響應面法優(yōu)化超聲輔助提取魚腥草多糖的工藝

姚秋萍++羅明高++潘大托

摘要：利用響應面法超聲輔助對魚腥草多糖的提取工藝進行優(yōu)化。以超聲時間、超聲功率、液料比為影響因素，在單因素試驗基礎上，根據(jù)Box-Benhnken 中心組合試驗設計原理采用3因素3水平試驗設計，以多糖提取率為響應值進行響應面分析。結(jié)果表明：魚腥草多糖超聲提取的最佳工藝條件為：超聲時間為50 min、功率606 W、液料比 42.5 mL ∶1 g，多糖提取率驗證值為16.31%，與預測值16.372%的相對誤差為0.32%。響應面法優(yōu)化超聲提取條件準確可靠、提取率較高，適合于魚腥草多糖的提取。

關(guān)鍵詞：魚腥草；多糖；超聲提?。豁憫娣?/p>

中圖分類號： R284.2文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0252-03

收稿日期：2013-12-16

基金項目：貴州省自然科學基金（編號：黔科合J字[2010]2263號）；貴州民族大學引進人才科研項目。

作者簡介：姚秋萍（1978—），女，陜西渭南人，博士，副教授，從事食品化學研究。E-mail：wonderyqp@aliyun.com。魚腥草為三白草科（Saururaceae）蕺菜屬植物蕺菜（Houttuyniacordata Thunb.）的新鮮地上、地下部分以及干燥花期地上植株，具有清熱解毒、消癰排膿、利尿通淋的功效[1]。魚腥草既是一種傳統(tǒng)的中藥材，又是特味野菜，極具開發(fā)潛力，臨床上用于治療肺炎、上呼吸道感染、流感、肝炎等疾病，被推薦為抗嚴重急性呼吸綜合征（SARS） 的8種中藥之一以及抗禽流感的3種中藥之一[2-3]。近年來，魚腥草中很多天然活性成分得到開發(fā)利用，多糖是魚腥草的主要有效成分之一。研究表明，魚腥草多糖具有抗腫瘤、抗衰老、抗氧化、抑菌等作用[4-8]。目前，魚腥草多糖的提取多采用熱水提取工藝，采用超聲法提取的報道較少[9-11]。本研究以魚腥草地下部分為原料，采用超聲波、水溶醇沉法提取魚腥草多糖，通過單因素試驗確定魚腥草多糖提取的最佳超聲功率、時間、液料比，并通過響應面分析確定魚腥草多糖提取的最優(yōu)工藝，以期為魚腥草的進一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

將魚腥草在40 ℃下進行熱風干燥，粉碎，過60目篩，密封好后置于4 ℃冰箱中保存。無水乙醇、丙酮、乙醚、濃硫酸、苯酚、葡萄糖、3，5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、丙三醇等均為分析純。

1.2主要儀器

DTY-ZBJ-15A型臺式全自動制冰機（北京天佑科技發(fā)展有限公司），RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠），SHZ-Ⅲ型循環(huán)水式真空泵（上海亞榮生化儀器廠），101-1 型電熱鼓風干燥箱（北京科偉永興儀器有限公司），756PC型紫外分光光度計（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）。

1.3方法

1.3.1總糖、還原糖含量測定采用苯酚-硫酸法[12]測定魚腥草中總糖含量，采用DNS法[13]測定魚腥草中還原糖含量。魚腥草多糖含量、多糖得率計算公式如下。

多糖含量=總糖含量-還原糖含量；（1）

多糖得率=多糖含量/魚腥草干粉質(zhì)量×100%。（2）

1.3.2魚腥草多糖的超聲波提取方法稱取一定質(zhì)量的魚腥草干粉，按一定液料比加入去離子水，在冰水浴中超聲提取一定時間，離心，取上清液測定魚腥草總糖、還原糖含量。

