP1，对比例3；B：RSPP2，对比例4；C：ESPP，实施例1；
图4是实施例1及对比例3、4的多糖红外光谱；RSPP1，对比例3；RSPP2，对比例4；ESPP，实施例1；
图5是实施例1及对比例3、4的多糖X射线衍射分析；RSPP1，对比例3；RSPP2，对比例4；ESPP，实施例1；
图6是实施例1及对比例3、4的多糖核磁共振氢谱分析；A：RSPP1，对比例3；B：RSPP2，对比例4；C：ESPP，实施例1；
图7是实施例1及对比例3、4的多糖核磁共振碳谱分析；A：RSPP1，对比例3；B：RSPP2，对比例4；C：ESPP，实施例1；
图8是实施例1及对比例3、4的多糖DPPH清除率；RSPP1，对比例3；RSPP2，对比例4；ESPP，实施例1；
图9是实施例1及对比例3、4的多糖ABTS清除率；RSPP1，对比例3；RSPP2，对比例4；ESPP，实施例1；
图10是实施例1及对比例3、4的多糖羟自由基清除率；RSPP1，对比例3；RSPP2，对比例4；ESPP，实施例1；
图11是实施例1及对比例3、4的多糖铁离子还原力；RSPP1，对比例3；RSPP2，对比例4；ESPP，实施例1。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的甘薯多糖的提取方法，整个提取过程大约花费3～4天，其中样品经自然晾晒+热风干燥约1～1.5天，膨化预处理+烘干约0.5～1天，粗多糖提取约0.5天，脱蛋白加脱色约0.5天(树脂前处理不算入时间)，透析约0.5天。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.25m/s)将甘薯渣干燥至含水量为25％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例2
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为70℃，风速为0.25m/s)将甘薯渣干燥至含水量为45％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例3
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为65℃，风速为0.25m/s)将甘薯渣干燥至含水量为35％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例4
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.35m/s)将甘薯渣干燥至含水量为30％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例5
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.45m/s)将甘薯渣干燥至含水量为25％；
预处理：设置螺杆转速220rpm、挤压温度170℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例6
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.55m/s)将甘薯渣干燥至含水量为25％；
预处理：设置螺杆转速200rpm、挤压温度150℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例7
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.25m/s)将甘薯渣干燥至含水量为25％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入30倍体积水进行超声浸提80min，超声参数设置为380W、80℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例8
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.25m/s)将甘薯渣干燥至含水量为25％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
实施例9
一种甘薯多糖的提取方法，包括以下步骤：
样品干燥：以甘薯淀粉加工厂提取淀粉后的甘薯渣为原料，先自然晾晒风干至表面结块，随后粉碎并利用热风干燥法(温度为60℃，风速为0.25m/s)将甘薯渣干燥至含水量为25％；
