響應面法優(yōu)化無花果多糖的提取條件研究

李 靜，操慶國，凡軍民，韓艷麗

(江蘇農林職業(yè)技術學院,江蘇 句容 212400)

響應面法優(yōu)化無花果多糖的提取條件研究

李 靜，操慶國，凡軍民，韓艷麗

(江蘇農林職業(yè)技術學院,江蘇 句容 212400)

為了確定無花果多糖的最佳提取條件，在單因素試驗基礎上，采用響應面分析法研究各因素對無花果多糖提取率的影響。建立模型，得出各因素對多糖提取率的影響次序為：提取溫度gt;提取時間gt;液料比gt;pH；最佳提取條件為：提取時間43 min、pH值8.1、液料比18 mL/g、提取溫度81 ℃，多糖的實際提取率為10.45%。結果表明：響應面法對無花果多糖的提取條件優(yōu)化合理可行。

無花果多糖；提?。豁憫娣?/p>

無花果為?？崎艑俚闹参餄{果類，作為一種傳統的藥食同源的天然保健果品，已有幾百年的食用歷史，成熟無花果的可溶性固形物含量高達24%[1]?，F代研究發(fā)現，多糖是無花果中的重要活性成分[2]，具備免疫調節(jié)、抗腫瘤、調節(jié)血糖、抗菌、抗?jié)?、降血脂和抗氧化功效[3-8]。作為一種高效的活性成分，對其提取條件的優(yōu)化具有重要意義。本文通過響應面分析法研究無花果水溶性多糖的最優(yōu)提取條件，為進一步開發(fā)利用無花果資源提供依據。

1 材料與方法

1.1器材與試劑

原材料：無花果果干(市售)。

主要試劑：無水乙醇、苯酚、濃硫酸、3，5-二硝基水楊酸、葡萄糖、酒石酸鉀鈉等，均為分析純。

主要儀器：DL-5C低速離心機(由上海安亭科學儀器廠生產)；HWS-24恒溫水浴鍋(由上海一恒科技有限公司生產)；DHG-9143BS-Ⅲ電熱恒溫鼓風干燥箱(由上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司生產)；梅特勒me204e電子天平[由梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司生產]；QE-500搖擺式萬能高速粉碎機(由浙江屹立工貿有限公司生產)；T6新悅紫外-可見分光光度計(由北京普析通用儀器有限責任公司生產)。

1.2試驗方法

1.2.1 無花果多糖的提取 將無花果放于干燥箱干燥，用粉碎機粉碎至粉末狀，篩子過篩3次，取過篩后的無花果粉末10 g，加水并調節(jié)至一定的pH值，置于一定溫度水浴中浸提、每隔30 min攪拌1 min，浸提結束，冷卻，離心，得上清液進行濃縮，并加水定容。分別測定總糖、單糖的含量，計算無花果多糖提取率。

1.2.2 無花果多糖的測定及提取率計算 多糖提取率/%=(總糖-還原糖)×提取液體積/無花果總質量×100%。

總糖的測定采用苯酚-硫酸法[9]，還原糖測定采用DNS法[9]。

1.2.3 單因素試驗設計 分別對無花果提取過程中的提取時間、pH值、液料比、提取溫度進行單因素試驗設計，各因素設計5個水平，試驗設計見表1。

表1 試驗因素水平表

1.2.4 響應面試驗設計 在單因素試驗基礎上，設計了4因素3水平響應面試驗，其因素水平編碼見表2。

表2 響應面因素水平編碼

2 結果與分析

2.1無花果多糖提取單因素試驗結果

2.1.1 提取時間對水溶性多糖提取率的影響 取10 g無花果粉末5份，各加水150 mL，調整pH值為7.0，分別置于80 ℃下水浴提取20、40、60、80、100 min，離心，上清液濃縮并定容，測定多糖提取率。

由圖1可知，提取率在40 min時達到最大值，延長浸提時間，提取率緩慢下降，可能是由于浸提時間過長對水溶性多糖造成損失。因此，選取提取時間為40 min。

2.1.2 pH值對水溶性多糖提取率的影響 取10 g無花果粉末5份，各加水150 mL，分別調整pH值為6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，置于80 ℃下水浴提取40 min，離心，上清液濃縮定容，測定多糖提取率。

