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发布时间:2020-10-08 06:00:03

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作者:任虹、安磊、薛瑞 编著

出版社:化学工业出版社

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玉米须的药食功效与开发

玉米须的药食功效与开发试读:

前言

随着人们生活水平的提高和生活观念的转变,崇尚健康、回归自然的消费观念逐渐成为主流,人们对纯天然绿色产品的需求日趋增长,食品的营养保健功能日益为人们所青睐。玉米须是我国传统的中药材,为《中华人民共和国卫生部药材标准》1985版(一部)收录的常用药食兼用品种之一,2012 年卫生部明确玉米须可作为新资源食品(现被称为新食品原料)。大量药理学研究表明,玉米须具有降糖降脂、抗氧化、抗肿瘤等活性物质,对增进健康、维持人体正常生理活动和免疫功能具有重要作用,民间广泛应用于防治糖尿病、肾炎等疾病,对免疫系统、心脑血管系统、泌尿系统、肝胆系统疾病也有防治作用。玉米须是宝贵的药食兼用资源,若不科学合理利用,将会造成资源浪费和环境污染。因此,大宗农业废弃物玉米须的资源化高附加值开发利用问题,成为当今农业可持续发展的重要课题之一。

玉米须的药食功效成分研究对于玉米须资源的开发利用至关重要,目前尚未有较全面和系统地介绍玉米须的药食功效及其资源开发的书,基于此,我们编写了本书,以对玉米须的药食功效物质、生理活性以及玉米须资源高附加值产品的研发诸方面产生促进作用。

本书共分四章,包括绪论、玉米须的药食功效成分、玉米须的保健和药用价值、玉米须的高值化开发和利用现状等。本书在借鉴国内外最新研究成果的基础上,对玉米须的功效成分的结构类型、理化性质、防病抗病的功效及其作用机制等方面进行了系统、详细地阐述,为玉米须资源高附加值产品的开发利用提供了科学依据。本书是一本具有较高学术性、前沿性和可读性的著作。本书可供食品加工、食品营养、食品安全、食品生物技术、药学、医疗保健等专业的高校师生以及研究开发科研人员、企业技术人员阅读。

本书由任虹(北京工商大学食品学院)、安磊(北京工商大学食品学院)、薛瑞(军事医学科学院毒物药物研究所)编著,王丹丹(北京工商大学食品学院)、范佳慧(北京工商大学食品学院)、姚冬梅(北京工商大学食品学院)、任静雅(北京工商大学食品学院)共同参与了文献调研、实验数据整理等工作。

由于笔者水平有限,书中欠缺和不妥之处难免,敬请读者批评指正。编著者2015年5月绪论0.1 人们对玉米须药食兼用的认识和应用

玉米须(stigma maydis or corn silk)又名玉蜀黍须、苞芦须、玉麦须等,是禾本科植物玉米(Zeamays L)的花柱和柱头,玉米资源十分丰富,在世界各地均有栽培,也是我国重要的粮食作物,主产于四川、河北、山东、山西及东北等地。我国的玉米产量约占谷物总产量的20%,位居世界第二,我国玉米种植面积约3.5亿亩,平均3000株/亩,据测算平均每株玉米可收获约15g的干玉米须,估算我国每年玉米须的产量大致在750万吨以上。

玉米须是我国传统的中药材,为《中华人民共和国卫生部药材标准》1985 版(一部)收录的常用药食兼用品种之一,2012 年我国卫生部明确玉米须可作为新资源食品(现被称为新食品原料)。玉米须味甘性平,具有消肿、利尿、降血糖、降血压、抑菌、增强免疫、抗癌等功效,民间用于治疗肾炎水肿、糖尿病、黄疸肝炎、 高血压、 胆囊炎、 胆结石、脚气、急性尿道炎、膀胱炎等疾病。《中华本草 》记载玉米须毒性很小,动物实验结果表明,玉米须对兔子的致死量约-1为 250 mg· kg (静脉注射),且此剂量对兔子心脏、血压、呼吸系统、消化系统、末梢血管等皆无影响,食用安全范围较大。美国食品与药品管理局也确认玉米须为安全、无毒的物质。

目前,玉米须的健康功效作用日益受到国内外人们的青睐,人们常将玉米须泡、煎、煮、煲成茶饮、汤类、粥类或以玉米须为主要原料与其他中药复合调制成保健功能饮品或片剂,用于某些疾病的预防与治疗,如我国民间常将玉米须煮汤,代茶饮(忌盐),用于治疗水肿、肾炎、糖尿病等。

近年来,随着现代科学技术的飞速发展,人们对玉米须的生理功效、药用价值的研究日益深入,目前对玉米须功效成分的预防治疗作用的研究取得了一定进展, 临床应用也得到了重视。0.2 玉米须药食兼用现状及发展趋势

玉米须的营养价值、药理活性、毒性作用等对其高值化开发利用起着决定性影响,决定了玉米须产品的研发及市场,目前,国内外学者对玉米须的功效成分、药理活性做了大量的探索研究,取得了丰硕的研究成果,研发出多种玉米须保健产品,展示了广阔的发展前景,但从玉米须的药食兼用功效考虑,目前在药理研究、临床应用、食疗研究等方面还有很大的发展空间。

药理研究方面,国内外学者对玉米须的药理研究已投入了一定的人力、物力和财力,相关的实验技术和造模方法随着研究的深入更加精准,尤其是其降血糖功效的研究,将玉米须中的各种功效成分对各种原因所致糖尿病的研究及作用机理比较深入。但目前针对玉米须的药理研究仍存在一些问题:一是对玉米须的药理研究不够全面,仅在降血糖作用方面较多,而对于其抗癌、抑菌等其他生理作用的研究较少;二是对研究较多的药理作用的探索缺乏条理化、系统化、探究深度不够;三是对玉米须各个药理作用的机制及活性部位、作用部位、功效成分的研究还不够深入。今后的研究思路可从以下三方面着手:一方面,应系统化、 全面化研究玉米须的相关药理作用,加大研究深度,明确作用的活性部位和机制,使相关理论、数据、实验方法更加科学合理。 第二方面,运用现代中药研究方法研究玉米须的有效部位,如开展血清药理学等研究。第三方面,可尝试开发不同有效部位的多种药理活性研究, 多种途径深度研究玉米须的相关药食作用。