预处理：设置螺杆转速140rpm、挤压温度90℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物于70℃下烘干、粉碎、过40目筛，备用；
粗多糖提取：取干燥、粉碎的甘薯20.0g，加入25倍体积水进行超声浸提60min，超声参数设置为350W、70℃，提取两次，提取物在5000rpm离心3min，合并滤液，在70℃下减压浓缩30min，浓缩液加入4倍体积无水乙醇醇沉，置于4℃冰箱静置过夜，6000r/min下离心5min，收集沉淀，得到粗多糖；
脱蛋白：粗多糖加5mL去离子水复溶，得到样品提取液，正丁醇、氯仿混合溶液(正丁醇与氯仿的体积比为1：4)和样品提取液(混合溶剂与样品提取液的体积比为1：5)混合以2000r/min充分振荡20min，6000r/min离心5min，直到离液面交界处无白色混悬，最后吸取上层糖液；
脱色：将弱极性的AB-8大孔树脂用2BV4％HCl(w％)浸泡12h，纯水洗至中性；后用2BV4％NaOH浸泡12h，纯水冲洗至中性；再用质量分数95％的乙醇浸泡24h，纯水清洗至无乙醇味。按照1g多糖(50mL体系)添加20mL树脂的比例加入活化的AB-8大孔树脂，室温低速(防止破坏树脂颗粒)持续搅拌40min后静置4h，最后过滤分离收集得澄清多糖溶液；
透析：使用截留分子量为3500Da的透析袋，将多糖溶液用纯水透析3次(持续透析过程中，至少进行3次更换透析液，最后一次透析液更换后至少继续进行2小时的透析)。透析完成后，冷冻干燥得甘薯渣精多糖。
对比例1
一种甘薯多糖的提取方法，与实施例1的不同在于甘薯渣原料的干燥过程不同，具体是将甘薯渣原料自然风干至含水量25％，整个过程需要7～10d。
对比例2
一种甘薯多糖的提取方法，与实施例1的不同在于甘薯渣原料的干燥过程不同，具体是将甘薯渣原料热风干燥(温度为60℃，风速为0.25m/s)至含水量35％，整个过程需要4～6d。
对比例3
一种甘薯多糖的提取方法，与实施例1的不同在于甘薯渣原料自然风干至含水量25％，不经过挤压膨化预处理直接超声提取多糖。
对比例4
一种甘薯多糖的提取方法，与实施例1的不同在于甘薯渣原料热风干燥(温度为60℃，风速为0.25m/s)至含水量25％，不经过挤压膨化预处理直接超声提取多糖。
一、对各实施例及对比例提供的方法得到多糖提取率进行测定
采用苯酚硫酸法测定多糖含量，具体测定过程如下：
100mg/L标准葡萄糖溶液配制：称取0.1g已于105℃恒温烘干至恒重的葡萄糖于100mL烧杯中，加水溶解，定容至1000mL，得到100mg/L标准葡萄糖溶液，4℃冰箱贮存备用。
5％苯酚溶液配制：称取80g重蒸馏后的苯酚于200mL烧杯中，加水溶解，于100mL棕色容量瓶中定容，得到80％苯酚溶液。于100mL烧杯中加入75mL蒸馏水，吸取5mL80％苯酚溶液加入混匀(现配现用)。
葡萄糖标准曲线制作：分别吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL的标准葡萄糖液置于20mL具塞试管中，用蒸馏水补至1.0mL。向试液中加入质量浓度5％苯酚溶液1.0mL，再垂直迅速滴加5.0mL浓硫酸(ρ＝1.84g/mL，勿接触试管壁)，静置30min后，使用涡旋振荡器充分混合，再将试管置于30℃水浴中反应20min，490nm处测吸光度。以葡萄糖含量(μg·mL-1)为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程：y＝62.31x+0.0021，R2＝0.9986。
样品测定：称取0.1g多糖样品，溶解定容至10.0mL，将样品稀释60倍，取1.0mL多糖液，分别加入1.0mL5％苯酚溶液和5.0mL浓硫酸，以水作为空白，在490nm处测吸光度，平行测定3次。
结果如表1。
表1各实施例及对比例多糖提取率(％)
二、多糖物化特性研究
由于实施例1～9及制备出的多糖性质及性能基本相同，故以下仅以实施例1为例进行说明。
1、外观性状
实施例1与对比例3～4制备的多糖如图1所示。
2、单糖组分测定
向实施例1及对比例3～4提取的多糖样品中分别加入2mL的2mol/mL三氟乙酸，在120℃条件下水解4h，氮气吹干，超纯水定容至10mL，过0.45μm膜，用HPLC分析。设置条件：ZORBAX Carbohydrate色谱柱，柱温30℃，流动相为超纯水-乙腈(体积比37：63)，流速0.5mL/min，进样量10μm。
3、分子量测定
通过尺寸排阻色谱法分析实施例1及对比例3～4的多糖分子量。凝胶色谱柱为Ultrahydrogel TM Linear 7.8×300mm，以超纯水配制10mg/mL的各多糖样品溶液，充分溶解后，过0.45μm微孔滤膜，以葡聚物为标准品，流动相为超纯水，流速0.6mL/min，测定温度为40℃，进样量50μL，测定样品的分子量。
