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【中图分类号】R621 【文献标识码】A 【文章编号】1550-1868（2015）03
【摘要】以菊芋块茎为原料，为了能得到纯度较高菊粉，需要对菊芋菊粉粗提液进行纯化处理。菊芋粗提液中的主要杂质为蛋白质，因此除蛋白是菊粉纯化过程中重要的步骤。结果表明，菊粉纯化的最佳工艺条件为：石灰乳脱蛋白最佳pH为11.00 ～ 12.00，蛋白去除率约达84%；磷酸回调最佳pH 为6.00 ～ 6.50，蛋白去除率为12.53%。
菊芋 （Helianthus tuberosus L.），属菊科多年生草本植物，耐寒冷、耐干旱、耐贫瘠、适应性强，产量潜力大，一般亩产菊芋块茎2 000 ～ 4 000 kg。菊芋中菊粉含量高，占菊芋湿重的15% ～ 20%[1]，占其块茎干重的70%以上[2]，是生产菊粉的最为主要的原料。
菊粉又名菊糖 （inulin），为白色无定型粉末，熔点约190℃，略有甜味，无臭，热值低，可溶于水，有很好的热稳定性，菊粉溶液的相对pH值较低，易吸湿。
目前，菊芋菊粉的提取多采用热水浸提的方法，得到的粗提液含有大量的果胶、蛋白质等杂质，为了保证菊粉的品质，在生产高浓度菊粉液或固体菊粉之前，必须进行除杂和脱蛋白处理。国内外有关菊芋中菊粉的纯化工艺已有报道[7]，但是在菊芋上的有关这方面研究甚少。因此本研究以菊芋块茎为原料，从灭多酚氧化酶酶活、除蛋白两方面，对菊粉提取纯化条件进行了系统研究，初步确立了一套较为理想的菊粉提取工艺条件，为该资源的综合利用和开发以及扩大规模进行工业化生产菊粉产品提供了理论依据。
1实验部分
1.1材料、仪器与试剂
菊芋块茎 采自南京农业大学大丰王港滩涂实验站，洗净烘干粉碎备用。
仪器：755B紫外可见分光光度计 （上海精密科学仪器有限公司），FZ102型微型植物粉碎机 （天津泰斯特仪器有限公司），SECKMAN J2-HS （贝克曼库尔特实验系统 （苏州）有限公司上海分公司），R-301旋转蒸发器 （南京金正教学仪器有限公司），SHB-III循环水式多用真空泵 （郑州长城科工贸有限公司）。
葡萄糖、磷酸、蒽酮等试剂均为分析纯试剂；果糖为BR级试剂，3.5-二硝基水杨酸试剂 （又称DNS试剂）为CP级试剂。
1.2 实验方法
取菊芋块茎干粗粉5 g，以水为溶剂，采用不同的浸提时间、浸提温度和固液比分批次加热回流浸提。
1.3菊粉纯化中脱蛋白
菊粉提取液中含有大量的果胶、蛋白质，色素及各种灰分等杂质，在后续工艺中要进行去除。
1.3.1 除蛋白试验 采用石灰乳沉淀法[2]。往菊粉提取液中加入石灰乳，在50℃ pH 8.00，9.00，10.00，11.00，12.00，13.00下对菊粉提取液进行脱蛋白处理后，测定损失率和蛋白清除率，以确定石灰乳处理的最佳作用pH值。
1.4 测定方法
1.4.1 菊粉浓度、提取率和损失率的测定[2] 菊粉含量 （mg.mL-1） =总糖含量-还原糖含量；菊粉提取率 （%） = （CT -CR ） 100/ CT；菊粉损失率（%） = （C0 -C） 100/ C0，式中，CT、CR 分别为总糖和还原糖的含量； C0、 C分别为脱色前后的菊粉含量。
1.4.2 菊芋含有还原糖浓度的测定 采用3，5-二硝基水杨酸比色法[19]。
1.4.3 菊芋提取液总糖浓度的检测 采用蒽酮比色法[19]。
1.4.4 菊粉中蛋白质的测定 采用紫外分光光度计法测定[19]。蛋白质去除率（%）= （CP0-CP） 100/ CP0；式中，CP0、CP分别为除蛋白前后的蛋白质含量。
1.5 数据处理与分析
所有数据均为3次重复的平均值，运用SPSS统计软件进行数据分析。
2结果与分析
2.1菊粉纯化中脱蛋白
2.1.1除蛋白试验最佳参数的确定
2.1.1.1石灰乳处理最佳pH值的确定
菊芋提取液中含有蛋白质、果胶、色素等各种杂质，提取液需要进一步澄清处理。采用新鲜石灰乳溶液处理菊芋提取液，实验结果（图1）显示，最佳pH值为12.00 ～ 13.00，此时菊芋提取液中蛋白质的去除率达84%，而菊粉损失率为1.5%。
2.1.1.2磷酸处理最佳pH值的确定