1.3.3魚腥草多糖樣品的制備按照“1.3.2”節(jié)的方法，將沉淀物加蒸餾水再超聲提取1次，離心，合并2次上清液，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮至一定體積，加入3倍體積的95%乙醇，放入4 ℃冰箱中靜置12 h。離心，沉淀加入適量的蒸餾水溶解，濾除不溶物，上清液加入3倍體積的95%乙醇，4 ℃冰箱中靜置過夜，離心，沉淀用無水乙醇、丙酮、乙醚依次洗滌，干燥后即得魚腥草多糖粗提物。

1.3.4單因素試驗優(yōu)化魚腥草多糖超聲波法提取采用單因素試驗方法考察超聲波提取時間、超聲波功率、液料比3個因素對魚腥草多糖得率的影響。

1.3.5中心組合試驗設計在單因素試驗基礎上，進行3因素3水平Box-Benhnken中心組合試驗設計，采用響應面法對試驗結(jié)果進行分析，優(yōu)化魚腥草多糖超聲波法提取條件。

2結(jié)果與分析

2.1魚腥草總糖、還原糖標準曲線

采用苯酚-硫酸法測定總糖含量，以葡萄糖含量為橫坐標，吸光度為縱坐標制作標準曲線，得回歸方程：y=2.555 6x-0005 7，r=0.999 0 。采用DNS法測定還原糖含量，以葡萄糖含量為橫坐標，吸光度為縱坐標制作標準曲線，得回歸方程：y=0.758 5x-0.031，r=0.998。

2.2單因素試驗優(yōu)化魚腥草多糖超聲波提取條件

2.2.1超聲波提取時間對魚腥草多糖提取率的影響魚腥草干粉在液料比為30 mL ∶1 g、提取功率為400 W的條件下，在冰水浴中分別超聲波提取10、20、30、40、50、60、70 min，測定魚腥草多糖提取率。由圖1可以看出，超聲時間50 min時，魚腥草多糖的提取率最大。超聲時間低于50 min時，多糖提取率隨時間的增加而增大，超聲時間大于50 min時魚腥草多糖得率稍有下降，這可能是由于超聲時間過長導致多糖結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而導致多糖得率降低。

2.2.2超聲波功率對魚腥草多糖提取率的影響魚腥草干粉在液料比為30 mL ∶1 g，超聲波功率分別為180、270、360、450、540、630、720 W條件下，在冰水浴中超聲波提取50 min后，測定魚腥草多糖提取率。由圖2可以看出，超聲功率為540 W時，魚腥草多糖提取率最大，由于功率在540～720 W之間多糖得率變化不大，因此選擇超聲波功率為540 W進行下一步試驗。

2.2.3液料比對魚腥草多糖提取率的影響魚腥草干粉在功率為540 W，液料比（mL ∶g）分別為10 ∶1、20 ∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1、60 ∶1條件下，冰水浴中超聲提取50 min，測定魚腥草多糖的提取率。從圖3可以看出，當液料比為 40 mL ∶1 g 時，多糖提取率最大。因此，選擇液料比為 40 mL ∶1 g 進行下一步試驗。

2.3魚腥草多糖超聲提取響應面優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗基礎上，以超聲時間、功率、液料比作為自變量，進行3因素3水平Box-Benhnken的中心組合試驗設計（表1）。

為了驗證模型預測的可行性，在最佳提取條件下提取魚腥草多糖，進行3 次平行驗證試驗，3次平行試驗得到魚腥草多糖實際平均提取率為16.31%，與理論預測值相比相對誤差為0.32 %，預測值與試驗值吻合得很好。因此，采用響應面法對魚腥草多糖超聲提取條件進行優(yōu)化是可行的。

3結(jié)論與討論

本研究在單因素試驗基礎上，采用響應面分析法優(yōu)化了超聲提取魚腥草多糖工藝，建立了回歸模型。在各因素水平

范圍內(nèi)，超聲提取對魚腥草多糖提取率的影響順序為：液料比>超聲功率>超聲時間。魚腥草多糖超聲提取的最佳工藝條件為：超聲時間為50 min、功率606 W、液料比42.5 mL ∶1 g，多糖提取率驗證值為16.31%，與預測值16.372%的相對誤差為0.32%。響應面法優(yōu)化超聲提取條件準確可靠、 提取率

較高，適合于魚腥草多糖的提取。

參考文獻：

[1]中華人民共和國藥典委員會. 中華人民共和國藥典[M]. 北京：人民衛(wèi)生出版社，1957：155.