4、热重分析
采用热重分析法，将实施例1及对比例3～4的的多糖置于仪器，保护性气体氮气流量为20mL/min，以20℃/min的加热速率将炉体温度从25℃加热到800℃，扣除空白曲线，得出热重实验曲线(TG)、微熵热重曲线(DTG)。
5、差示扫描量热分析
将实施例1及对比例3～4的多糖样品干燥粉碎后，置于仪器，分析温度从30～300℃，升温速率为5℃/min，氮气的流速为50mL/min，空的固体盘作为对照。
6、结果
6.1、单糖组分分析
多糖的活性与单糖的化学组成、结构、分子量等密切相关。结果见表2。
表2单糖组分(％)
由表2可知，实施例1与对比例3、4中甘薯多糖的单糖种类一致，均主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖三种单糖组成，但比例存在较明显差异。对比例3的单糖组成(葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖)百分比为64.124：18.025：6.353，对比例4的单糖组成(葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖)百分比为63.167：18.75：6.68，实施例1的单糖组成(葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖)百分比为45.944：32.153：8.911，鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖含量提高，表明本发明采用挤压预处理破坏了半纤维素等大分子结构，促进其降解。
6.2、分子量分析
从重均分子量(表3)来看，实施例1中甘薯渣多糖分子量明显减小，说明大分子聚合物被降解。
表3多糖分子特性
6.3、热稳定性分析
从TG(热重)和DTG(热重微分)曲线(图2)可看出实施例1与对比例3、4中甘薯多糖均在30～150℃间发生了失重，失重量分别为6.925％和7.119％。第二次失重是在150～300℃，失重量分别为33.62％和38.22％。
从DSC(差式扫描量热分析)曲线(图2)可以看出，实施例1与对比例3、4中甘薯多糖均有吸热峰，可能是多糖样品中吸附水的蒸发所致。此外，在250℃左右，有一个较小的吸热峰，可能是此温度下多糖内氢键断裂。在150℃范围内，实施例1中甘薯渣多糖DSC曲线较平滑，没有明显吸放热过程，说明实施例1的甘薯渣多糖热稳定性增强。
三、多糖的结构特性研究
1、扫描电镜
将实施例1及对比例3～4提取的多糖分别放入离子溅射镀膜仪，在真空下样品表面镀一层100nm左右的金膜，然后采用扫描电镜观察多糖的形貌特征，探究挤压预处理前后多糖的形貌特征变化。
2、傅立叶红外光谱
将实施例1及对比例3～4提取的多糖样品分别在红外灯下，避免样品吸潮，分别与干燥的KBr粉末按照质量比1：100混合于玛瑙研钵中，研磨均匀，研细至无颗粒感，加入压模器内压片并立刻放于光路中扫描，扫描区间为400～4000cm-1。
3、X射线衍射分析
甘薯渣多糖的晶体结构采用X’Pert3PowedrX射线衍射仪测定。实验条件参数为：电压40kV，电流40mA；扫描范围2θ＝10-80°，扫描速率10°/min。
4、核磁共振分析
分别取30mg实施例1及对比例3～4提取的多糖组分，用0.5mL重水超声溶解后，使用核磁管装样并在全数字化超导核磁共振谱仪(HD500MHZ，布鲁克)进行氢谱和碳谱检测。
5、结果
5.1、扫描电镜
从图3可看出，对比例3、4的甘薯渣多糖粒径较大，呈片状；实施例1的甘薯渣多糖粒径变小，表面卷曲折叠。
5.2、傅立叶红外光谱
从图4可以看出，实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖红外光谱图差异不显著，说明挤压处理并未明显影响甘薯渣多糖结构。在3442cm-1处为O-H的特征吸收峰，2935cm-1处为C-H的特征吸收峰，表明实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖具有多糖的典型吸收峰。根据1250cm-1的吸收峰表明多糖含有吡喃环结构，这说明甘薯渣多糖是以吡喃糖为骨架的多糖。此外，1014cm-1处为C-O-C醚键特征吸收峰，为两单糖脱水缩合形成的结构，实施例1的多糖在该处强度降低，表明挤压预处理破坏了部分糖链结构。
5.3、X射线衍射分析
