響應(yīng)面法優(yōu)化大豆多酚提取工藝的研究

張彩鳳

（衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 河北 衡水 053000）

大豆中含有非常豐富的多酚物質(zhì)，該物質(zhì)具有清除人體自由基的作用，還可以抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的進(jìn)行，屬于一種潛在的高效抗氧化劑。此外，多酚還具有助消化、利尿、降血壓、抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)及預(yù)防心血管疾病等功能。對(duì)大豆多酚提取工藝進(jìn)行高效優(yōu)化研究，為以后食品和醫(yī)療行業(yè)中多酚的應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。

1 單因素試驗(yàn)

1.1 材料與方法。將大豆粉碎，添加復(fù)合酶輔助(纖維素酶與果膠酶質(zhì)量比為1∶1)，采用Folin-Ciocalteu法測(cè)定大豆細(xì)顆粒中的多酚提取量。

1.1.1 復(fù)合酶添加量對(duì)大豆多酚提取量的影響試驗(yàn)。固定水浴溫度為40℃，液料比為100∶1(ml/g)，研究復(fù)合酶添加量(0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%)對(duì)大豆多酚提取量的影響。

1.1.2 液料比對(duì)大豆多酚提取量的影響試驗(yàn)。固定復(fù)合酶添加量為0.7%，水浴溫度為40℃，研究液料比60∶1(ml/g)、70∶1(ml/g)、80∶1(ml/g)、90∶1(ml/g)、100∶1(ml/g)、110∶1(ml/g)、120∶1(ml/g)對(duì)大豆多酚提取量的影響。

1.1.3 溫度對(duì)大豆多酚提取量的影響。固定液料比 為 100∶1(ml/g)，復(fù)合酶添加量為0.7%，研究水浴溫度(20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)對(duì)大豆多酚提取量的影響。

1.2 結(jié)果與分析

1.2.1 復(fù)合酶添加量對(duì)大豆多酚提取量的影響。從圖1可以看出，當(dāng)復(fù)合酶添加量為0.9%時(shí)，大豆多酚提取量最高，為22.48 mg GAE/g。纖維素酶和果膠酶具有協(xié)同作用，適當(dāng)添加復(fù)合酶能提高大豆的利用率，有利于促進(jìn)多酚成分的浸出和擴(kuò)散。

圖1 復(fù)合酶添加量對(duì)大豆多酚提取量的影響

1.2.2 液料比對(duì)大豆多酚提取量的影響。從圖2可以看出，當(dāng)液料比為100∶1(ml/g)時(shí)，多酚提取量最大，維持在23.23mg GAE/g左右。當(dāng)液料比再增加時(shí)，提取量基本不變。

圖2 液料比對(duì)大豆多酚提取量的影響

1.2.3 溫度對(duì)大豆多酚提取量的影響。從圖3中看出，隨著溫度的變化，大豆多酚的提取量也在變化，當(dāng)溫度為40℃時(shí)，多酚提取量最高，為22.68 mg-GAE/g。溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致多酚物質(zhì)變性。

圖3 溫度對(duì)大豆多酚提取量的影響

2 響應(yīng)面優(yōu)化多酚提取工藝試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法。以液料比A、復(fù)合酶濃度B、溫度C為自變量，以大豆多酚提取量作為響應(yīng)值進(jìn)行分析，得到響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果，試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表1。運(yùn)用Design Expert8.0.6軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)水平因素表

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

2.2 結(jié)果與分析。通過(guò)比較響應(yīng)值的大小，觀察響應(yīng)面所呈現(xiàn)的3D曲面圖以及等高線的稀疏程度情況，可以直觀的判斷A、B、C三因素之間的交互作用對(duì)大豆多酚提取量的影響。由圖4、圖5、圖6的3個(gè)響應(yīng)面3D圖和圖7、圖8、圖9等高線中可以看出，大豆多酚提取量存在最大值，并且預(yù)測(cè)值都在試驗(yàn)范圍內(nèi)。說(shuō)明此試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢詫?duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，且能有效的反映出溫度、復(fù)合酶添加量以及液料比對(duì)結(jié)果的影響。因素A和C對(duì)結(jié)果的影響顯著(P＜0.05)，B的影響不顯著。

圖4 液料比與復(fù)合酶添加量3D圖

圖5 液料比與溫度3D圖

圖6 復(fù)合酶添加量與溫度3D圖

圖7 液料比與復(fù)合酶添加量等高線圖

圖8 液料比與溫度等高線圖

圖9 復(fù)合酶添加量與溫度等高線圖

3 回歸模型驗(yàn)證

用Design Expert軟件對(duì)回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證得出，在最優(yōu)條件下大豆多酚提取量的理論值為24.80 mg GAE/g，其驗(yàn)證結(jié)果為24.73 mg GAE/g，與理論值相近，說(shuō)明該模型有實(shí)際意義，能有效預(yù)測(cè)大豆多酚的最佳提取工藝為液料比101.38∶1(ml/g)、復(fù)合酶添加量0.9%、溫度38.44℃。

多酚物質(zhì)的功效好，化學(xué)穩(wěn)定性差，生物利用度低，且含量也相對(duì)較低，因而對(duì)其提取工藝進(jìn)行深度研究，提高多酚的提取效率，在食品和醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。