食疗方面,玉米须在百姓的日常饮食生活中已有一定的影响,但是仍有一些问题:一是玉米须的民间药用缺乏科学化验证,相关配伍关系不明确,不良反应不清楚;二是玉米须的食用多集中在泡茶、水煮、熬粥等水煎剂方面,其食疗形式和方法较为单一;三是目前大多玉米须功能性饮品尚处于配方研究阶段,还有待完善和提高。今后玉米须的食疗研究需要从以下几点考虑:一是应对各种食疗方剂进行化学组成、药理学和安全性评价方面的深入探索;二是开发玉米须在非汤水类方面的相关食疗应用及产品;三是对现有的玉米须功能性产品做进一步的药理学检验,明确其应用范围、不良反应等,推进玉米须功能产品的产业化进程。

临床应用方面,目前玉米须的临床应用已较好地反映了玉米须的相关药理作用,说明了玉米须的研究价值和意义,但与玉米须的药理作用研究和观察力度相比,其临床应用的观察数量比较少、且样本量较少。其次临床应用广度较窄,很多现代药理研究中的多种药理作用都没有在临床应用中被采纳应用。同时,玉米须在临床应用方面多为单方应用,这在某种程度上限制了玉米须的应用范围。今后的发展趋势是强化基础研究和临床应用之间的联系,将研究成果更快更好地应用于临床。0.3 玉米须高值化开发利用的意义及存在的问题

我国玉米须资源丰富,但其利用开发有限,大部分被焚烧或丢弃或任其自然腐烂,只有极少量被利用,造成大量玉米须资源的极大浪费,对环境也造成了严重的污染。玉米须高值化开发利用是指以玉米须为原料,先提取其功效成分,再经生物或化学多层次加工,服务于食品工业、医药工业、化学工业等行业。现代化学分析技术研究发现,玉米须中富含多种营养功效物质,包括多糖、低聚糖、植物甾醇、玉米黄素、生物碱、黄酮、多酚等,这些营养功效物质决定了玉米须具有明显的保健功效和药用价值,可用于人们日常食疗,如有大量药理学文献报道,玉米须的药食功效与其含有的多种有效化学成分如多糖、黄酮、多酚、甾醇等密切相关。因此,若能将玉米须资源进行精深加工,实现其高值化利用,拓宽玉米须的应用方向,变废为宝,必将带来丰厚的社会效益和经济效益,工业开发利用玉米须存在巨大的潜力和市场规模。

近年来,我国玉米须资源的加工技术和产品都有了一定的发展,与先进国家相比,我国玉米须高值化加工起步较晚,但发展速度惊人,整个行业逐步向规模化、现代化方向发展,行业生命周期也已从成长期向成熟期过渡。目前,我国玉米须资源的高值化利用仍存在发展壁垒,主要表现在以下几方面:第一,产业结构不合理,大宗玉米须综合利用率较低;第二,玉米须的加工技术落后,造成加工产业成本高,竞争力不足;第三,存在规模小、水平低的重复建设,严重影响产业的健康发展;第四,加工生产过程中废水、污水多,环境压力大。

玉米须资源等农业废弃物的精深加工是我国农业产业化的重要组成部分,必须转变增长方式,走资源节约、环境友好、循环经济的道路,如提高原料利用率、加大企业规模、采用高新技术提高附加值等,将我国玉米须资源优势转化为经济优势。玉米须高值化加工利用在我国有着广阔的市场前景和巨大的商机,加大我国玉米须高值化加工的开发力度,具有重大的现实意义。第1章 玉米须概述1.1 玉米须的植物学(生物学)特性

玉米须(stigma maydis or corn silk)又名玉蜀黍、苞芦、玉麦等,[1]是禾本科植物玉米(Zeamays L)的花柱和柱头。玉米须作为玉米的副产物,在世界各地十分常见。玉米须常集结成疏松团簇,形态多为花柱线状或须状。完整的玉米须长一般可至30cm,直径为0.5mm,从底部到顶端,依次呈现淡绿色、黄绿色、红棕色,并且有光泽,略透明,质地柔软,但完整的玉米须一般少见。因为玉米对不同环境、不同气候的适应性很强,所以世界各地都有玉米种植。近年来我国玉米的年总产量一般稳定在1.3亿吨以上,约占全球玉米总产量的20% 左右,紧随美国之后稳居全球第二位,据测算平均每株玉米可收获约15g的干玉米须,估算我国每年玉米须的产量大致在750万吨以上。1.2 玉米须的品种及资源分布

玉米根据其籽粒所含成分不同分为高油玉米、高淀粉玉米及高蛋白玉米三种,玉米须也对应分为高油玉米的玉米须、高淀粉玉米的玉米须和高蛋白玉米的玉米须。

高油玉米是指含油量在8%~17% 的玉米,其含油量一般为普通玉米的1倍以上。高淀粉玉米是指玉米籽粒中粗淀粉含量大于[2]72%(农业部标准 NY/T597— 2002)的专用型玉米,根据其籽粒中所含淀粉的成分和结构不同,高淀粉玉米又分为三类:高支链淀粉玉米(玉米籽粒胚乳几乎全部由支链淀粉构成)、高直链淀粉玉米(玉米籽粒胚乳中的直链淀粉含量为50%~80%)、混合高淀粉玉米(玉米籽粒胚乳中粗淀粉含量高于75% 的工业专用型玉米)。高蛋白玉米,也叫高赖氨酸玉米,高蛋白玉米与普通玉米相比,其中含有人体必需的8种氨基酸,尤其富含对儿童生长发育大有益处的赖氨酸与色氨酸,如高蛋白玉米籽粒胚乳蛋白中,赖氨酸的含量超过0.4%,[3]而色氨酸的含量也是普通玉米含量的1倍左右。

在我国的玉米种植区中,西南、华南、西北地区的玉米品种中的油分和蛋白质含量较低,但淀粉含量较高,因此,这些地区的高淀粉玉米的玉米须资源丰富。华北、华东、东北地区的玉米品种中的油分和蛋白质含量较高,而淀粉含量较低,相应的高油玉米与高蛋白玉米的玉米须资源就相对较多。华中地区的玉米品种中的油分、蛋白质和淀粉含量均较低,三者的玉米须资源也就相对少。随着地理位置由西向东,由南向北,各地方区域的玉米植株中的油分和蛋白质含量由低到高,而淀粉含量则由高到低,玉米须的种类也随之相应变化。大量研究发现,玉米油分含量在地区间差异不显著,蛋白质含量在地区间差异显著,表现为南低北高,淀粉含量在地区间差异也不明显,表现为南高北低,由此说明,北方多产高蛋白玉米的玉米须,南方多产高[4]淀粉玉米的玉米须。1.3 玉米须的营养成分