实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖的X射线衍射图谱(XRD)如图5，从图中可得，实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖的XRD曲线在20～30°间的衍射峰较清晰明锐，说明甘薯渣多糖有局部有序结构，两曲线出峰位置基本一致，但峰的强度有较大差异。由此推测，挤压预处理使部分甘薯渣多糖发生降解。
5.4、核磁共振分析
实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖的核磁共振氢谱(1H-NMR)如图6，从图中可得，4.70ppm处信号强烈的吸收峰为溶解重水的峰，3.69ppm为果糖的糖苷键残基，信号3.89ppm处的峰则与D-半乳糖有关，5.31ppm处的信号证实了有少量的阿拉伯糖存在。实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖在δH＞5.0ppm(α型)和<5.0ppm(β型)区域内均有信号峰，表明实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖中同时存在α型和β型糖环结构。
实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖的核磁共振碳谱(13C-NMR)如图7，从图中可得，化学位移δ在67.79、71.50、73.29、74.48、104.34处为C5、C4、C3、C2和C1共振，化学位移δ在77.63处为C2发生O-取代，化学位移δ在60.40、60.71处为C6共振，δ70.52为β(1→6)连接，δ71.50为C-4α-D-甲基-吡喃葡糖。总体来看，实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖均含有α吡喃型糖环。
四、多糖的抗氧化特性分析
1、DPPH清除力测定
将实施例1与对比例3、4的甘薯渣多糖分别配制成不同浓度溶液(0.5、1、2、3、4、5mg/mL)，DPPH溶于乙醇终浓度为0.1mM，使用96孔板，向0.1mL不同浓度多糖浓度溶液中加入0.1mLDPPH乙醇溶液，充分混合，室温避光反应30min，OD517nm测吸光度。实验重复三次。计算公式如下：
DPPH清除力(％)＝(A0-A1+A2)/A0×100％
注：吸光度—A0：无多糖对照组(2mL无水乙醇+2mLDPPH乙醇溶液)；A1：多糖吸光度(2mL多糖溶液+2mLDPPH乙醇溶液)；A2：无DPPH组(2mL多糖溶液+2mL无水乙醇溶液)。
3、ABTS清除力测定
将7mMABTS和1.4mM等量过硫酸钾充分混合，室温避光反应16h，制备ABTS自由基。使用前将ABTS自由基溶液稀释至吸光度0.7±0.02(OD734nm)，将0.18mLABTS自由基溶液加入96孔板中，再将0.02mL不同浓度的甘薯渣多糖溶液加入ABTS自由基溶液中，充分混匀，室温静置5min，OD734nm测吸光度。计算公式如下：
ABTS清除力(％)＝[1–(A1–A2)/A0]×100％
注：吸光度—A0：无多糖对照组；A1：多糖吸光度；A2：无ABTS自由基背景组。
3、羟自由基清除力测定
将0.2mL FeSO4(6mM)、0.2mL H2O2(6mM)和0.2mL(9mM)水杨酸-乙醇溶液，加入0.2mL不同浓度的甘薯渣多糖溶液中，重复混匀，40℃水浴1h，OD510nm(酶标仪)处测得吸光度A1。用蒸馏水代替H2O2溶液测定吸光度A2，用蒸馏水代替多糖溶液测定吸光度A0。计算公式如下：
羟自由基清除力(％)＝(A0-A1+A2)/A0×100％
注：A0：无菌水替代多糖后的吸光度；A1：多糖组吸光度；A2：无菌水替代H2O2的吸光度。
4、铁还原力(FRAP，Ferricion reducing antioxidant power)测定
配制0.4mL不同浓度的甘薯渣多糖溶液，置于10mL离心管后，分别加入0.4mL磷酸缓冲液(0.2M、pH 6.6)和0.4mL(1％，w/v)的铁氰化钾溶液，混匀后50℃反应20min，立即冷却至室温，加入0.4mL三氯乙酸溶液(10％，w/v)终止反应，混匀后10000rpm离心10min，取0.4mL上清液。将0.4mL无菌水和0.08mL FeCl3溶液(1％，w/v)加入上清液中，混匀后室温避光反应10min，取200μL反应液加入96孔板中，在紫外分光光度计700nm处测吸光度(混匀)。以蒸馏水重复上述实验测得吸光值为对照值。
5、结果
5.1、甘薯渣多糖对DPPH的清除力
DPPH自由基是非常稳定的有机自由基，其深紫色的乙醇溶液在517nm处有最大吸收峰，被广泛用于评价抗氧化剂清除自由基的能力。
