鐵皮石斛多糖提取工藝優(yōu)化及對果蠅抗氧化能力的影響

邱現(xiàn)創(chuàng)，趙 寧，李 晨，王景雪*

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

鐵皮石斛多糖提取工藝優(yōu)化及對果蠅抗氧化能力的影響

邱現(xiàn)創(chuàng)，趙 寧，李 晨，王景雪*

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

在低超聲波功率250 W條件下，利用響應面法優(yōu)化鐵皮石斛多糖提取工藝。根據(jù)Box-Behnken設計原理對提取溫度、液料比、超聲波處理時間進行中心組合試驗，結(jié)果表明最佳提取條件為提取溫度41.74 ℃、液料比50.26∶1（mL/g）、超聲波處理時間28.65 min，此條件下鐵皮石斛多糖得率為25.39%。比文獻報道傳統(tǒng)熱水浸提最佳條件下多糖得率提高了18%，提取時間為傳統(tǒng)熱水浸提的1/4，且超聲波輔助法并沒有造成多糖清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基能力、清除羥自由基能力的降低。利用不同劑量鐵皮石斛多糖喂食果蠅，結(jié)果表明中劑量組為最佳劑量組，雄果蠅超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）活力提高了30%，丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量降低了46%；雌果蠅CAT活力提高了60%，SOD活力提高了6%，MDA含量降低了20%，雌、雄果蠅的平均最高壽命提高了20%。

鐵皮石斛；多糖；超聲波；響應面優(yōu)化；抗氧化；果蠅

鐵皮石斛（Dendrobium officinale）是一種蘭科植物，主要分布于我國的浙江、云南、廣西、安徽等地，因其對生長環(huán)境要求苛刻，在自然條件下產(chǎn)量較小，但其具有較高的藥用價值，因而具有“藥中黃金”、“救命仙草”的美譽?！吨腥A人民共和國藥典》中記載鐵皮石斛具有益胃生津、滋陰清熱的功能[1]。

鐵皮石斛多糖是鐵皮石斛中的主要成分。多糖具有抗衰老[2]、保肝[3]、降血糖[4]、清肺[5]、抗疲勞[6]等作用。傳統(tǒng)的熱水浸提多糖存在得率低、周期長、耗能高等缺點[7]。雖然運用超聲波、微波、酶輔助方法等提取多糖[8-10]使多糖得率得到了提高，但是有研究報道當超聲波功率在300～500 W時多糖結(jié)構(gòu)就會受到一定程度的破壞[11-14]，不利于保持多糖的天然活性。本實驗采用了低功率超聲波輔助、低溫提取鐵皮石斛多糖，有效地保護多糖的天然活性，通過對提取工藝的優(yōu)化，縮短提取周期，提高了多糖得率。

自由基是生命活動中生化反應中的中間代謝產(chǎn)物，正常情況下具有調(diào)節(jié)信號傳遞[15]、細胞生長、提高機體免疫[16]的作用，生物體的衰老、環(huán)境的污染、長期電離輻射[17]等會造成自由基動態(tài)異常，導致生物體內(nèi)的大分子物質(zhì)受到損傷，誘發(fā)各種疾病、加速機體衰老[18-19]。多糖具有抗氧化的功效，能夠提高抗氧化酶的活力[20]，有效清除生物體內(nèi)的自由基[21]，具有較好的保健作用。本實驗對石斛多糖進行了體外和體內(nèi)抗氧化性研究，旨在為鐵皮石斛的進一步開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄糖、濃硫酸（分析純） 天津市風船化學試劑科技有限公司；苯酚（分析純） 天津市凱通化學試劑有限公司；氯化鈉（分析純） 天津市天力化學試劑有限公司；95%雙脫醛乙醇（食品級） 蘇州金醇化工有限公司；玉米粉、酵母粉 安琪酵母股份有限公司；解剖盤、總超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）試劑盒、丙二醛（malondialdehyde，MDA）試劑盒、過氧化氫酶（catalase，CAT）試劑盒、微量蛋白試劑盒南京建成生物工程研究所；鐵皮石斛（產(chǎn)地云南）；黑腹果蠅由本實驗室飼養(yǎng)。