玉米须作为我国传统的中药,性平且味甘淡。玉米须中富含的多种活性物质,使得玉米须有很多功效。玉米须含有多种营养成分,包括糖类成分、黄酮类、多酚类、甾醇类、挥发油类、氨基酸、有机酸类、无机元素成分以及其他成分。有学者比较了玉米须、玉米叶、玉[5]米芯、玉米籽粒中黄酮含量,发现玉米须中黄酮类物质的含量约为2.11%,玉米叶中含量为1.10%,玉米芯中含0.17%、玉米籽粒仅含0.14%,可见玉米须黄酮类物质的含量约是玉米粒的15倍。有学者还

[6]发现,玉米须中含有16种氨基酸成分,其中人体必需氨基酸51.6m -1g·g,占总氨基酸的38.94%,以谷氨酸和天冬氨酸含量最高。王宝

[7]珍等用原子吸收法分析了玉米须中的无机元素,研究发现玉米须中含有K、Ca、Mg、Na、Fe、Cu、Sr、Ni、As、Li、Cr、Mo、Co、-1Pb、Cd多种元素,其中钾含量最高为13.5mg·g。在玉米须的各营养成分中,糖类成分与黄酮类成分含量相对较多,而其他成分含量相对较较少,因此,糖类成分与黄酮类成分可能是玉米须的食用与药用的主要功效成分。1.4 玉米须的生理功能

玉米须作为我国传统的中药,其最早药用记载见于1476年的《滇南草本》,后为1977年的《中国药典》收录,《中华人民共和国卫[8]生部药材标准》1985版(一部)将其收录为常用药材,2012 年我国卫生部明确玉米须可作为新资源食品(现被称为新食品原料)。大量药理研究发现玉米须提取物及制剂具有抗氧化、抗肿瘤、降糖降脂及提高机体免疫力等生理功效。1.4.1 玉米须的抗氧化作用

自由基与许多生命现象、疾病的发生都密切相关。自由基能与生物体内的许多活性物质如蛋白质、核酸、糖、脂肪酸等争夺氢离子,从而破坏体内细胞的结构与功能,因此造成许多身体的疾病,比如细胞的老化、癌症的发生、血栓的形成及动脉的硬化等。因此,天然无毒的抗氧化剂或自由基清除剂能够抑制或缓解自由基对身体产生的不利影响。许多科学家预言,新型且安全的抗癌药物及抗血栓药物有望从天然抗自由基物质中提取。近年来,国内外科学研究人员经过不断实验,发现玉米须中的活性物质具有明显抗氧化作用,方敏等研究发[9]现,玉米须的乙醇提取物具有抗氧化功能,不同浓度的乙醇提取物的抗氧化活性不同,其中抗氧化能力最强的为80%乙醇提取物,还发现新鲜玉米须的无水乙醇提取物清除DPPH自由基能力和总抗氧化能[10]力均最强。柏桦等经实验发现,玉米须提取物对清除化学发光体系产生的氢氧根自由基与氧自由基有明显作用,且均具有剂量依赖效-1应。实验结果还表明,玉米须提取物在3.55~2000μg·mL浓度范围内具有较强自由基清除能力和抑制不同氧化剂激发的脂质过氧化作[11]用,且呈明显的效量关系。梁子安等报道玉米须多糖能提高血清超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性及皮肤和肝组织谷胱甘肽过氧化物酶含量。此外,玉米须抗氧化能力明显,玉米须的提取物在浓度很低时,就有很明显的抗氧化能力。1.4.2 玉米须的降糖作用

近年来,随着人们生活水平的不断提高,糖尿病成为一种常见的慢性疾病,其主要表现为尿糖与高血糖,同时还伴随着蛋白质、脂肪等物质的代谢紊乱。糖尿病还会引起一系列的并发症,如肾病、心脑血管疾病等。现代医学中,治疗糖尿病的主要手段为化学药物,但是长期服用化学药物也会对身体产生一定的副作用。《中药大词典》中记载,我国民间应用玉米须来治疗糖尿病取得了较好的效果,其发酵[12]制剂对家兔有较好的降糖作用。玉米须中的多种营养成分都有降糖的作用,如糖类成分、黄酮类成分以及总皂苷成分等,我国学者张[13]艳报道,玉米须多糖-5(SMP-5,一种新发现的多糖单体成分) 对肾上腺素和葡萄糖所致高血糖有明显的对抗作用,能明显降低血糖,升高肝糖原,改善血脂代谢紊乱,调节血清胰岛素水平,升高超氧化物歧化酶活性,降低血清 FFA、TNF-α及IL-1β、IL-6 含量,并能[14]修复受损胰腺,改善胰岛B细胞功能。苗明三等研究发现,玉米须总皂苷可以升高血清胰岛素水平,对血清糖化血清蛋白水平有明显的降低作用,还能保护受损的肾脏,改善体内胰岛素的敏感性。玉米须总皂苷可抑制α-葡萄糖苷酶活性,抑酶活性有明显的量效关系。玉米须黄酮有明显降糖作用,其机制可能是通过抗氧化作用减轻四氧嘧啶对胰岛B细胞损伤,或促进已损伤的B细胞的修复,增强胰岛的分泌功能,从而减轻高血糖反应。要想在以后治疗糖尿病方面,做到既有效又安全,那么对玉米须的活性物质的研究就显得十分重要,这部分内容将在后续章节中详细介绍。1.4.3 玉米须对免疫系统的作用

免疫系统在人类的生长发育的过程中起着十分重要的作用,细胞的凋亡、疾病的发生都与生物体免疫系统的结构组成与功能有着密不可分的关系。如果机体的免疫系统不能对细胞凋亡等过程进行正确的调控,身体中的组织与器官就会发生相应的病变,从而导致很多恶性疾病的发生,因此,寻找能够提高人体免疫力的无毒无害的天然活性物质就显得十分重要。近年来,很多科学研究表明,玉米须成分中对[15,16]免疫系统起作用的物质主要为糖类成分。郑鸿雁、祝丽玲等人经过实验证明,玉米须中的多糖类物质有调节体液免疫系统的功能,并且能在一定程度上调节巨噬细胞的吞噬功能,且没有免疫抑制作用。进一步研究表明,玉米须中的多糖物质能够提高脾脏指数升高,脾脏中巨噬细胞的吞噬功能也升高,并且脾脏中的B淋巴细胞增殖能力也提高。1.4.4 玉米须的抗肿瘤作用