经过石灰乳除蛋白后的菊粉液的pH值为12.00，液体中含有一部分蛋白质和酯类等杂质，需要回调pH来进一步去除杂质。本试验采用磷酸回调pH值去除杂质。实验结果表明，磷酸回调碱性菊粉液在pH 12.00 ～ 8.00之间没有蛋白质沉淀产生，当pH值为6.00 ～ 6.50时达到最大沉淀量，过酸则产生的蛋白质沉淀重新溶解，而且菊粉在酸性条件下不稳定，过酸会加速菊粉水解，影响菊粉得率。因此在进行磷酸回调碱性菊粉提取液的最佳的pH为6.00 ～ 6.50，此条件下蛋白质沉淀量约为0.060 g，蛋白质去除率为12.53%。
3讨论和结论
目前，国际上菊芋菊粉及相关产品已经成为很大的一个产业，发展前景十分广阔，同时因为菊粉水解可得到果糖和低聚果糖[6]，因它们具有不同方面的保健功能，越来越受到人们的关注。国内菊粉传统的常用的方法多采用热水提取、菊粉微波提取等法生产[7]，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菊粉进行系统深入的研究和报道。本试验以菊芋作为菊粉生产原料有其现实的意义，菊粉含量高，可占菊芋干重的70%以上，解决了菊粉生产的原料问题；试验中涉及的工艺条件可操作性强，适合放大生产，且产率高，菊粉含量和品质都高，解决了菊粉生产的技术问题，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。
参考文献
[1]林容， 陈封怀， 黄秀兰. 中国植物志[M]. 北京： 北京科技出版社， 1979： 358-359
[2] M. Ernst，N. J. Chatterton， P. A. Harrison. Carbohydrate changes in chicory （Cichorium intybus L. var. foliosum） during growth and storage[J]. Sci Horticulture， 1995，63：251-261
[3] L. Vervoort ， G. Van den Mooter. Inulin hydrogels. I. Dynamic and equilibrium swelling properties[J]. International Journal of Pharmaceutics ，1998 ，172 ：127-135
[4] 朱宏吉， 郭強. 菊粉应用研究的新进展[J]. 中国糖料， 2000，4： 55-57
[5] 屠用利. 菊粉的功能与应用[J]. 食品工业， 1997， 4： 45-45
[6] 林金莺， 周勇强， 赖子尼. 菊粉的功能与应用[J]. 广州化工， 1999，4： 8-9
[7] 胡建锋，邱树毅.菊芋中提取菊粉的纯化工艺研究[J].食品工业科技，2010， 5 （31）：270-273
[8] 吴洪新， 呼天明， 张存莉， 等.菊苣菊粉提取与纯化研究[J].西北农林科技大学学报，自然科学版， 2006， 6： 91-95
[9] 王启为， 张境， 张霞. 用微波法提取菊芋中的菊糖[J]. 宁夏大学学报，自然科学版， 2002， 23（4）： 350-351
【摘要】以菊芋块茎为原料，为了能得到纯度较高菊粉，需要对菊芋菊粉粗提液进行纯化处理。菊芋粗提液中的主要杂质为蛋白质，因此除蛋白是菊粉纯化过程中重要的步骤。结果表明，菊粉纯化的最佳工艺条件为：石灰乳脱蛋白最佳pH为11.00 ～ 12.00，蛋白去除率约达84%；磷酸回调最佳pH 为6.00 ～ 6.50，蛋白去除率为12.53%。
菊芋 （Helianthus tuberosus L.），属菊科多年生草本植物，耐寒冷、耐干旱、耐贫瘠、适应性强，产量潜力大，一般亩产菊芋块茎2 000 ～ 4 000 kg。菊芋中菊粉含量高，占菊芋湿重的15% ～ 20%[1]，占其块茎干重的70%以上[2]，是生产菊粉的最为主要的原料。
菊粉又名菊糖 （inulin），为白色无定型粉末，熔点约190℃，略有甜味，无臭，热值低，可溶于水，有很好的热稳定性，菊粉溶液的相对pH值较低，易吸湿。
目前，菊芋菊粉的提取多采用热水浸提的方法，得到的粗提液含有大量的果胶、蛋白质等杂质，为了保证菊粉的品质，在生产高浓度菊粉液或固体菊粉之前，必须进行除杂和脱蛋白处理。国内外有关菊芋中菊粉的纯化工艺已有报道[7]，但是在菊芋上的有关这方面研究甚少。因此本研究以菊芋块茎为原料，从灭多酚氧化酶酶活、除蛋白两方面，对菊粉提取纯化条件进行了系统研究，初步确立了一套较为理想的菊粉提取工艺条件，为该资源的综合利用和开发以及扩大规模进行工业化生产菊粉产品提供了理论依据。