1.2 儀器與設備

ML-800高速多功能粉碎機 永康市天祺盛世工貿(mào)有限公司；ESJ50-5B電子天平 上海奔普儀器科技有限公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；HC-2066離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；TU1810紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；KQ2200E型超聲波清洗機 昆山市超聲有限公司；SHB-III循環(huán)水式真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；SpectraMax M5多功能酶標儀、GZX-9076MBE型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；DK-8D電熱恒溫水槽 上海精宏實驗設備有限公司；UV-2550紫外分光光度計 日本Shimadzu公司。

1.3 方法

1.3.1 鐵皮石斛多糖的提取工藝流程

鐵皮石斛鮮條→烘干粉碎→按照預設液料比加入去離子水→按照預設的溫度和時間超聲波處理2 次→離心取上清液（4 000 r/min離心15 min）→加入4 倍體積95%乙醇溶液4 ℃沉淀12 h→離心（4 000 r/min離心20 min）棄上清液→80%乙醇溶液洗滌沉淀2 次→溶解沉淀定容→多糖脫色素→多糖脫蛋白→測定多糖含量→測定多糖的抗氧化性

1.3.2 標準曲線的繪制

采用硫酸-苯酚法測定多糖的含量[1]，將葡萄糖標準品烘至質(zhì)量恒定，配制成0.9 mg/mL溶液，稀釋10 倍獲得90 μg/mL葡萄糖溶液。準確量取葡萄糖標準液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，分別置于10 mL具塞試管中，各補水至1.0 mL，加入5%苯酚溶液（現(xiàn)配現(xiàn)用），搖勻，再加入5 mL濃硫酸，搖勻，90 ℃水浴加熱20 min，取出，冰浴冷卻5 min，在488 nm波長處測定溶液吸光度，以多糖濃度為縱坐標，溶液吸光度為橫坐標，繪制葡萄糖溶液標準曲線。曲線方程為Y=96.915X-5.079 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.999?？瞻讓φ战M用蒸餾水進行上述操作處理。

1.3.3 鐵皮石斛多糖含量的測定

準確稱取鐵皮石斛粉末0.3 g，按照不同液料比加入蒸餾水，250 W超聲波輔助提取2次，將2 次提取液合并定容至100 mL容量瓶中，搖勻，準確量取2 mL提取液于10 mL離心管中，精密加入95%乙醇溶液8 mL，搖勻，4 ℃冷藏12 h，取出，4 000 r/min離心20 min，棄上清液留沉淀，沉淀用80%乙醇溶液洗滌2 次，加入20 mL去離子水溶解沉淀，然后將溶液定容至50 mL容量瓶中，搖勻。精密量取1 mL上述多糖溶液，置15 mL具塞試管中按照1.3.2節(jié)中方法測定吸光度，鐵皮石斛多糖得率[22]的計算見公式（1）。

1.3.4 鐵皮石斛多糖提取的單因素試驗

準確稱取0.3 g鐵皮石斛粉末至20 mL試管中，以去離子水為提取劑，在低功率超聲波250 W、液料比40∶1（mL/g）、超聲波處理時間30 min 條件下，分別在30、40、50、60、70 ℃提取多糖，考察提取溫度對多糖得率的影響；在提取溫度40 ℃、超聲波處理時間30 min的條件下，分別在液料比20∶1、30∶1、40∶1、50∶1、60∶1（mL/g）的條件下考察液料比對鐵皮石斛多糖得率的影響；在提取溫度40 ℃、液料比40∶1（mL/g）的條件下，分別用超聲波處理10、20、30、40、50 min，考察超聲波處理時間對鐵皮石斛多糖得率的影響。

1.3.5 響應面優(yōu)化鐵皮石斛多糖提取工藝

在單因素試驗的基礎上，選擇提取溫度、液料比、超聲波處理時間3 個因素[23]，利用Design-Expert 8.0.6軟件設計三因素三水平響應面試驗，響應面因素與水平設計見表1。

