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Journal of Organic Chemistry Research
Vol.04 No.03(2016), Article ID:18683,11 pages
10.12677/JOCR.2016.43012

Decoloring Research on Sweet Potato Leaf

Fenling Li, Lanfang Chen

Hanshan Normal University, Chaozhou Guangdong

Received: Sep. 8th, 2016; accepted: Sep. 27th, 2016; published: Sep. 30th, 2016

Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

ABSTRACT

With sweet potato leaves as raw material, the ultrasonic assisted extraction has been used to refine polysaccharide through setting the kaolin clay, activated carbon and hydrogen peroxide amount to carry on the decolorizing reaction, using spectrophotometry after decolorizing absorbance, and decoloring rate calculation. Some research results show that the sweet potato leaves have good decolorization effect in kaolin clay, activated carbon, hydrogen peroxide solution, under appropriate conditions.

Keywords:Sweet Potato Leaves, Kaolin, Activated Carbon, Hydrogen Peroxide, Absorbancy

番薯叶的脱色研究

李粉玲，陈兰芳

广东韩山师范学院，广东 潮州

收稿日期：2016年9月8日；录用日期：2016年9月27日；发布日期：2016年9月30日

摘 要

以番薯叶为原料，采用超声波辅助提取精制多糖，通过高岭土、活性炭、过氧化氢设置各个量进行脱色反应，以及采用分光光度法测定脱色后的吸光度，计算脱色率。研究结果表明番薯叶在高岭土、活性炭、过氧化氢溶液中，在适宜条件下均有较好的脱色效果，其中，活性炭的脱色效果最好。

关键词 :番薯叶，高岭土，活性炭，过氧化氢，吸光度

1. 引言

番薯叶(sweet potato leaves)，有提高免疫力、止血、降糖、解毒、防治夜盲症等保健功能 [1] 。番薯叶可使肌肤变光滑，经常食用有预防便秘、保护视力的作用，还能保持皮肤细腻、延缓衰老。在欧美、日本、香港等地掀起一股“番薯叶热”。番薯是长寿保健食品，而番薯叶却被废弃或作为饲料。经研究发现番薯叶的蛋白质、维生素、矿物质元素含量极高 [2] 。

多糖(polysaccharide)是一类天然大分子化合物，由单糖基通过糖苷糖键连接而成，其性质不同于单糖，是除核酸和蛋白质以外的另一个重要的生命物质，具有调节细胞生长和衰老等多种复杂的功能。近年来，多糖作为抗氧化药物已得到了广泛的应用 [3] 。另外，随着分子生物化学的发展，人们对多糖的认识有了质的飞跃，意识到多糖是除核酸和蛋白质以外的另一个重要的生命物质，涉及到多细胞生命的全部时间与空间。以及有调节细胞生长与衰老等多种复杂的功能 [4] 。而色素会对多糖的提取造成一定的影响 [5] ，因此，研究如何更好地对番薯叶进行脱色十分重要。

本研究以高岭土、活性炭、过氧化氢为脱色剂，考察脱色时间、脱色温度、pH和用量及过氧化氢浓度等因素对多糖脱色效果的影响，为多糖的分离纯化和香菇的开发利用提供理论与实践依据。

2. 材料与方法

2.1. 材料

番薯叶，采自潮州社光村当地番薯叶种植户。

2.2. 主要试剂

无水乙醇、丙酮、正丁醇、石油醚、高岭土、30%过氧化氢、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、醋酸、醋酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、铁氰化钾、三氯乙酸，均为国产分析纯。

2.3. 仪器与设备

722SP可见分光光度计(上海棱光科学仪器有限公司)；

TDL80-2B型离心机(广州广一科学仪器有限公司)；

KDM型调温电热套(山东省鄄城永兴仪器厂)；

DJ-10A倾倒式粉碎机(上海定久中药机械制造有限公司)；

101-1A型数显电热鼓风干燥箱(上海协达计控设备公司通州医科仪器厂)；

玻璃仪器气流烘干器(巩义市予华仪器有限责任公司)；

KS康氏振荡器(金坛市医疗仪器厂)；

HH-2数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)；

移液管、锥形瓶、振荡器、离心机、离心管、试管、容量瓶、碘量瓶若干。

2.4. 番薯叶多糖的制备

2.4.1. 预处理

原料番薯叶→电热鼓风干燥箱→倾倒式粉碎机→番薯叶粉末(过40目筛)。

10 g番薯叶粉末→索氏提取器→石油醚回流脱脂2次→无水乙醇回流脱脂2次(回流时间1 h/次，试剂用量60 ml/次)→烘干恒重(提取率为93.40%)。

2.4.2. 粗多糖的制备 [6] - [8]