肿瘤分为恶性肿瘤与良性肿瘤两种类型,恶性肿瘤,即我们所说的癌症,癌症的发生是由于细胞的癌变,导致细胞不断增殖、扩散,最终造成机体器官功能丧失直至死亡。现代医学中,肿瘤仍是一个很难治疗的疾病,一般治疗肿瘤的方法有化疗与放疗,这两种方法虽然能在一定程度上抑制肿瘤细胞的增殖,但也会产生一定程度的毒副作用,给癌症患者带来很多痛苦。经研究发现,玉米须糖类提取物具有[17]抑制癌症的功效,吕冬霞等通过实验发现,玉米须多糖以剂量依赖和时间依赖的方式抑制肝癌细胞SMMC-7721的增殖,能够诱导肿[18]瘤细胞的凋亡。马虹等经研究发现玉米须乙醇提取物可使人的白血病细胞K562及胃癌细胞SGC的体外存活率降低,对K562癌细胞的[19]抑制率为63.3%,对SGC癌细胞的抑制率为63.4%。范晓艳等发现经玉米须多糖处理的 SMMC-7721 细胞,随着作用时间和剂量的增加,Caspase-3和 p53的表达量增高,说明玉米须的抗癌作用可能与其调节细胞凋亡相关蛋白表达而迫使肿瘤细胞“自杀”有关。1.4.5 玉米须抑制亚硝化反应的作用

亚硝胺是当前人们特别关注的一种化学致癌物质,它可以使人和动物体内的肝脏等器官发生癌变,从而导致恶性慢性肿瘤。正常情况下,人直接从食物中摄入的亚硝胺的含量是微乎其微的,但是,能形成N-亚硝胺的前体物质却在食物及体内的物质代谢过程中大量存在,如亚硝酸盐、仲胺等,这些前体物质在常温自然条件下就能合成亚硝胺,而人体和动物的胃内更适合它的生成,因此,抑制亚硝胺的生成也是防治癌症的一个重要途径。经研究发现,玉米须提取物能阻断N-亚硝胺的合成,并清除已合成的亚硝胺盐,其阻断能力与清除能力与玉米须提取物的浓度成正比关系,浓度越高,清除能力越强。深入研究发现玉米须中的黄酮类成分是有效阻断、清除N-亚硝胺合成的关键功效物质,且其浓度越高,作用越强。1.4.6 玉米须的其他作用

玉米须除了以上功效外,还有很多其他生理功能。文献资料显示玉米须能降低肾内草酸含量并抑制草酸钙结晶的形成,从而抑制草酸[12]盐类结石的产生。玉米须多糖具有一定的凝血作用,通过缩短出血时间、凝血时间以及血浆复钙时间,玉米须多糖可促使血小板数量增多,缩短活化凝血活酶时间,使血小板的集聚性提高,从而达到快速凝血的功能。玉米须多糖还能显著地抑制四氯化碳引起的血清谷氨酰丙氨酸氨基转移酶(AST)、天冬氨酸氨基转移酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)活性的降低,同时发现玉米须多糖还能一定程度地抑制肝脏指数的升高以及肝脏 GSH 含量的降低,并能显著地减轻四氯化碳引起的肝小叶内的灶性坏死,从而起到保护肝脏的作用。玉米须黄酮类成分对心肌缺血损伤有一定的保护作用,具有一定程度的抗心肌缺血功效。1.5 玉米须的药食兼用方法

中药材是我国传统医学中最重要的一部分,不管是古代医学还是现代医学,中药在治病救人过程中的作用一直不容忽视。玉米须作为一种传统的中药材,近年来人们对它的功效成分及其生理活性的研究不断深化,发现玉米须在药用与食疗方面功效颇多,所以,玉米须的食品化与药品化会成为必然趋势。

我国古代就开始了玉米须的食品化应用。《四川中药志》记载:玉米须熬水炖肉服,可治吐血及红崩。《四川中药志》记载:玉米须、西瓜皮、香蕉煎服,可治原发性高血压。《岭南采药录》记载:玉米须和猪肉煎汤可治糖尿病,又治小便淋漓砂石。《注解伤寒论》、《纲目》、《唐本草纲目》、《本草汇言》、《长沙药解》、《本草求真》、《吴普本草》、《雷公炮炙论》、《纲目的矿物史料》等都记载了[20]玉米须的食品化应用。

玉米须的食用性包括营养和功能两方面。玉米须营养丰富,含有多糖、脂肪酸、树胶、生物碱、苹果酸、草酸、硝酸钾、隐黄质、谷甾醇、泛酸、维生素K等多种代谢所必需的营养物质,还含有16种氨基酸,其中7 种为人体必需氨基酸;玉米须不同品种中亚油酸含量为4.13%~30.21%,而亚油酸是人体必需但不能自身合成的脂肪酸[20]。随着玉米须研究的不断深入和普及,人们开始将玉米须融入日常饮食中,如将玉米须配上不同的食材,制成各种茶类、汤类、粥类及饮品类,可以起到清热祛湿、消炎利胆、养阴补血、降糖降压以及调节血糖代谢等作用。在玉米须食用方法不断普及的今天,玉米须的药用也在不断地发展。将玉米须配上其他中药材如山药、黄芪等,熬制成中药,可以降血糖、血脂和血压,还能治疗免疫系统、心脑血管系统、泌尿系统、肝胆系统等疾病。

玉米须的食用与药用无疑为很多患者带来福音。现代社会中的一些疾病如糖尿病、高血压等慢性病,大多采用化学药物治疗,长时间、高剂量服用化学药物会对患者的身体产生极大危害。如果将玉米须这种生物活性物质用于治疗疾病方面,既能起到良好的疗效,又不会损伤患者身体。

玉米须的食用与药用虽有很多益处,但同样也有很多服食禁忌。植物药数据库记载:玉米须对子宫具有刺激作用,孕期应禁止大量使用;长期口服可引起低钾血症。对玉米须、玉米花粉或玉米淀粉过敏者可导致接触性皮炎或荨麻疹。玉米须内含维生素K,对于正在使用抗凝药物治疗的病人,为保持抗凝水平,每日摄入玉米须的量应恒定。由于玉米须可降血糖和降血压,理论上过量摄入玉米须可干扰糖尿病[20]的治疗。1.6 玉米须在玉米综合利用中的地位

