超声辅助纤维素酶提取甜菊糖

甜叶菊［Stevia rebaudiana（Bertoni）Hemsl.］是一种 菊科甜叶菊属的多年生草本植物。1977年，甜叶菊从日 本引入到南京中山植物园、中国农业科学院等科研机构。 现如今，中国作为甜叶菊生产国已跃居世界首位，其出口 贸易排世界首位。目前，我国甜叶菊主要以原材料或者 粗加工的产品出口到发达国家，其精加工生产成品方面 的研究仍较少。甜菊糖（Stevioside），又名甜菊糖苷，是一 种高甜度、低热量的新型天然甜味剂 ，可广泛应用于饮 料、蜜饯、果脯、糕点、乳制品或减肥等功能性食品中 ； 具有一定药用价值，有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗 炎、降血压、降血脂等功效 ；其产生的工业废料，可添加 到动物饲料和农作物肥料中使用 。甜菊糖在各行各业 的广泛应用，提高了其市场开发价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：甜叶菊，亳州市谯府茶业有限公 司生产。试剂：纤维素酶，和氏璧生物工程有限公司生 产；苯酚、浓硫酸、葡萄糖标准品、无水乙醇均为分析纯。 培养基：LB培养基、察氏培养基、营养琼脂培养基、PDA培 养基。菌种：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、毛霉和根霉，均为 蚌埠学院微生物实验室培养。

1.2 仪器与设备

分析天平，上海海康电子仪器厂生产； 高速中药粉碎机，吉首市中诚制药机械厂生产；电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司生产；超声波清洗机，宁波新芝生物科技股份有限公司生产；台式高速冷冻 离心机，湖南可成仪器设备有限公司生产；旋转蒸发器，巩 义市予华仪器有限责任公司生产；可见分光光度计，上海 菁华科技仪器有限公司生产；立式压力蒸汽灭菌器，上海博迅实业有限公司医疗设备厂生产；超净工作台，聚创环保高新技术企业有限公司生产；双目显微镜，重庆光电仪器有限公司生产；生化培养箱，广东省医疗器械厂生产。

2 结果与分析

在纤维素酶量 0.5%、溶液pH4.5、超声温度50℃、超声时间35min条件下， 研究料液比（W/V）1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60对甜菊糖 提取率的影响。甜菊糖的提 取率在1∶20～1∶40（W/V）料液比，随着溶剂量的增加而 增大，在1∶40（W/V）料液比处出现峰值，此后甜菊糖的提 取率呈下降的趋势。分析其原因，可能是因为添加溶剂 的量超过最适值后，溶剂会吸收掉部分超声波辐射，用于 溶解杂质的溶剂量增多，在样品提取上的用量却减少了。 故初步判定当料液比达到1∶40（W/V）时，对提取甜叶菊 中的甜菊糖影响最显著。在pH3.5～4.5，甜菊 糖的提取率不断增大，并在pH4.5处达到峰值。当pH大于 4.5之后，甜菊糖的提取率呈下降的趋势，其原因可能是在 pH4.5处纤维素酶的活力最大，后随着pH的增大纤维素酶 的活力逐渐减小，从而影响了甜菊糖的溶出。故可初步 判定pH4.5对提取甜叶菊中的甜菊糖影响最显著。

3 结论

采用Design Expert 8.0.6 软件，通过响应面分析 得到甜菊糖提取率和纤维素酶量、超声温度、超声时间3因素的模型方程，各因素对甜菊糖提取率的影响从大到 小依次为纤维素酶量＞超声时间＞超声温度。最佳提取 工艺参数为纤维素酶0.5%，超声温度50℃，超声时间 35min，在此条件下，甜菊糖的提取率为18.86%。因此，在 保证甜菊糖提取率的前提下，利用超声波辅助纤维素酶 提取甜叶菊中的甜菊糖的提取更为高效。



 

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