表1 響應面試驗設計因素與水平Table 1 Factors and levels used in response surface analysis

1.3.6 鐵皮石斛多糖的純化

1.3.6.1 鐵皮石斛多糖溶液蛋白質(zhì)的去除

利用Sevag法脫蛋白[24]。向鐵皮石斛多糖溶液中加入Sevag試劑（氯仿和正丁醇的體積比為4∶1），多糖溶液和Sevag試劑的體積比為5∶1，磁力攪拌器攪拌40 min，4 000 r/min離心20 min除去蛋白層，重復上述操作，直到蛋白質(zhì)除盡為止。

1.3.6.2 鐵皮石斛多糖溶液脫色素

按照0.2 g/100 mL的量加入活性炭，60 ℃脫色1.5 h，除去鐵皮石斛多糖溶液的色素得到純化的多糖[25]。1.3.7 抗氧化活性的測定

1.3.7.1 羥自由基清除能力

用Fenton反應體系產(chǎn)生?OH，用水楊酸顯色法測定多糖清除羥自由基能力[26]。精密量取1.0 mL不同濃度的鐵皮石斛多糖待測夜，依次加入1.0 mL 2 mmol/L FeSO4溶液，1.0 mL 2 mmol/L H2O2溶液，混勻，室溫反應10 min，然后加入1.0 mL 2 mmol/L水楊酸溶液，混勻，37 ℃恒溫反應30 min?？瞻捉M用蒸餾水代替鐵皮石斛多糖溶液，對照組用蒸餾水代替水楊酸溶液，510 nm波長處測定吸光度（A）。羥自由基清除率計算見公式（2）。

1.3.7.2 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力

精密量取0.8 mL不同濃度的鐵皮石斛多糖待測液，加入0.8 mL 0.2 mmol/L DPPH溶液，混勻，避光反應30 min，在517 nm波長處測定吸光度。空白組用蒸餾水代替鐵皮石斛多糖溶液，對照組用無水乙醇代替DPPH溶液[27]。DPPH自由基清除率計算見公式（3）。

1.3.8 果蠅培養(yǎng)基的配制

基礎培養(yǎng)基的配制參照趙龍[28]優(yōu)化的配方。稱取玉米粉20 g、瓊脂2 g、白砂糖15 g、酵母粉2 g，將玉米粉用120 mL蒸餾水加熱溶解，用少量蒸餾水溶解瓊脂和白砂糖并加熱煮沸使瓊脂充分溶解，將溶解的白砂糖和瓊脂倒入溶解的玉米粉中并補水至200 mL加熱煮沸，待溫度降至50 ℃左右時加入酵母和2 mL丙酸。將配制好的培養(yǎng)基分裝至果蠅管中，每管5 mL。分別按照每100 mL基礎培養(yǎng)基中加入1、0.5、0.25 g鐵皮石斛多糖的劑量設置高、中、低劑量組。

1.3.9 果蠅壽命實驗

取48 h內(nèi)羽化未交配的果蠅，用乙醚麻醉，收集個體大小相近的雌、雄果蠅各360 只，隨機分為空白對照組、鐵皮石斛多糖高劑量組、中劑量組、低劑量組4 組，每組雌、雄各90 只，每組雌、雄各3 支果蠅管，每支果蠅管30 只。在溫度25 ℃、相對濕度30%～50%的環(huán)境中進行培養(yǎng)，每4 d換一次培養(yǎng)基，每天記錄每只果蠅管的死亡個數(shù)（因換培養(yǎng)基以及其他因素造成非正常死亡的不計），直到每組果蠅全部死亡為止[29]。計算每組果蠅的最高壽命（每組最后一只死亡果蠅的壽命）、平均最高壽命（每組最后死亡3 只果蠅壽命的平均值）、半死亡時間。