從圖2可以看出，隨著pH值的升高，水溶性多糖的提取率先升高再下降，這可能是由于無花果中的酸性多糖的含量較高，在酸性和堿性較強時多糖發(fā)生水解，而在弱堿性條件下，更利于多糖提取。當pH值為8.0時，水溶性多糖的提取率達到最大值，所以選擇pH值為8.0。

圖1 提取時間對無花果水溶性多糖提取率的影響

圖2 pH值對無花果水溶性多糖提取率的影響

2.1.3 液料比對多糖提取率的影響 取10 g無花果粉末5份，分別加水50、100、150、200、250 mL，調整pH值為8.0，置于80 ℃下水浴提取40 min，離心，上清液濃縮并定容，測定多糖提取率。

由圖3可知，隨著液料比增加，無花果多糖提取率呈上升趨勢，從液料比5 mL/g到15 mL/g時，多糖提取率顯著增加，主要是因為液料比過低，無花果粉末無法完全溶于溶劑中，不利于多糖提??；液料比在15 mL/g以上時，多糖提取率增大緩慢，考慮多糖提取后續(xù)工序中需要進行濃縮，故選擇液料比為15 mL/g。

圖3 料液比對無花果水溶性多糖提取率的影響

2.1.4 提取溫度對多糖提取率的影響 取10 g無花果粉末5份，加水150 mL，調整pH值為8.0，分別置于60、70、80、90、100 ℃水浴下提取40 min，離心，上清液濃縮并定容，測定多糖提取率。

由圖4可知，隨著提取溫度的逐漸升高，無花果多糖的提取率先升高后有所降低，當溫度升到80 ℃時多糖的提取率達到最大值，這主要是由于在一定的范圍內隨浸提溫度的升高，有利于水溶性多糖的溶出，低于此溫度范圍提取效果就不是很明顯，且溫度過高易造成多糖降解、淀粉糊化等，因此選擇提取溫度為80 ℃。

圖4 提取溫度對無花果水溶性多糖提取率的影響

2.2響應面試驗結果

2.2.1 建立模型方程與顯著性檢驗 按照1.2.4響應面試驗設計方法進行試驗分析，試驗設計與結果見表3。

表3 響應面分析試驗設計與結果

對表3中的各因素X與無花果多糖提取率Y進行模型擬合，回歸方程(編碼)為：

Y=10.79+0.05X1-0.012X2+0.12X3+0.56X4+0.057X1X2+0.2X1X3+0.16X1X4+0.17X2X3-0.23X2X4+0.035X3X4-0.3X12-0.16X22-0.19X32-2.82X42

對回歸模型進行顯著性檢驗，結果見表4。

表4 回歸模型方差分析表

2.2.2 響應面分析與提取工藝優(yōu)化 對各因素交互作用進行模型的響應面分析，具體見圖5～圖10。

通過圖5～圖10可對提取過程中因素的相互作用及對無花果多糖提取率的影響進行分析與評價，從而確定無花果多糖提取的最佳條件。從圖5可以看出：與X2方向比較，X1效應面曲線較陡，X1等高線的密度顯著高于沿X2移動的密度，說明提取時間(X1)對提取率的影響顯著高于pH(X2)。圖6表明：X1等高線的密度高于沿X3移動的密度，說明提取時間(X1)對提取率的影響高于液料比(X3)。圖7表明：與X1方向比較，X4效應面曲線較陡，X4等高線的密度顯著高于沿X1移動的密度，說明提取溫度(X4)對提取率的影響顯著高于提取時間(X1)。圖8表明：與X2方向比較，X3效應面曲線較陡，X3等高線的密度高于沿X2移動的密度，說明液料比(X3)對提取率的影響高于pH(X2)。圖9表明：與X2方向比較，X4效應面曲線較陡，X4等高線的密度顯著高于沿X2移動的密度，說明提取溫度(X4)對提取率的影響顯著高于pH(X2)。圖10表明：與X3方向比較，X4效應面曲線較陡，X4等高線的密度顯著高于沿X3移動的密度，說明提取溫度(X4)對提取率的影響顯著高于液料比(X3)。

綜上所述，提取過程中各因素對無花果多糖提取率的影響次序為：提取溫度gt;提取時間gt;液料比gt;pH。經模型分析，在響應值Y處于最大值時，得到與其對應的最佳提取條件為：提取時間43.38 min、pH值8.14、液料比18.02 mL/g、提取溫度81.01 ℃，獲得無花果多糖提取率預測值為10.90%。

