菊芋多糖工业提取和除杂方法的研究

菊芋生长适应性强，宜种植于十年九旱多大风的山区、丘陵地带和土壤瘠薄，气候温凉地域；另外，种植菊芋可固沙、防沙尘暴，改善生态环境[4]。生产菊粉和低聚果糖的过程中，不产生有害气体和废酸、废渣等，对环境不会造成污染。菊芋（洋姜、地姜）是目前的蔬菜中品种优异，具有多种保健功效的重要品种资源，是发展营养、保健、疗效食品的理想原料，它的开发利用有着广阔的前景。

菊芋在我国只有零星种植，多年来加工腌菜食用，附加值低，利用量小。在内蒙古、甘肃、新疆等地虽有几家菊芋深加工企业，但因技术落后，缺少竞争力，与欧洲同类产品差距很大。尽管国际市场需求旺盛，国内产品却缺少市场，甚至我国目前食品产业使用的高纯度菊粉、高纯度低聚果糖相当程度依靠进口，目前年使用量约有10000 t，并有迅速上升的趋势[5]。现国内有山东奇力公司、青海威德公司、湖北潜江等地也在大力种植加工。但如能实现国产化，切实降低成本，提高技术含量，我国每年对一些高纯度原料总需求量在40万t以上。

目前， 国际上菊芋菊粉及相关产品的生产已经成为很大的一个产业，因为菊粉水解可得到果糖和低聚果糖，它们具有不同的保健功能[6]。我国菊粉纯化多采用热水提取、菊粉微波提取等方法，工艺方法比较粗糙，菊粉含量与品质都不高，且多以菊苣为原料生产，很少对以菊芋作为原料生产的菊粉进行系统深入地研究。

本项目研究菊芋中菊糖的提取分离、纯化方法，筛选出可操作性强且产率高、适合工业化生产的工艺方法，旨在为能源植物菊芋的开发利用及实现工业化生产提供科学依据，同时也为菊粉进一步加工生产更高附加值的果糖和低聚果糖奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 主要材料和仪器

主要实验材料如下：菊芋，由新疆冠农果茸集团股份有限公司提供；其他试剂为国产分析纯或色谱纯。

主要实验仪器如下：ENK-PRO型酶标仪，美国Bioteck公司；旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器公司；Ultrospec-5300型紫外分光光度仪，美国Amersham公司；真空冷冻干燥系统，日本SHIMADZU；其余均为实验室常规仪器。

由于菊芋极易褐变和霉变，应及时预处理，实际生产中应将鲜菊芋快速冻干保存，使用时再进行热烫灭酶处理。之后加如适量水，粉碎机粉碎成匀浆，即为菊芋提取液。

（1）总糖标曲曲线的绘制。

（2）还原糖标曲曲线的绘制。

（3）菊糖含量测定。

菊糖含量%=[（C总-C还）×L×稀释倍数/W样]×100

式中：C总为总糖浓度；C还为还原糖浓度；L为溶液体积；W样菊芋样品取样量

以加Ca（OH）2溶液调节的pH值、充入CO2回调pH的值和澄清温度作为因素进行单因素实验，并在此基础上进行L9（33）正交实验如表2，以确定得出菊芋菊糖浸提液除杂的最佳工艺参数。

所有实验一式三份进行，数据值为平均值±标准偏差（SD）。所有数据分析均采用Origin 8.0软件。

2 结果与讨论

2.1 菊糖含量的测定

2.2 菊糖热水浸提工艺优化

2.2.1 提取时间的选择

2.2.2 提取温度的选择

2.2.3 水料比的选择

2.2.4 提取次数的选择

2.2.5 热浸提正交试验结果

以上研究一方面对于工业生产菊糖提供了一定的理论依据，另一方面为菊糖产品的开发和利用奠定基础。而由于菊糖热水浸提提取方法前期处理步骤较多生产周期较长，水资源和化工原料资源消耗较大，考虑是否可以适当结合多套膜设备或者全膜法，进而提高提取率和节约资源利用率，这些问题还有待进一步研究。