碘量瓶(番薯叶粉末:蒸馏水质量比为1:5)→超声波清洗仪浸提20 min (温度60℃、超声波功率50%、料液比1:30)→减压抽滤→调温电热套(加热浓缩至1~2 ml)→趁热加入为浓缩液4倍体积的95%乙醇，置4℃冰箱过夜→离心收集其沉淀，沉淀物依次用无水乙醇、丙酮、洗涤→真空干燥。

2.4.3. 粗多糖精制 [9] - [15]

粗多糖用50 ml蒸馏水溶解，加入Sevage试剂脱蛋白(6%三氯乙酸)→振荡30 min，静置→加4倍量95%乙醇，置4℃冰箱过夜→离心收集沉淀，用95%乙醇、丙酮洗涤沉淀→真空干燥。

2.5. 最大吸收波长的测定及脱色率的计算

将粗多糖溶解，测定其最大吸收波长为344 nm，此时吸光度为0.422。实验中，采取计算脱色率的方法：

3. 番薯叶的脱色方法研究

3.1. 活性炭脱色法的工艺条件研究

3.1.1. 脱色温度对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶各添加活性炭3 mg，在10℃，20℃，30℃，40℃，50℃条件下，恒温振荡脱色60 min，离心后取上清液，测定吸光度。

3.1.2. 活性炭用量对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，各添加1 mg，2 mg，3 mg，4 mg，5 mg活性炭，在30℃下恒温振荡脱色40 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.1.3. 脱色时间对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶加入3 mg活性炭，在30℃下，恒温振荡脱色15 min，30 min，45 min，60 min，75 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.1.4. 样液pH对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于碘量瓶中，每个碘量瓶加入1.5 mg活性炭，调节溶液pH为3.70，4.60，7.00，7.80，10.00，在30℃恒温振荡脱色60 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.1.5. 活性炭脱色工艺的正交试验

在单因素试验的基础上，选取脱色温度、脱色时间、pH、活性炭用量4个单因素L9(34)进行正交试验。将一定体积的番薯叶多糖提取液，按设定的比例加入活性炭，在对应温度下，水浴振荡，一定时间后，离心，在344 nm测定吸光度，计算脱色率(表1)。

Table 1. The decolorizing activated carbon influence factors

表1. 活性炭脱色影响因素

3.2. 高岭土的脱色法工艺研究

3.2.1. 脱色温度对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶各添加高岭土3 mg，分别在15℃，30℃，45℃，60℃，75℃条件下，恒温振荡脱色60 min，离心取上清液，测定吸光度。

3.2.2. 高岭土用量对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，各添加1 mg，2 mg，3 mg，4 mg，5 mg高岭土，在30℃下恒温振荡脱色40 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.2.3. 脱色时间对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶添加3 mg高岭土，在30℃下，恒温振荡脱色30 min，60 min，90 min，120 min，150 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.2.4. 样液pH对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于碘量瓶中，每个碘量瓶添加3 mg高岭土，调节溶液pH分别为3.70，4.60，7.00，7.80，10.00，在30℃恒温振荡脱色40 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.2.5. 高岭土脱色工艺的正交试验

在单因素试验的基础上，选取脱色温度、脱色时间、pH、高岭土用量4个单因素L9(34)进行正交试验，将一定体积的番薯叶多糖提取液，按设定的比例加入高岭土，在对应温度下，水浴振荡，一定时间后，离心，在344 nm测定吸光度，计算脱色率(表2)。

3.3. 过氧化氢的脱色法工艺研究

3.3.1. 脱色温度对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶加入0.3 ml的过氧化氢，在20℃，30℃，40℃，50℃，60℃条件下，恒温振荡脱色60 min，离心取上清液，测定吸光度。

3.3.2. 过氧化氢浓度对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，加入0.05 ml，0.10 ml，0.15 ml，0.20 ml，0.25 ml的30%过氧化氢，在30℃下恒温振荡脱色60 min后，离心取上清液，测定吸光度。