1.3.10 果蠅SOD、CAT活性及MDA含量的測定

取48 h內(nèi)羽化未交配的果蠅，根據(jù)雌、雄果蠅的外部特征將雌、雄果蠅分開，收集個體大小相近的雌、雄果蠅各360 只，隨機分為空白對照組、鐵皮石斛多糖高劑量組、中劑量組、低劑量組4 組，每組雌、雄各90 只，每組雌雄各3 支果蠅管，每支果蠅管30 只。在溫度25 ℃、相對濕度30%～50%的環(huán)境中進行培養(yǎng)，每4 d換一次培養(yǎng)基，喂養(yǎng)30 d。將果蠅導入含有濕潤濾紙條的果蠅管中，饑餓2 h后，用乙醚將果蠅麻醉，稱質(zhì)量并計數(shù)，按照料液比1∶49（mg/μL）加入0.9%無菌生理鹽水，在冰浴條件下研磨，4 ℃、3 000 r/min離心15 min[25]，取上清液按照試劑盒操作說明分別測定SOD、CAT活性及MDA含量。

1.3.11 果蠅逆重力爬行能力的測定

剛開始人類就在火堆上直接燒烤食物。后來，人類學會用石頭或泥巴做成盆子狀來盛放食物，并放到火上燒烤食物，發(fā)現(xiàn)火燒后的石頭盆子或泥盆子變得堅硬耐用，又開始放水放食物在盆子里煮食物，發(fā)現(xiàn)煮過的食物比燒烤的食物吃起來更美味、更柔軟，肚子也變得更舒服、更好消化，后來人類熟食方式就形成了烤和煮兩種主要方式，人類身體比茹毛飲血時代更健康，壽命也更長了。這一時期被人類學家稱之為“石器時代”。

將喂養(yǎng)30 d的果蠅用乙醚麻醉后，重新導入一個新的果蠅管中，待30 min全部蘇醒后，輕拍果蠅管壁使果蠅全部落入底部，50 s后記錄爬過標記線（距離底部6 cm）的個體數(shù)[30]。逆重力爬行能力的計算見公式（4）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 提取溫度及液料比對鐵皮石斛多糖得率的影響

由圖1A可知，隨著提取溫度的升高鐵皮石斛多糖得率先增高后降低，在70 ℃時最低，40 ℃時鐵皮石斛多糖得率最大，鐵皮石斛多糖得率最高為21.67%。隨著溫度繼續(xù)升高時，多糖得率反而下降，表明石斛多糖中存在熱敏性物質(zhì)，在超聲波輔助提取的條件下溫度升高會使得這些成分易變性降解[10]。由圖1B可知，隨著液料比的增大，溶劑對超聲波能量吸收增多導致鐵皮石斛粉末對超聲波能量吸收減小[31]，導致細胞壁破碎不完全，多糖未能完全溶出，所以鐵皮石斛多糖得率先增加后穩(wěn)定，在液料比50∶1（mL/g）處多糖得率最大為23.42%。

圖1 提取溫度（A）、液料比（B）對鐵皮石斛多糖得率的影響Fig. 1 Effects of extraction temperature (A) and solvent-to-solid ratio (B)on the extraction yield of polysaccharide

2.1.2 超聲波處理時間對鐵皮石斛多糖得率及抗氧化功能的影響

圖2 超聲波處理時間對鐵皮石斛多糖得率（A）、抗氧化能力（B）的影響Fig. 2 Effects of ultrasonic treatment time on the extraction yield (A) and antioxidant activity of polysaccharide (B) from Dendrobium of fi cinale