如图8所示，ESPP(即实施例1多糖)对DPPH自由基的清除率显著高于RSPP(即对比例3、4的多糖)(P＜0.05)，且随多糖浓度的增大而逐渐增强，并在浓度为5.0mg/mL时达到最大值52.52％，相比对比例3提高了20.04％。
5.2、甘薯渣多糖对ABTS的清除力
如图9所示，实施例1与对比例3、4的多糖对ABTS自由基的清除率均随着浓度的增大而增强，ESPP(即实施例1多糖)对ABTS自由基的清除率显著高于RSPP(即对比例3、4的多糖)(P＜0.05)，并在多糖浓度为5.0mg/mL时达到最大值44.81％，相比对比例3提高了22.48％。
5.3、甘薯渣多糖对羟自由基的清除力
如图10所示，多糖浓度在0.5～5.0mg/mL范围内时，挤压预处理前后的甘薯渣多糖对·OH的清除率值相差较大；ESPP(即实施例1多糖)对·OH的清除率显著高于RSPP(即对比例3、4的多糖)(P＜0.05)，且随着浓度的增大而逐渐增强，并在多糖浓度为5.0mg/mL时达到最大49.60％，相比对比例3提高了32.49％。
5.4、甘薯渣多糖的FRAP测定
还原力是评价多糖抗氧化活性的一个重要指标，多糖的抗氧化能力与还原力成正相关，即还原力越强，抗氧化活性越高。吸光值越高，说明多糖的抗氧化活性越强。如图11所示，ESPP(即实施例1多糖)的铁离子还原力具有浓度依赖性，且随着多糖浓度的提高，实施例1及对比例3、4甘薯渣多糖的吸光度差值增大。ESPP(即实施例1多糖)的铁离子还原力显著高于RSPP(即对比例3、4的多糖)(P＜0.05)，且随着浓度的增大而逐渐增强，并在多糖浓度为5.0mg/mL时达到最大值0.1589。
综上，ESPP(即实施例1多糖)对DPPH、ABTS、羟自由基的清除力和FRAP显著高于RSPP(即对比例3、4的多糖)，表明挤压预处理可显著提高甘薯渣多糖抗氧化活性，其原因可能与挤压处理后甘薯渣多糖分子量变小有关。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种甘薯多糖的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
干燥：将甘薯渣风干至表面结块，粉碎后热风干燥至含水量为25％～45％；
预处理：设置螺杆转速140～220rpm、挤压温度90～170℃，利用挤压膨化法对干燥后的甘薯渣进行预处理，处理产物依次干燥、粉碎；
多糖提取：将粉碎后的处理产物超声浸提后，分离纯化，得到所述甘薯多糖。
2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，热风干燥至含水量为35％。
3.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，螺杆转速为180rpm、挤压温度为150℃。
4.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述超声浸提的具体操作过程为：向含水量为25％～45％的甘薯渣中加入25～30倍量的水，在320～380W、60～80℃下提取2～3次，每次60～80min；合并提取液，浓缩、醇沉，离心，收集粗多糖沉淀。
5.根据权利要求4所述的提取方法，其特征在于，所述分离纯化是将粗多糖沉淀加水复溶后依次经脱蛋白、脱色、透析处理。
6.根据权利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述脱蛋白的具体操作过程为：将加水复溶的粗多糖沉淀按体积比1：4～5与正丁醇和氯仿的混合溶液混合，震荡20～30min，6000r/min离心5～8min，收集上层糖液；其中，所述正丁醇与氯仿的体积比为1：4～5。
7.根据权利要求6所述的提取方法，其特征在于，所述脱色的具体操作过程为：将脱蛋白后的上层糖液经大孔树脂吸附处理4～6h，过滤分离得到澄清多糖溶液。
8.根据权利要求7所述的提取方法，其特征在于，所述透析是将所述澄清多糖溶液在使用截留分子量为3500Da的透析袋透析72～80h，透析产物干燥得到精多糖。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述方法提取得到的多糖，其特征在于，所述多糖的组分包括葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖，且所述葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖的百分比为45.944：32.153：8.911。
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