3.3.3. 脱色时间对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶按0.15 ml加入30%过氧化氢，在30℃下，恒温振荡脱色2 h，3 h，4 h，5 h，6 h后，离心取上清液，测定吸光度。

3.3.4. 过氧化氢脱色工艺的正交试验

在单因素试验的基础上，选取脱色温度、脱色时间、过氧化氢用量4个单因素L9(34)进行正交试验。

Table 2. Kaolin decolorizing influence factors

表2. 高岭土脱色影响因素

将一定体积的番薯叶多糖提取液，按设定的比例加入过氧化氢，在对应温度下，水浴振荡，一定时间后，离心，在344 nm测定吸光度，计算脱色率(表3)。

4. 结果与分析

4.1. 色素最大吸收波长的确定

由图1可知，色素在344 nm处有最大吸收峰，结合文献以及颜色观察，实验选定344 nm为检验脱色的吸光度。

4.2. 活性炭对番薯叶多糖的脱色效果

4.2.1. 脱色温度对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图2可知，在20℃~40℃时，吸光度较低，脱色率较高，因此选择20℃、30℃、40℃进行正交实验。

4.2.2. 活性炭用量对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图3可知，活性炭用量在3 mg~5 mg吸光度较低，脱色率较高，因此选择2 mg、3 mg、4 mg进行正交实验。

4.2.3. 脱色时间对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图4可知，时间在30 min~60 min吸光度较低，脱色率较高，因此选择30 min、45 min、60 min进行正交实验。

4.2.4. 样液pH对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图5可知，pH在3.70~7.00吸光度较低，脱色率较高，因此选择pH为3.70、4.60、7.00进行正交实验。

4.2.5. 活性炭脱色工艺的正交试验

本实验利用活性炭研究对番薯叶的脱色效果，在单因素试验的基础上，选取脱色温度、时间、pH以及用量4个单因素L9(34)进行正交试验，脱色率结果分析见表。

从表4的结果分析可知，各因素对活性炭脱色的影响顺序为C > D > A > B，即对活性炭影响的主次顺序为温度 > pH > 活性炭用量 > 时间；由此可确定最优水平为A2B2C3D1，此时温度40℃，时间为60 min，活性炭用量3 mg，pH 3.70。

4.3. 高岭土对番薯叶多糖的脱色效果

4.3.1. 脱色温度对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图6可知，温度在15℃~45℃吸光度较低，脱色率较高，因此选择温度为15℃、30℃、45℃进行正交实验。

Table 3. Hydrogen peroxide bleaching influencing factors

表3. 过氧化氢脱色影响因素

Table 4. The orthogonal experimental results of active carbon decoloring rate

表4. 活性炭脱色率正交实验结果

Figure 1. Sweet potato leaf polysaccharide solution corresponding to different wavelength absorbance

图1. 番薯叶多糖溶液不同波长对应的吸光度

Figure 2. Activated carbon for decolorization perfance sweet potato leaves at different temperatures

图2. 不同温度下活性炭对番薯叶的脱色效果

Figure 3. Different dosage of activated carbon decoloring effect for the sweet potato leaves

图3. 活性炭不同用量对应番薯叶的脱色效果

Figure 4. Decoloring effect of activated carbon on sweet potato leaves in different time

图4. 不同时间活性炭对番薯叶的脱色效果

Figure 5. Different pH activated carbon decoloring effect of sweet potato leaves

图5. 不同pH活性炭对番薯叶的脱色效果

Figure 6. Different temperature kaolin decoloring effect of sweet potato leaves

图6. 不同温度高岭土对番薯叶的脱色效果

4.3.2. 用量对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图7可知，高岭土用量在2 mg~3 mg吸光度较低，脱色率较高，因此选择用量为2 mg、3 mg、4 mg进行正交实验。

4.3.3. 脱色时间对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图8知，时间在60~120 min吸光度较低，脱色率较高，因此选择时间为60 min、90 min、120 min进行正交实验。

4.3.4. 样液pH对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图9可知，pH在3.70~7.00吸光度较低，脱色率较高，因此选择pH为3.70、4.60、7.00进行正交实验。