1实验部分
1.1材料、仪器与试剂
菊芋块茎 采自南京农业大学大丰王港滩涂实验站，洗净烘干粉碎备用。
仪器：755B紫外可见分光光度计 （上海精密科学仪器有限公司），FZ102型微型植物粉碎机 （天津泰斯特仪器有限公司），SECKMAN J2-HS （贝克曼库尔特实验系统 （苏州）有限公司上海分公司），R-301旋转蒸发器 （南京金正教学仪器有限公司），SHB-III循环水式多用真空泵 （郑州长城科工贸有限公司）。
葡萄糖、磷酸、蒽酮等试剂均为分析纯试剂；果糖为BR级试剂，3.5-二硝基水杨酸试剂 （又称DNS试剂）为CP级试剂。
1.2 实验方法
取菊芋块茎干粗粉5 g，以水为溶剂，采用不同的浸提时间、浸提温度和固液比分批次加热回流浸提。
1.3菊粉纯化中脱蛋白
菊粉提取液中含有大量的果胶、蛋白质，色素及各种灰分等杂质，在后续工艺中要进行去除。
1.3.1 除蛋白试验 采用石灰乳沉淀法[2]。往菊粉提取液中加入石灰乳，在50℃ pH 8.00，9.00，10.00，11.00，12.00，13.00下对菊粉提取液进行脱蛋白处理后，测定损失率和蛋白清除率，以确定石灰乳处理的最佳作用pH值。
1.4 测定方法
1.4.1 菊粉浓度、提取率和损失率的测定[2] 菊粉含量 （mg.mL-1） =总糖含量-还原糖含量；菊粉提取率 （%） = （CT -CR ） 100/ CT；菊粉损失率（%） = （C0 -C） 100/ C0，式中，CT、CR 分别为总糖和还原糖的含量； C0、 C分别为脱色前后的菊粉含量。
1.4.2 菊芋含有还原糖浓度的测定 采用3，5-二硝基水杨酸比色法[19]。
1.4.3 菊芋提取液总糖浓度的检测 采用蒽酮比色法[19]。
1.4.4 菊粉中蛋白质的测定 采用紫外分光光度计法测定[19]。蛋白质去除率（%）= （CP0-CP） 100/ CP0；式中，CP0、CP分别为除蛋白前后的蛋白质含量。
1.5 数据处理与分析
所有数据均为3次重复的平均值，运用SPSS统计软件进行数据分析。
2结果与分析
2.1菊粉纯化中脱蛋白
2.1.1除蛋白试验最佳参数的确定
2.1.1.1石灰乳处理最佳pH值的确定
菊芋提取液中含有蛋白质、果胶、色素等各种杂质，提取液需要进一步澄清处理。采用新鲜石灰乳溶液处理菊芋提取液，实验结果（图1）显示，最佳pH值为12.00 ～ 13.00，此时菊芋提取液中蛋白质的去除率达84%，而菊粉损失率为1.5%。
2.1.1.2磷酸处理最佳pH值的确定
经过石灰乳除蛋白后的菊粉液的pH值为12.00，液体中含有一部分蛋白质和酯类等杂质，需要回调pH来进一步去除杂质。本试验采用磷酸回调pH值去除杂质。实验结果表明，磷酸回调碱性菊粉液在pH 12.00 ～ 8.00之间没有蛋白质沉淀产生，当pH值为6.00 ～ 6.50时达到最大沉淀量，过酸则产生的蛋白质沉淀重新溶解，而且菊粉在酸性条件下不稳定，过酸会加速菊粉水解，影响菊粉得率。因此在进行磷酸回调碱性菊粉提取液的最佳的pH为6.00 ～ 6.50，此条件下蛋白质沉淀量约为0.060 g，蛋白质去除率为12.53%。
3讨论和结论
目前，国际上菊芋菊粉及相关产品已经成为很大的一个产业，发展前景十分广阔，同时因为菊粉水解可得到果糖和低聚果糖[6]，因它们具有不同方面的保健功能，越来越受到人们的关注。国内菊粉传统的常用的方法多采用热水提取、菊粉微波提取等法生产[7]，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菊粉进行系统深入的研究和报道。本试验以菊芋作为菊粉生产原料有其现实的意义，菊粉含量高，可占菊芋干重的70%以上，解决了菊粉生产的原料问题；试验中涉及的工艺条件可操作性强，适合放大生产，且产率高，菊粉含量和品质都高，解决了菊粉生产的技术问题，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。
参考文献
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