由圖2A可知，多糖得率隨超聲波處理時間延長先增大后逐漸減小。在30 min時最大，鐵皮石斛多糖得率為20.48%。超聲波處理前期隨著細胞破碎程度的增大，細胞內(nèi)的多糖溶出，多糖得率增加，但超聲波對鐵皮石斛多糖也具有剪切作用，時間過長會破壞多糖的結(jié)構(gòu)，造成多糖得率降低[15]，因此當超聲波處理時間超過30 min后，多糖得率會降低。為驗證超聲波處理時間對多糖抗氧化能力的影響，確定選擇超聲波處理時間的合理性，實驗研究了超聲波處理時間對多糖抗氧化能力的影響，由圖2B可知，鐵皮石斛多糖清除羥自由基能力和清除DPPH自由基能力隨著超聲波處理時間的延長呈遞減趨勢，但衰減趨勢緩慢，可能是超聲波的空化作用和剪切作用破壞了多糖的結(jié)構(gòu)，造成多糖的抗氧化性降低[31]。本實驗選取超聲波處理30 min，在保證鐵皮石斛多糖得率最優(yōu)的情況下，鐵皮石斛多糖的抗氧化性能得到有效的保護，所以此處理時間符合實際生產(chǎn)的需要。

2.2 響應面試驗結(jié)果

2.2.1 回歸模型方差分析

在單因素試驗結(jié)果的基礎上，以提取溫度、超聲波處理時間、液料比3 個因素為自變量，以鐵皮石斛多糖得率為響應值，運用Design-Expert 8.0.6軟件進行三因素三水平的試驗設計，共包括17 組試驗方案，結(jié)果見表2。

表2 鐵皮石斛多糖得率的響應面試驗方案及結(jié)果Table 2 Experimental design and results for response surface analysis

表3 回歸模型的方差分析結(jié)果Table 3 Analysis of variance of regression model

由表3可知，本試驗回歸模型顯著性極高（P＜0.000 1），失擬項不顯著（P=0.165 3），表明該模型可用于鐵皮石斛多糖得率的分析。調(diào)整相關(guān)系數(shù)R2值為0.981 6，說明本試驗模型與實際試驗擬合度高，試驗誤差較小，能夠準確地對鐵皮石斛多糖得率進行分析和預測。從模型方程回歸系數(shù)及其顯著性可知，提取溫度一次項、提取溫度二次項、液料比二次項、超聲波處理時間二次項對鐵皮石斛多糖得率的影響極顯著，超聲波處理時間一次項對鐵皮石斛多糖得率影響顯著，超聲波處理時間與液料比交互項對鐵皮石斛多糖得率影響高度顯著，提取溫度與液料比交互項對鐵皮石斛多糖得率影響顯著[22]。通過方程回歸系數(shù)及其顯著性可知對鐵皮石斛多糖影響因素主次順序依次為提取溫度＞超聲波處理時間＞液料比。

2.2.2 因素交互作用分析

通過Design-Expert 8.0.6軟件作出的響應面及等高線圖可以很好地反映單個因素以及兩個因素之間的相互協(xié)同作用對鐵皮石斛多糖得率的影響，超聲波處理時間與液料比相互作用對鐵皮石斛多糖得率影響極顯著，提取溫度與液料比相互作用對鐵皮石斛多糖得率影響顯著。

圖3 各因素相互作用對鐵皮石斛多糖得率的響應面與等高線圖Fig. 3 Response surface and contour plots showing the interactive effects of factors on the extraction yield of polysaccharide

由圖3可知，圖3a的3D曲面圖坡度大于圖3b中3D曲面圖坡度，圖3a、b中3D曲面圖坡度小于圖3c中3D曲面圖坡度，圖3b中等高線圖幾乎為圓形，所以提取溫度與液料比相互作用對鐵皮石斛多糖提取率影響顯著，提取溫度和超聲波處理時間兩因素相互作用不明顯，液料比與超聲波處理時間相互作用對鐵皮石斛多糖提取率影響極顯著。

2.3 驗證實驗結(jié)果

對實驗模型進行分析得出提取鐵皮石斛多糖的最優(yōu)工藝條件為提取溫度41.74 ℃、液料比50.26∶1（mL/g）、超聲波處理時間28.65 min，考慮到實際實驗操作情況將最佳的實驗條件調(diào)整為提取溫度40 ℃、液料比50∶1（mL/g）、超聲波處理時間30 min，實際測得多糖得率為（25.28±0.26）%，誤差為1.02%，因此本實驗得到的最優(yōu)條件準確可靠，具有一定的參考價值。