我国作为玉米生产大国,玉米产量高居世界前列。因此,作为玉米副产物的玉米秸秆、玉米轴、玉米苞叶以及玉米须资源十分丰富。玉米须、玉米轴、玉米苞叶均含有丰富的水溶性钾,尤其是玉米须含[21]水溶性钾7536μg/g,约为玉米轴和玉米苞叶的2倍。一直以来,玉米秸秆的用途主要有四个方面:一是作燃料,用来取暖;二是做肥料,用于秸秆还田,培肥地力;三是做饲料,用于喂养牲畜;四是生物转化生产天然气。虽然玉米秸秆的回收利用率高,但其转化的经济效益较低,如果处理不好,还会污染环境。与玉米秸秆相比,玉米须含有糖类、黄酮类等丰富的有益于人类身体健康的营养成分,具有很高的食用与药用价值。长期以来,玉米须作为玉米的副产物,大量被丢弃,只有少量入药,造成了极大的浪费。近几年,经过国内外专家学者的不断探索与研究,发现玉米须中的功效成分如多糖、黄酮、皂苷等对人类的很多慢性疾病如肿瘤、糖尿病等起到预防和治疗作用,因此,玉米须生物活性日益受到人们的青睐。目前,我国玉米须的研究开发进程,还只处在起步阶段,在一些研究上还存在很多问题,如关于玉米须毒性的研究,虽然古代资料中有过记载,但现在还没有系统的报道。还有一些关于玉米须食用与药用的方法,大多是民间流传的配方,在科学性、系统性方面,还需进一步的验证。迄今,玉米须的研究在生物领域与医学领域已取得令人瞩目的成果,相信未来几年,一定会有更多关于玉米须的研究进展,玉米须也不会再被当做废物丢弃,而是作为一种高附加值的生物资源,被人们充分利用,为人类造福。参考文献

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[20] 王翠娜,刘静波,王二雷等.玉米须食品化及分析研究进展[J].食品科学,2010,31(15):304-307.

[21] 张中东,惠国强,张红梅等.玉米的营养及药用价值研究进展[J].玉米科学,2006,14(3):173-176.第2章 玉米须的功效成分

玉米须中富含多种营养功效物质,包括多糖、低聚糖、植物甾醇、玉米黄素、生物碱、黄酮、多酚等,这些营养功效物质决定了玉米须的保健功效和药用价值,本章重点介绍玉米须中的功效成分。2.1 玉米须中糖类成分2.1.1 概述

糖类是玉米光合作用的产物,玉米须中糖类含量丰富,占其干重的80%~90%。根据糖的水解产物分类,糖可分为以下三大类:单糖、寡聚糖和多糖。

单糖(monosaccharide)是不能水解的最简单的糖类,是含有多羟基的醛类或酮类化合物。按其含有功能基团分为醛糖和酮糖;按碳原子数目分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖等;按构型分为D-型糖和L-型糖。单糖具有旋光性、水溶性和还原性。单糖常以游离状态、结合状态或衍生物的形式存在于植物体内,单糖是寡糖和多糖的组成单位,在体内可转变为糖醇、糖酸、糖醛酸、糖胺及其磷酸酯等衍生[1]物。大量文献报道玉米须中含有葡萄糖、木糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、果糖、来苏糖等多种单糖组分。

寡聚糖(oligosaccharide)又称低聚糖,由2~10个相同或不同的单糖单位通过糖苷键连接起来而形成的直链或含支链的糖类化合物,寡聚糖易溶于水或其他极性溶剂。根据含有单糖单位的数目,寡聚糖分为双糖、三糖、四糖和五糖等,如蔗糖为双糖,棉子糖为三糖,[2]水苏糖为四糖,毛蕊花糖为五糖。寡聚糖根据其含有的单糖的还原性可分为还原性寡聚糖和非还原性寡聚糖。在生物体内,寡聚糖是由单糖逐步合成,或由多糖降解产生。当病原体入侵时,组成植物细胞壁中的结构多糖会降解成为多种具有生物活性的小分子糖,对植物起保护作用和调节作用。大量文献指出玉米须含有多种寡聚糖且根据品种的不同其组成略有差异,但大都有3~6种单糖组成。

多糖(polysaccharide)是由10个以上单糖分子脱水缩合、通过苷键相连的聚合物。可用通式(CHO)n表示。多糖大都不溶于5105水,有的即使溶解,也只形成胶体溶液。多糖无甜味,无还原性,一般不能形成结晶。在酶或酸的作用下,依水解程度不同,多糖可降解生成单糖残基数不同的片段,以致完全水解成单糖。可根据水解后生成的单糖是否相同,而分为均多糖和杂多糖。均多糖如糖原、纤维素、甲壳质、多聚葡萄糖、多聚果糖等,杂多糖如肽聚糖、脂多糖、透明[3]质酸(荚膜多糖)等。有文献报道玉米须多糖为纤维素、戊聚糖等均多糖。2.1.2 玉米须多糖研究概况

截止到2014年,国内外大量文献报道玉米须中富含多糖成分。玉米须多糖是禾本科植物玉蜀黍的花柱和柱头所含有的多聚糖,无毒[4]安全,具有降血糖、抗癌、提高免疫力等生理活性。国内对玉米须多糖的研究总体呈上升趋势,自1995年我国学者汤鲁宏等开始提取玉米须多糖并对其进行分离纯化、组分鉴定及活性研究以来,截止至 2014年,相继有300多篇关于玉米须多糖的文章发表,其中主要包括玉米须多糖的提取、纯化工艺、脱色工艺、组分鉴定、功效评价等。[5]研究发现,玉米须多糖含量占玉米须干重的4.87%,是玉米须功能成分中含量较高的物质,具有利尿、降压、降血糖、利胆、护肝损伤、[6][7]调节免疫等药理活性。我国学者纪利莲等探讨了玉米须多糖的部分理化性质,得到玉米须多糖为灰白色粉状物,于50℃水中2min即完全溶解,但其不溶于乙醇等有机溶剂,MolisH反应为阳性;元素分析显示其分子中不含氮,对热、光、氧稳定,有利于添加到食品中使[8]用。魏静娜等在纤维素酶和超声波辅助条件提取玉米须多糖的实验中发现,玉米须多糖大部分由己糖和戊糖聚合而成,在酸性溶液中的最终水解产物为阿拉伯糖、木糖、半乳糖等。大量学者研究还发现,玉米须多糖随着聚合度的增加,其性质与单糖相差越来越大,一般为非晶形,无甜味,溶于水或热水成胶体溶液,其含量受多种因素的影响。2.1.3 玉米须多糖含量的影响因素

大量文献报道玉米须多糖含量变化受玉米品种、采收时期、产地等多种因素影响,不同品种的玉米须或同一品种不同生长地域的玉米须以及不同生长阶段的玉米须中的多糖含量均不同,研究发现,同一品种的乳熟期玉米须多糖含量明显高于成熟期;在乳熟期时,柱头的玉米须多糖含量最高。为了得出多糖含量变化的影响因子,许多专家学者针对不同的因素分别进行了科学严谨的探索。2.1.3.1 玉米品种对玉米须多糖含量的影响