4.3.5. 高岭土脱色工艺的正交试验

本实验利用高岭土研究对番薯叶的脱色效果，在单因素试验的基础上，选取脱色温度、时间、pH以及用量4个单因素L9(34)进行正交试验，脱色率结果分析见表。

从表5的结果分析可知，各因素对高岭土脱色的影响顺序为C > D > A > B，即对高岭土影响的主次顺序为温度 > pH > 高岭土用量 > 时间；由此可确定最优水平为A2B2C3D1，此时温度45℃，时间为90 min，高岭土用量3 mg，pH 3.70。

4.4. 过氧化氢对番薯叶多糖的脱色效果

4.4.1. 脱色温度对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图10可知，温度在40℃~60℃吸光度较低，脱色率较高，因此选择温度为40℃、50℃、60℃进行正交实验。

4.4.2. 过氧化氢用量对番薯叶多糖脱色效果的影响

由图11可知，过氧化氢浓度在0.05 ml~0.15 ml吸光度较低，脱色率较高，因此选择过氧化氢用量为0.05 ml、0.10 ml、0.15 ml进行正交实验。

4.4.3. 脱色时间对番薯叶多糖脱色效果的影响

分别取番薯叶多糖溶液10.0 mL置于五个碘量瓶中，每个碘量瓶加入0.15 ml过氧化氢，在30℃下，分别恒温振荡脱色2 h，3 h，4 h，5 h，6 h后，离心取上清液，测定脱色率。

由图12可知，时间在3 h~5 h吸光度较低，脱色率较高，因此选择时间为3 h、4 h、5 h进行正交实验。

4.4.4. 过氧化氢脱色工艺的正交试验

本实验利用过氧化氢研究对番薯叶的脱色效果，在单因素试验的基础上，选取脱色温度、时间、pH以及用量4个单因素L9(34)进行正交试验，脱色率结果分析见表。

从表6的分析结果可知，各因素对过氧化氢脱色效果的影响的顺序为A > C > B > D，即脱色温度 >过氧化氢浓度 > 时间 > pH；最优水平为A3B3C2D1，即温度50℃，时间5 h，过氧化氢用量为0.15 ml，pH 3.70。

5. 结论

本实验采用的是超声波浸提法，通过去离子水作为提取剂对番薯叶中的多糖进行提取。超声提取法具有提取时间短、提取率高、低温提取有利于热敏成分、成本低、污染较小等优点。

Table 5. The orthogonal experimental results of kaolin decolorization rate

表5. 高岭土脱色率正交实验结果

Table 6. The orthogonal experimental results of hydrogen peroxide bleaching rate

表6. 过氧化氢脱色率正交实验结果

Figure 7. The amount of kaolin different decolorization effect of sweet potato leaves

图7. 高岭土不同用量对番薯叶的脱色效果

Figure 8. Different time kaolin decoloring effect of sweet potato leaves

图8. 不同时间高岭土对番薯叶的脱色效果

Figure 9. Different pH kaolin decoloring effect of sweet potato leaves

图9. 不同pH高岭土对番薯叶的脱色效果

Figure 10. Different temperature kaolin decoloring effect of sweet potato leaves

图10. 不同温度高岭土对番薯叶的脱色效果

Figure 11. Hydrogen peroxide concentration on decolorization effect of sweet potato leaves

图11. 过氧化氢不同用量对番薯叶的脱色效果

Figure 12. Different time hydrogen peroxide bleaching effect of sweet potato leaves

图12. 不同时间过氧化氢对番薯叶的脱色效果

实验探究了活性炭、高岭土、过氧化氢脱除番薯叶多糖色素的适宜条件，在脱色时间、脱色温度、用量和pH量等单因素实验的基础上，设计4因素3水平的正交实验，实验结果经极差分析发现，活性炭的最佳脱色条件为：温度40℃，时间为60 min，活性炭用量3 mg，pH 3.70；高岭土的最佳脱色条件为：温度45℃，时间为90 min，高岭土用量3 mg，pH 3.70；过氧化氢的最佳脱色条件为：温度50℃，时间5 h，过氧化氢用量为0.15 ml。由于色素会对多糖的提取造成一定的影响，而在活性炭、高岭土、过氧化氢的处理下，脱色率均比较高，脱色效果好，其中，活性炭的脱色效果最好。因此，对以后番薯叶进行脱色具有理论上的指导作用。

文章引用

李粉玲,陈兰芳. 番薯叶的脱色研究
Decoloring Research on Sweet Potato Leaf[J]. 有机化学研究, 2016, 04(03): 82-92. http://dx.doi.org/10.12677/JOCR.2016.43012

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