2.4 傳統(tǒng)熱水浸提法和超聲波輔助法提取鐵皮石斛多糖得率與清除自由基的能力比較

按照梅威威等[33]優(yōu)化傳統(tǒng)熱水浸提法最佳條件提取鐵皮石斛多糖，并測定該條件下鐵皮石斛多糖得率與清除自由基的能力，與本實驗優(yōu)化最佳提取條件下鐵皮石斛多糖清除羥自由基的能力相比較，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同提取方法提取的鐵皮石斛多糖的得率（A）與清除DPPH自由基（B）、羥自由基（C）的能力Fig. 4 Yield (A) and hydroxyl (B), and DPPH radical(C) scavenging activities of polysaccharide from Dendrobium off i cinale by different extraction methods

由圖4可知，本工藝條件下鐵皮石斛多糖得率比傳統(tǒng)的熱水提取條件下鐵皮石斛多糖得率提高了18%，清除羥自由基能力高于傳統(tǒng)熱水提法，清除DPPH自由基的能力略低于傳統(tǒng)熱水提法，說明低功率的超聲波輔助提取鐵皮石斛多糖基本沒有影響鐵皮石斛多糖抗氧化功能。

2.5 鐵皮石斛多糖對果蠅抗氧化指標及壽命的影響

表4 鐵皮石斛多糖對果蠅的抗氧化指標影響（x±s）Table 4 Effect of Dendrobium of fi cinale polysaccharide on endogenous oxidative stress indicators in Drosophila melanogaster (x s)

表4 鐵皮石斛多糖對果蠅的抗氧化指標影響（x±s）Table 4 Effect of Dendrobium of fi cinale polysaccharide on endogenous oxidative stress indicators in Drosophila melanogaster (x s)

注：♂.雄性果蠅；♀.雌性果蠅。下同。

SOD活力/（U/mg） MDA含量/（U/mg） CAT活力/（U/mg）♂♀♂♀♂♀0.00 33.03±0.60 27.53±1.22 0.71±0.43 2.06±0.58 8.28±0.53 3.54±1.51 0.25 34.63±0.91 28.61±0.64 0.53±0.23 1.84±0.46 8.52±0.52 4.95±1.69 0.50 41.54±0.64**29.37±0.78 0.38±0.13 1.68±0.79 10.67±0.31**5.65±0.95 1.00 37.09±1.30*28.03±1.07 0.66±0.22 1.83±0.15 9.15±0.33 4.26±2.15多糖質(zhì)量濃度/（g/100 mL）

表5 鐵皮石斛多糖對果蠅壽命的影響（x±s）Table 5 Effects of Dendrobium of fi cinale polysaccharide on the lifespan of male Drosophila melanogaster (x s)

表5 鐵皮石斛多糖對果蠅壽命的影響（x±s）Table 5 Effects of Dendrobium of fi cinale polysaccharide on the lifespan of male Drosophila melanogaster (x s)

多糖質(zhì)量濃度/（g/100 mL）半死亡時間/d 平均最高壽命/d 最高壽命/d♂♀♂♀♂♀0.00 44.67±1.15 42.50±3.54 62.33±3.51 66.00±0.71 65.67±2.89 70.00±2.83 0.25 48.25±8.77 54.00±2.65* 65.75±4.92 68.00±6.56 68.00±4.83 75.67±1.15 0.50 57.75±2.36 57.40±1.52* 75.75±2.87*75.60±2.07** 80.75±2.22*81.60±2.07**1.00 45.00±1.41 48.00±4.24 72.00±1.41 69.50±9.19 77.50±3.54 75.00±4.14

由表4、5可知，喂食鐵皮石斛多糖的果蠅的壽命、SOD、CAT活力及MDA含量要優(yōu)于未喂食鐵皮石斛多糖的對照組，其中中劑量組果蠅的壽命、SOD、CAT活力及MDA含量結(jié)果要優(yōu)于低劑量組和高劑量組。