大量的研究发现玉米品种及采收季节对玉米须多糖含量有明显影响,同一品种不同时期以及不同品种同一生长期玉米须多糖含量均有较大差别。[9]

有文献报道采用微波提取法对乳熟期辽丹565和成熟期辽丹565、豫奥3号、正单958、远东一号、正单9409以及大棒6个不同品种的玉米须进行玉米须多糖提取,结果发现:同一品种辽丹565在乳熟期玉米须多糖含量约为成熟期的5倍;不同品种玉米中豫奥3号玉米须多糖含量最高,约为多糖含量最低的大棒品种的3倍,如图2-1所示。图2-1 品种对玉米须多糖含量的影响2.1.3.2 出须时间对玉米须多糖含量的影响[10]

吴华等采用微波辅助法提取农大610、郑单 958、东单 213、啃黏4个品种玉米的玉米须多糖,研究分析了出须时间对玉米须多糖含量的影响。他们从玉米出须开始,每天取样,称量不同采集日期的这4种玉米须的水提取物,微波辅助提取玉米须多糖,结果发现4个品种玉米须多糖含量在玉米出须后0~44d内呈现先升高后降低的趋势,如图2-2所示。图2-2图2-2 玉米须多糖含量随出须时间的变化a—农大610;b—郑单958;c—东单213;d—啃黏

图2-2可知,农大610和啃黏玉米须多糖含量随出须天数增加而增大,出须后20d左右达到最高后随即下降;郑单958 和东单213出须后10 d左右达到最高值后,随即下降。该研究可为玉米须多糖制品的生产厂家更合理地利用玉米须提供科学的理论依据。2.1.3.3 生长期对玉米须多糖含量的影响[10]

吴华等还研究了不同生长阶段对玉米须多糖含量的影响,他们采用微波辅助法提取农大610、郑单 958、东单 213、啃黏4个品种玉米的玉米须多糖,结果发现,在乳熟期和成熟期不同品种玉米须多糖含量均不同,各玉米品种在乳熟期多糖含量均比成熟期高出数十倍,其中东单213乳熟期玉米须多糖含量约是成熟期的17倍,如图2-3所示。图2-3 不同生长期玉米须多糖含量比较

由图2-3可知:在乳熟期,4 个不同品种中东单213玉米须多糖含-1量最高,其值为172.50mg·g,其次为郑单958,啃黏、农大610 玉-1米须多糖含量最低,其值为130.00mg·g。在成熟期,农大610、郑-1单958、东单213和啃黏的玉米须多糖含量分别为 13.28mg·g、-1-1-114.84 mg·g、10.16mg·g、14.06mg·g。由此可知各玉米品种乳熟期玉米须多糖含量差别较大,成熟期玉米须多糖含量基本相同,且含量均较低。因此,建议玉米须多糖制品的生产厂家选用乳熟期的玉米须为原料,以提高生产率和产品质量。[11]

有学者研究了黑龙江省垦区主栽玉米品种中的 7个品种:垦黏1 号、垦单10、海玉7号、德美亚1 号、鑫鑫1 号、吉农大516、绥玉 18的乳熟期及成熟期的玉米须,他们采用水提法提取玉米须多糖,测定了不同品种玉米乳熟期和成熟期的玉米须多糖含量。结果发现,不同寒地品种玉米须乳熟期及成熟期多糖含量均存在极显著差异,且成熟期玉米须多糖含量较乳熟期玉米须多糖含量显著降低,见表2-1。表2-1 玉米须乳熟期与成熟期多糖含量(干基)  单位:%[12]

朱宇等为筛选得到优质玉米须原料,选取了四川地区广泛种植的10个玉米品种作为研究对象,分3个不同生长时期采收玉米须,采用水提醇沉法提取玉米须多糖,并经脱色和超声处理后采用苯酚-[13]硫酸法对不同品种及生长期玉米须多糖含量变化进行探究,结果发现:大部分品种授粉期多糖含量最高,且随玉米须的生长存在逐渐下降的趋势,成熟期与授粉期的含量存在显著性差异(p<0.05);同时还发现,各品种的多糖含量降低过程不同,有的品种多糖含量的降低主要发生在灌浆期到成熟期之间,有的品种多糖含量的降低主要发生在授粉期到灌浆期之间,如表2-2~表2-5所示。-1表2-2 同一品种玉米须各生长期的多糖含量比较  单位:mg·g①应用Duncan检验,A、B、C不同的大写字母表示各组在α=0.05时存在显著性差异。①表2-3 授粉期时各品种玉米须多糖含量的Duncan检验① 使用调和均值样本大小=2.000;α=0.05。①表2-4 灌浆期各品种玉米须多糖含量的Duncan检验① 使用调和均值样本大小=2.000;α=0.05。①表2-5 成熟期时各品种玉米须多糖含量的Duncan检验① 使用调和均值样本大小=2.000;α=0.05。

由上述表2-2~表2-5中可看出:首先,大多数玉米品种的玉米须在授粉期多糖含量最高,而在成熟期多糖含量最低;其次,从授粉期到灌浆期,多糖含量总体呈降低趋势,但不同品种间降低的程度不同。因此,在今后选择实验品种或工业原料时,可以此为依据,根据不同生长时期,选择合适品种的玉米须来提取玉米须多糖。2.1.4 玉米须多糖的提取

玉米须多糖类物质是由10个及10个以上单糖组成的高聚合物,其分子量大,在50℃时可以完全溶于水,但不溶于乙醇、丙醇、石油醚等有机溶剂。玉米须多糖主要位于玉米须细胞内,提取温度、提取时间、料水比等均会影响玉米须多糖溶出。2.1.4.1 水提醇沉法

水提醇沉法是用水作溶剂进行加热煎煮提取有效成分的方法,也叫煎煮法、水煮法,是一种传统的提取方法。水提醇沉法适用于有效成分能溶于水,对湿、热均稳定且不易挥发的原料。该法操作简便,对要求设备条件不高,是目前应用于玉米须多糖提取研究的常用方法之一。水提醇沉法提取玉米须粗多糖的提取工艺为:[14]

