聚丙烯酰胺对刺梨提取液的澄清作用实验与研究

刺梨分布在我国的亚热带以及温带地区，年产量超过1500吨。果实、根皮、茎皮可供食用及药用，刺梨提取液中的营养成分对人体健康有着重要的作用。

絮凝剂的使用越来越广泛，絮凝剂除了用于糖浆的澄清外，利用其絮凝的机理也可以将它运用于对刺梨提取液的澄清。通过絮凝法对刺梨提取液中含有的大量果胶质、单宁、酚类物质以及金属离子进行絮凝，防止这些物质在刺梨果汁的加工以及贮藏过程中引起褐变和二次浑浊.能够改善传统工艺（酸提醇沉法）留下的问题如提取液稳定性差，容易产生二次沉淀；有效成分损失较大，药用价值不高等问题，有效成分能得以保留。本文就聚丙烯酰胺对刺梨提取液的澄清作用进行了研究。

1实验部分

1.1材料仪器及试剂

材料：刺梨（采自广西桂林，晾干，粉碎备用）

试剂：甲醇、浓硫酸、碳酸氢钠、聚丙烯酰胺、葡萄糖、盐酸、苯酚

仪器：AUY120型电子天平，SHZ-DIII型循环真空泵，UV-1800PC紫外分光光度计，DF-IOIS型集热式恒温磁力搅拌器。

1.2试验方法

1.2.1刺梨溶液的提取

称取刺梨粉末10.0g，按1：25料液比g/mL（水）回流提取3h，过滤，真空泵中浓缩，将所得浓缩液定容至250 mL，备用。

1.2.2不同浓度刺梨稀释液的配制方法

用移液管分别移取5份5.0ml由上述方法得到的刺梨提取液于容量瓶中，分别稀释定容到50ml（稀释10倍），100ml（稀释20倍），150ml（稀释30倍），200ml（稀释40倍），250ml（稀释50倍），备用。

1.2.3刺梨提取液多糖含量测定

多糖含量测定采用苯酚-硫酸法[1]。

1.2.4 1.0%絮凝剂的配制方法[2]

1.2.5絮凝效果的判断方法及依据[3]

本实验主要目的是除去刺梨多糖提取液中蛋白质等杂质以达到澄清效果。用苯酚-硫酸法来检测絮凝前后多糖的含量。絮凝剂的絮凝效果主要是通过沉降试验来评价其好坏。确定最佳凝聚剂的用量，选择的标准是最大限度地保留多糖，并最大可能地除去杂质，达到澄清的目的。

2结果与讨论

2.1单因素实验结果

2.1.1絮凝剂用量对絮凝效果影响

从稀释至40倍的刺梨提取液中分别移取五份40mL，调pH至5.0，分别加入浓度为1.0%的絮凝剂（mL）0.5、1.0、1.5、2.0、2.5。于35℃，搅拌速度50r/min，反应1.5h，观察絮凝状况。抽滤除去沉淀，量取2.0mL滤液并在λ=490nm下测量吸光度。结果如表1。

实验表明，絮凝剂加入量是影响絮凝过程的重要因素，絮凝剂有在相应条件下的最佳投入量，低于或者高于这个值都会使得提取液的絮凝澄清效果变差。由表1可知，当聚丙烯酰胺的加入量达到一定值时，澄清效果和絮凝沉淀达到最佳。得出的最佳条件：质量分数为1.0%的絮凝剂的量为1.0 mL（絮凝剂与稀释液体积比为1：40）。

2.1.2温度对絮凝效果的影响

稀释至40倍的刺梨提取液五份各40mL，调pH至5.0，浓度1.0%的絮凝剂1.0mL，絮凝剂与稀释液体积比1.0：40。搅拌速度为50r/min，于温度（℃）30、35、40、45、50下，反应1.5h。观察絮凝状况；同上，测其滤液吸光度。结果如表2。

絮凝前的吸光度为0.363 Abs，从表2中可以看出，随着体系温度的逐渐升高，吸光度先升高而后降低，而絮凝沉淀则先增多后减少，当温度在35℃时吸光度最高，而在30℃和40℃时，絮凝沉淀都较多。得出的最佳条件为：反应温度为35℃。

2.1.3 pH对絮凝效果的影响

稀释至40倍的刺梨提取液五份各40mL，（原刺梨提取液的pH大概为3.5，而稀释后的刺梨提取液pH为5.0左右），浓度1.0%的絮凝剂1.0mL，（絮凝剂与稀释液体积比1.0：40）。调pH值分别为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0。于35℃，搅拌速度50r/min，反应1.5小时。观察絮凝状况；同上，测其滤液吸光度。结果如表3。