圖5 提取時間和pH值對多糖提取率影響

圖6 提取時間和液料比對多糖提取率影響

2.2.3 模型驗證 為了檢驗響應面法的可行性，以回歸模型所得最佳提取條件進行驗證試驗。考慮到實際操作情況，以提取時間43 min、pH值8.1、液料比18 mL/g、提取溫度81 ℃進行驗證。3次平行得到的實際提取率均值為10.45%，與理論值相差0.45%。因此，該響應面法優(yōu)化得到的多糖提取條件合理有效。

圖7 提取時間和提取溫度對多糖提取率影響

圖8 pH值和液料比對多糖提取率影響的響應面

圖9 pH值和提取溫度對多糖提取率影響

3 結論

(1)在單因素試驗基礎上，應用響應面法優(yōu)化無花果多糖提取條件，建立模型。結果表明：提取時間和液料比、提取時間和提取溫度、pH值和液料比、pH值和提取溫度對多糖提取率有顯著的交互作用。各因素對多糖提取率的影響次序為：提取溫度gt;提取時間gt;液料比gt;pH，回歸方程模型擬合程度良好，可以分析和預測無花果多糖的提取率。

(2)回歸分析和驗證試驗結果表明：該響應面法優(yōu)化得到的多糖提取條件合理有效，最佳條件為：提取時間43 min、pH值8.1、液料比18 mL/g、提取溫度81 ℃，多糖的實際提取率為10.45%。

[1] 邱松山，周天，姜翠翠.無花果粗多糖提取工藝及抗氧化活性研究[J].食品與機械，2011，27(1)：40-42.

[2] 王振斌，馬海樂，王超.無花果多糖提取技術研究[J].食品科學，2006，27(2)：174-177.

[3] Robert V, Mateja C, Franci S. Phenolic acids and flavonoids of fig fruit(FicuscaricaL.)in the northern mediterranean region[J]. Food Chemistry, 2008, 16(1): 153-157.

[4] 吳亞林，黃靜，潘遠江.無花果多糖的分離、純化和鑒定[J].浙江大學學報：理學版，2004，31(2)：177-179.

[5] 汪開毓,陳霞,黃錦爐,等.無花果多糖對鯽魚非特異性免疫功能的影響[J].水生生物學報,2011,35(4):630-637.

[6] You C R, Kim H R, Yoon C H, et al. Macrophage activation syndrome in juvenile rheumatoid arthritis successfully treated with cyclosporine A: a case report[J]. Journal of Korean Medical Science, 2006, 21(6): 1124-1127.

[7] 戴偉娟，司端運，王紹紅，等.無花果多糖對荷瘤小鼠免疫功能的影響[J].時珍國醫(yī)國藥，2001，12(12):1059-1060.

[8] 王力男，王勤，苗明三.無花果多糖對環(huán)磷酰胺致免疫抑制小鼠免疫功能的影響[J].中醫(yī)學報，2010，25(149):676-678.

[9] 張惟杰.糠復合物生化研究技術[M].第2版.杭州：浙江大學出版社，1999:10-12.

(責任編輯：曾小軍)

OptimizationofConditionsforExtractionofPolysaccharidefromFicuscaricabyUsingResponseSurfaceMethodology

LI Jing, CAO Qing-guo, FAN Jun-min, HAN Yan-li

(Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry, Jurong 212400, China)

In order to ascertain the optimum conditions for the extraction of polysaccharide fromFicuscaricaL., we used single-factor experiments and response surface methodology to research the influences of various factors on the extraction rate of polysaccharide fromF.carica. According to the built model, the influences of various factors on the extraction rate of polysaccharide showed the following order: extraction temperature gt; extraction time gt; liquid-material ratio gt; pH-value. The optimum extraction conditions were obtained as follows: extraction time 43 min, pH-value 8.1, liquid-material ratio 18 mL/g, extraction temperature 81 ℃. Under these optimum conditions, the actual extraction rate of polysaccharide was 10.45%. The results indicated that the response surface methodology was reasonable and feasible for the optimization of extraction conditions of polysaccharide fromF.carica.

Ficuscaricapolysaccharide; Extraction; Response surface methodology

S663.3

A

1001-8581(2017)12-0093-05

2017-08-17

2015年江蘇省高等學校大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目(201513103001Y)。

李靜(1983─)，女，江蘇徐州人，講師，碩士，主要從事食品安全控制技術的研究工作。