应奇才等采集杭州郊区成熟期的玉米须,采用水提醇沉法提取玉米须多糖,选用煎煮次数、煎煮时间、加水倍数及乙醇浓度作为4考察因素,通过L9(3) 正交表试验,筛选玉米须多糖的提取工艺条件,结果发现玉米须多糖提取最佳条件为水煎煮3次,每次1 h,加水14倍,乙醇浓度为60%;经验证试验得出在最佳条件下玉米须多糖[15]的提取率为4.87%。金丽梅等采集吉林省梅河口市干燥玉米须,同样采用水浸提-乙醇沉淀法提取玉米须多糖,他们通过单因素试验和4L9(3) 正交试验筛选出玉米须多糖最佳提取工艺条件是:提取次数为4次,提取时间为1 h,料液比为1∶16,乙醇浓度为75%;以正交试验所确定的最优水平组合作验证实验,得出玉米须多糖提取率为[16]4.68%。同年李春阳等对玉米淀粉厂晒干的玉米须进行水提醇沉,通过单因素试验,确定玉米须多糖最佳提取条件为料液比1∶30 ( 质量体积比) ,90℃提取2次,每次2 h,在此条件下玉米须多糖提取[17]率为4.55 %,其中中性糖含量为41.33%。郭晓强等水提醇沉法制备玉米须粗多糖的提取过程为:玉米须烘干后经微型植物粉碎机粉碎,石油醚室温浸泡脱脂12h,烘干获得脱脂玉米须粉末,将玉米须粉末置于蒸馏水100℃水浴加热2h提取玉米须多糖,离心,上清液减压浓缩,加入乙醇,乙醇的最终体积分数为75%,静置,10000r·-1min 离心10min,收集沉淀,60℃真空干燥,获得玉米须粗多糖。实验得出在提取时间2h、提取温度100℃ 以及料液比1∶15 条件下,获得的多糖质量分数为65.40%,提取率为3.03%。

从以上研究报道可以看出,对水提醇沉法的研究较成熟,且研究结果差异不大。目前多采用水提法提取玉米须多糖,但提取率较低,且多糖纯度较低。2.1.4.2 超声辅助法[18]

超声波辅助传统提取(UAE)法是目前常用技术,该法是一种完全可再生的食物处理技术,可在较短的时间内完成,具有高重现性,降低处理成本、简化操作和检查,使最终产品的纯度更高,消除后处理的废水需要的成本和时间远远低于传统技术。超声空化效应[19]是一种集聚能量的有效方法,它把超声场中低能量密度变换为气泡内部及其周围高能量密度特性,能量被集聚到极小的体积内,在气泡爆裂和振动时产生猛烈的作用,它是液体中高强度超声应用的基础,并能引起机体、细胞及微生物的损伤和破坏作用。空化效应包括稳态空化和瞬态空化,无论是稳态还是瞬态空化都可对机体造成可修复性损伤或永久性损伤,其特点是非可控性和非预测性。而超声辅助提取的空化效应会引起细胞壁破裂,减小样品的颗粒度,增强溶剂和目标化合物间的接触,因此,超声辅助提取法能提高目标物的提取率、缩短提取时间,同时具有更高的原料样品处理量,从文献中发现超声辅助提取法已被用于从各种植物原料中提取多糖的研究,与常规方法相比,该方法显著减少了提取时间,提高了目标化合物的最大提取量。目前,超声辅助法提取玉米须多糖的基本提取工艺为:玉米须→蒸馏水浸泡24h→超声处理→过滤40目筛→离心取上清液→旋转蒸发仪浓缩→浓缩液中加无水乙醇→静置过夜→离心取沉淀物→脱色→脱蛋白→无水乙醇、乙醚、丙酮洗涤→真空干燥至粉末→灰白色玉米须多糖粗提物。[20]

刘娟等研究了超声波法提取玉米须多糖工艺,他们通过单因素和正交实验法确立的最优提取工艺为:超声温度60℃、固液比为1g固体+30mL液体、超声时间60min、超声提取4次。实验在超声时间仅为30min时的玉米须多糖得率为3.55%,但未在最优条件下进行[21]验证。印度学者J.Prakash Maran等采用超声辅助法提取玉米须多糖,试验采用三因素、三水平BOX–Behnken响应面设计试验和Derringer’s期望函数研究超声辅助(UAE)提取条件对玉米须多糖得率的影响,通过综合分析得出此法的最优条件为:提取温度 56℃、提取时间17min、固液比为1g固体+30mL液体,在此条件下进行三次平行验证实验,得到多糖得率平均值为(6.02±0.02)%。2.1.4.3 超声辅助酶法

苯酚-硫酸比色法是测定多糖含量较为经典有效的方法之一,文献报道较多,但各自的报道中对反应时间、超声提取时间、反应温度、提取次数、固液比的控制和试剂中硫酸所占的比例却不尽相同。采用超声辅助酶法提取玉米须多糖,超声波有进一步破坏细胞壁和促进有效成分溶出的作用,酶作用后,细胞壁结构被破坏,因此在同样的超声频率和超声时间下,加酶后产物溶出速度比未加酶时要快得多。超声辅助酶法提取玉米须多糖的提取工艺为:玉米须→整理去杂→粉碎过筛→超声辅助酶处理→离心取上清液→浓缩→ 浓缩物与3倍体积无水乙醇混合→静置过夜→离心留沉淀→沉淀加无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤→离心→冷冻干燥→多糖粗品。[8]

魏静娜等分别采用酶、超声、酶-超声联合提取河北安国地区的玉米须多糖,比较了这三种方法的优劣。他们采用正交试验,优化了玉米须多糖的酶及超声提取方案,并研究了这两种方案的结合效果。正交试验得出玉米须多糖超声提取的最优条件为:温度60℃,料液比1∶50,超声时间20min,多糖得率为2.88%;玉米须多糖的加酶辅助提取的最优条件为:加纤维素酶量6.0mL,反应温度50℃,酶解时间170min,多糖得率为5.70%;可见加酶后,玉米须多糖的提取率明显升高。将二者联合超声处理5.10min,总糖得率最高为7.72%,较处理前提高了35.50%,较单独的超声提取提高1.68倍。由此可知:三种提取工艺中,二者联合法的提取率高,酶辅助提取次之,超声提取最低,因此,酶-超声联合提取是一种高效提取玉米须多糖[22]的方法。孙海涛等 以吉林省通化市玉米须为原料,采用超声辅助酶法对玉米须多糖提取工艺进行了优化实验。在单因素试验的基础上,得出影响玉米须多糖提取率的主次因素分别是:料液比、酶用量、超声时间和提取液pH,并对酶的用量进行了探索,通过正交试验进一步优化了玉米须多糖提取的工艺条件,其最佳试验方案为:超声时间 90min、料液比为1g固体+20mL液体、pH 为5.0、纤维素酶用量为 2.0 %,在此条件下得出玉米须多糖提取率为4.93 %。2012年,关海[23]宁等在其他学者研究结果的基础上对酶的种类进行了进一步探究,他们在已知超声温度、超声时间、纤维素酶添加量、中性蛋白酶添加量4个单因素对玉米须多糖提取率影响的基础上,利用响应面分析法对超声波协同酶法提取玉米须多糖的最佳工艺条件进行了优化,结果得出玉米须多糖提取的最佳条件为:纤维素酶添加量1.35%,中性蛋白酶添加量1.14%,超声波作用温度64℃,三次平行试验得到的多糖提取率为4.48%,并得出采用响应面法(RSA法)优化得到的提[24]取条件参数准确可靠,具有实用价值。Shuhan Chen等也建立了玉米须多糖的超声辅助酶提取工艺,应用正交试验和响应面设计法优化提取参数,实验得出此方法提取玉米须多糖的酶解和超声处理的最优参数分别为:纤维素酶添加量为7.50% 、55℃条件下酶解预处理150min,而后在液固比为32mL液体+1g固体、66℃条件下超声34min,在此最优条件下玉米须多糖提取率从4.56% 增加到7.10%。2.1.4.4 微波辅助法