絮凝前的吸光度为0.361Abs，由表3可知，随着体系pH的逐渐升高，吸光度先升高而后降低，絮凝沉淀量先增多后减少，当pH为5.0时吸光度最高，絮凝沉淀量最多。得出的最佳条件：刺梨提取液最佳反应的pH为5.0。

2.1.4搅拌速度对絮凝效果的影响

稀释至40倍的刺梨提取液五份各40mL，调pH至5.0，分别加入浓度为1.0%的絮凝剂1.0mL（絮凝剂与稀释液体积比1.0：40）。于35℃，搅拌速度（r/min）分别为30、40、50、60、70，反应1.5h，观察絮凝状况；同上，测其滤液吸光度，结果如表4。

絮凝前的吸光度为0.357Abs，从表4中可以看出，随着搅拌速度的加快，吸光度先升高而后降低，而沉淀量则是先增多后减少。得出的最佳条件为：搅拌速度为50r/min。

2.1.5絮凝时间对絮凝效果的影响

稀释至40倍的刺梨提取液五份各40mL，调pH至5.0，浓度1.0%的絮凝剂1.0mL（絮凝剂与稀释液体积比1.0：40）。于35℃、搅拌速度50r/min，絮凝时间（h）分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5。观察絮凝状况，同上，测其滤液吸光度。结果如表5。

絮凝前的吸光度为0.346Abs，如表5所示，随着时间的增加，提取液的吸光度先升高后降低，而絮凝沉淀量缓慢增加。但从0.5小时到1小时之间，絮凝沉淀量增加的比较多，1小时后沉淀量基本不变。由此，综合考虑提取液的吸光度以及絮凝沉淀量，得出的最佳条件：絮凝时间为1.5小时。

2.1.6絮凝劑对不同浓度的提取液的影响

从配制好的不同浓度的刺梨稀释液中各移取40mL，调pH至5.0，浓度1.0%的絮凝剂1.0mL（絮凝剂与稀释液体积比1.0：40）。于35℃、搅拌速度50r/min，反应1.5h。观察絮凝状况；同上，测其滤液吸光度。结果如表6。

由表6可看出絮凝剂对浓度大的提取液影响更大，提取液浓度高时，有大量絮凝沉淀物产生。稀释倍数为10，20，30的提取液的絮凝量差不多，估计是絮凝剂的量不够而造成的。综上所述最佳条件为：刺梨提取液稀释的倍数为40倍。

2.2正交实验

2.2.1正交试验结果

根据以上的单因素实验结果，由于搅拌速度对絮凝效果影响并不大，因此可在搅拌速度为50r/min、絮凝剂质量分数为1%（稀释至40倍的刺梨提取液，絮凝剂与稀释液体积比1.0：40）情况下，选用絮凝剂加入量、絮凝温度、絮凝时间和pH四个因素以及相应的三水平进行正交实验，见表7。结果见表8。

由表8可以看出，当絮凝剂的量为1.0mL、反应温度为35℃、反应时间为1.5h、pH为5时，刺梨提取液吸光度最大，并且刺梨提取液有较多的沉淀。影响刺梨提取液吸光度主次关系为絮凝剂的加入量>pH>絮凝温度>絮凝时间，因此影响刺梨提取液澄清率最显著的因素是加入絮凝剂的量。由此确定最佳工艺为：聚丙烯酰胺的加入量1mL，絮凝温度为35℃，絮凝时间为1.5h，pH为5.0。

2.2.2验证性实验结果

从稀释至40倍的刺梨提取液中分别移取3份40mL的提取液。浓度1.0%的絮凝剂1.0mL（絮凝剂与稀释液体积比1.0：40）。温度35℃，pH5.0，时间1.5h，搅拌速度为50r/min，结果见表9。

3结论

（1）采用聚丙烯酰胺工艺对刺梨提取液进行处理，可以起到较好的去除杂质、提高澄明度的作用，且原材料和能耗低，对糖等有效成份的保留率高。

（2）通过单因素实验以及正交实验可得澄清刺梨提取液的最佳工艺为：

浓度为1.0%的絮凝剂聚丙烯酰胺，加入至刺梨的稀释液中（将料液比为1：25（g/mL）刺梨水提液，稀释40倍），絮凝剂与稀释液体积比1：40，在pH5.0，温度35℃，絮凝1.5h，搅拌速度50r/min。澄清效果最佳，且对有效成分多糖的影响较小。