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[12]劉軍海，黃寶旭，蔣德超. 響應面分析法優(yōu)化艾葉多糖提取工藝研究[J]. 食品科學，2009，30（2）：114-118.

[13]張維杰. 糖復合物生化研究技術(shù)[M]. 杭州：浙江大學出版社，1994：13-16.

2.2.3液料比對魚腥草多糖提取率的影響魚腥草干粉在功率為540 W，液料比（mL ∶g）分別為10 ∶1、20 ∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1、60 ∶1條件下，冰水浴中超聲提取50 min，測定魚腥草多糖的提取率。從圖3可以看出，當液料比為 40 mL ∶1 g 時，多糖提取率最大。因此，選擇液料比為 40 mL ∶1 g 進行下一步試驗。

2.3魚腥草多糖超聲提取響應面優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗基礎上，以超聲時間、功率、液料比作為自變量，進行3因素3水平Box-Benhnken的中心組合試驗設計（表1）。

為了驗證模型預測的可行性，在最佳提取條件下提取魚腥草多糖，進行3 次平行驗證試驗，3次平行試驗得到魚腥草多糖實際平均提取率為16.31%，與理論預測值相比相對誤差為0.32 %，預測值與試驗值吻合得很好。因此，采用響應面法對魚腥草多糖超聲提取條件進行優(yōu)化是可行的。

3結(jié)論與討論

本研究在單因素試驗基礎上，采用響應面分析法優(yōu)化了超聲提取魚腥草多糖工藝，建立了回歸模型。在各因素水平

范圍內(nèi)，超聲提取對魚腥草多糖提取率的影響順序為：液料比>超聲功率>超聲時間。魚腥草多糖超聲提取的最佳工藝條件為：超聲時間為50 min、功率606 W、液料比42.5 mL ∶1 g，多糖提取率驗證值為16.31%，與預測值16.372%的相對誤差為0.32%。響應面法優(yōu)化超聲提取條件準確可靠、 提取率

較高，適合于魚腥草多糖的提取。

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2.2.3液料比對魚腥草多糖提取率的影響魚腥草干粉在功率為540 W，液料比（mL ∶g）分別為10 ∶1、20 ∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1、60 ∶1條件下，冰水浴中超聲提取50 min，測定魚腥草多糖的提取率。從圖3可以看出，當液料比為 40 mL ∶1 g 時，多糖提取率最大。因此，選擇液料比為 40 mL ∶1 g 進行下一步試驗。

2.3魚腥草多糖超聲提取響應面優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗基礎上，以超聲時間、功率、液料比作為自變量，進行3因素3水平Box-Benhnken的中心組合試驗設計（表1）。

為了驗證模型預測的可行性，在最佳提取條件下提取魚腥草多糖，進行3 次平行驗證試驗，3次平行試驗得到魚腥草多糖實際平均提取率為16.31%，與理論預測值相比相對誤差為0.32 %，預測值與試驗值吻合得很好。因此，采用響應面法對魚腥草多糖超聲提取條件進行優(yōu)化是可行的。

3結(jié)論與討論

本研究在單因素試驗基礎上，采用響應面分析法優(yōu)化了超聲提取魚腥草多糖工藝，建立了回歸模型。在各因素水平

范圍內(nèi)，超聲提取對魚腥草多糖提取率的影響順序為：液料比>超聲功率>超聲時間。魚腥草多糖超聲提取的最佳工藝條件為：超聲時間為50 min、功率606 W、液料比42.5 mL ∶1 g，多糖提取率驗證值為16.31%，與預測值16.372%的相對誤差為0.32%。響應面法優(yōu)化超聲提取條件準確可靠、 提取率

較高，適合于魚腥草多糖的提取。

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