传统的植物组织水溶性多糖提取方法包括煎煮、有机溶剂沉出等,但提取温度高、时间长、提取率低、成本高,生物活性也会一定程度降低。微波辅助技术是近几年来用于天然植物有效成分提取的一项新技术,其机理是由于大多数生物体内含有极性水分子,在微波场作用下引起强烈的极性震荡,导致细胞分子间氢键松弛,细胞膜结构经电击穿破裂,加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分向溶剂扩散。该技术具有快速、高效、安全、有效成分得率高、节能、生物活性保持率也较高等特点,将这种技术应用于玉米须水溶性多糖的提取,既节省了时间,又提高了多糖提取率,为玉米须保健产品的进一步开发提供了技术保障。微波辅助浸提玉米须水溶性多糖的提取工艺:玉米须→烘干→粉碎→称重→加蒸馏水→微波辐照→水浴浸提→过滤→脱[14]色→过滤→稀释→显色→测定吸光度。[25]

刘依等采用微波辅助技术用于板蓝根多糖的提取,结果表明,微波处理后,板蓝根粗多糖得率达到33.06%,多糖质量分数达[26]到75.21%,优于单独使用水煎煮法。微波处理板蓝根的最佳工艺参数为水浸泡1h,微波功率480 W,处理时间6 min;此工艺参数[27]下,多糖得率和含量均明显提高。王磊等首次将微波技术应用于玉米须水溶性多糖的提取,他们采集河北昌黎玉米须,采用料液质量比、微波功率、微波时间、水浴浸提温度、水浴浸提时间的单因素试验和正交试验优化了微波法提取玉米须水溶性多糖的条件,实验得出影响玉米须水溶性多糖提取率各因素的主次关系为:料液质量比 > 水浴浸提温度 > 微波功率 >微波时间。最佳工艺条件为:料液质量比为1∶50,水浴浸提温度100℃,微波功率80W,微波时间3 min,在此工艺条件下,玉米须水溶性多糖的提取率为4.52%。2.1.4.5 微波辅助酶法

根据药材植物细胞壁的构成,不同的酶可以有效降解葡萄糖苷键,破坏细胞壁结构,使有效成分充分暴露出来,溶解、混悬或胶溶于溶剂中,从而达到提取细胞内有效成分的目的。微波协同酶法提取玉米须多糖的提取工艺:玉米须辅助浸提玉米(过60目筛)→索氏提取(乙醚脱脂)→干燥→称取脱脂玉米须3g→加水浸泡→调pH值(磷酸盐缓冲溶液)→酶解(纤维素酶)→微波处理→离心(3500r·-1min,30min)→取上清液→去蛋白(加三氯乙酸)→离心(3500r·-1min,20min)→取上清液→浓缩→95%乙醇沉淀→离心(3000 r·-1min,20min)→沉淀物→无水乙醇洗涤→冷冻干燥→粗多糖→稀释→多糖含量测定。[28]

陈红等 采集了吉林农业大学农学系实习基地成熟期玉米须,采用微波协同法提取玉米须多糖并对其工艺进行了优化,并通过单因素试验和正交试验,对微波协同酶法提取的最佳工艺条件进行了深入探究并与传统的热水浸提法进行了比较(如表2-6),得出微波协同酶法提取玉米须多糖的最佳工艺条件:微波功率500W,微波处理时间 2min、料比液1∶30(g∶mL)、纤维素酶用量1.50%、酶解温度50℃、酶解时间40min、酶解体系 pH5.0,在此工艺条件下,多糖提取率高达8.12% 。

由表2-6可知:与传统的热水浸提法相比,微波协同酶法可显著提高玉米须多糖的提取率。原因主要有以下两点:微波加热将导致细胞内部温度迅速上升,液态水分汽化产生的压力将使细胞膜和细胞壁急剧破裂,形成微小的孔洞,持续的迅速加热,会使细胞急剧收缩,表面出现裂纹。细胞膜和细胞壁上孔洞和裂纹的存在使细胞外溶剂容易进入细胞内,溶解并释放出胞内产物;玉米须的细胞壁主要由纤维素构成,所以纤维素可能是制约多糖最大限度溶出的主要物质。纤维素酶能特异性降解纤维素,破坏细胞壁,使细胞内多糖最大限度地溶[[33]29~32]出。易延逵等在单因素实验的基础上运用正交实验设计对不同酶的酶解法对提取玉米须多糖的提取率的影响进行了深入探究。结果发现不同酶的酶解提取的多糖含量差别不大:纤维素酶酶解的提取率为4.93%,木瓜蛋白酶酶解的提取率达5.44%,但是最佳酶解时间、酶解温度、酶解浓度不同,纤维素酶酶解提取玉米须多糖最佳提取工艺:酶解时间40min 、酶解温度80℃、酶解浓度1.00% ;木瓜蛋白酶酶解提取玉米须多糖最佳提取工艺:酶解时间120 min,酶解温度40℃、酶解浓度1.50% 。造成这种现象的主要原因在于不同酶类作用的最适温度、最适浓度不同,需要的作用时间也不同。表2-6 热水浸提法与微波协同酶提取法比较2.1.5 玉米须多糖的纯化工艺

目前,玉米须多糖的提取大多采用水提醇沉法,粗多糖溶液中含有较多的杂质。杂质的存在为玉米须多糖的进一步研究造成了困难。为了提高多糖的活性,获得纯度较高的玉米须多糖类物质,需对提取的粗多糖进行脱色、脱蛋白和凝胶色谱纯化。多糖的纯化即将提取后带有多种组分的多糖类物质纯化成单一物质的过程,纯化过程也就是除杂过程。其玉米须多糖的纯化工艺如图2-4。

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