2.6 鐵皮石斛多糖對果蠅體質(zhì)量及逆重力爬行能力的影響

圖5 鐵皮石斛多糖對果蠅體質(zhì)量（a）和逆重力爬行能力（b）的影響Fig. 5 Effects of Dendrobium off i cinale polysaccharide on body weight (a) and inverse gravity crawling ability (b) of Drosophila melanogaster

由圖5可知，喂食鐵皮石斛多糖的果蠅體質(zhì)量、逆重力爬行能力大于未喂食鐵皮石斛多糖果蠅的體質(zhì)量、逆重力爬行能力，其中喂食中劑量鐵皮石斛多糖組要優(yōu)于低劑量組體質(zhì)量和高劑量組體質(zhì)量。

3 討 論

與已報道的熱水浸提法[33]和超聲波輔助提取法[34]相比，本提取工藝具有超聲波功率低、提取溫度低、超聲波處理時間短等優(yōu)點，更好地保護了鐵皮石斛多糖的抗氧化性，且本提取工藝對生產(chǎn)設備要求低、生產(chǎn)周期短，因此提取工藝對實際生產(chǎn)有一定的參考價值。

SOD、CAT廣泛存在生物體細胞中，CAT能夠降低生物體內(nèi)過氧化氫的水平，從而減少自由基和過氧化脂質(zhì)的形成，SOD能夠把有害的超氧陰離子自由基轉(zhuǎn)化為過氧化氫，進而在CAT的作用下轉(zhuǎn)化為對生物體無危害作用的水。生物體內(nèi)MDA含量反映出氧自由基對生物體脂質(zhì)化的氧化程度[17]，MDA含量與脂質(zhì)化的氧化程度呈反比。

通過果蠅喂食鐵皮石斛多糖實驗，鐵皮石斛多糖延長了果蠅平均最高壽命、最高壽命、半致死時間，且提高了果蠅的體內(nèi)的SOD、CAT活力，降低了MDA含量，提高了果蠅的逆重力爬行能力。

鐵皮石斛多糖通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因提高SOD、CAT等酶的活力，清除果蠅體內(nèi)的自由基進而延長壽命[35]及增強逆重力爬行能力[36]。實驗結(jié)果表明中劑量組為最佳效果組，說明機體的抗氧化能力不是隨著喂食鐵皮石斛多糖劑量的增大而增強，這與生物體的耐受度有關(guān)。對于鐵皮石斛多糖的其他功效及鐵皮石斛其他有效成分的功效還有待進一步研究。

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Optimization of Extraction of Polysaccharide from Dendrobium off i cinale and Its Antioxidant Effect on Drosophila melanogaster

QIU Xianchuang, ZHAO Ning, LI Chen, WANG Jingxue*
(School of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

The ultrasonic-assisted extraction of polysaccharide from Dendrobium officinale at a 250 W low power was optimized by response surface methodology based on central combination design. Extraction temperature, solvent-to-solid ratio, and ultrasonic treatment time were considered as independent variables. The optimum extraction conditions were determined as follows: extraction temperature 41.74 ℃, solvent-to-solid ratio 50.26:1 (mL/g), and ultrasonic treatment time 28.65 min. Under these conditions, the maximum extraction yield of 25.39% was obtained, which was increased by 18%compared with the value obtained using conventional hot water extraction with a simultaneous reduction in extraction time of 75%. Moreover, the DPPH and hydroxyl radical scavenging activities of polysaccharide from D. off i cinale were not reduced during ultrasonic-assisted extraction. Drosophila melanogaster were fed with different doses of the extracted polysaccharide,and the results showed that the polysaccharide at moderate dose provided the best antioxidant activity as evidenced by a 30% increase in superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activity and a 46% decrease in malondialdehyde (MDA)content of male D. melanogaster, as well as an increase of 60% in CAT activity and 6% in SOD activ ity and a 20% decrease in MDA content of female D. melanogaster, extending the lifespan by an average of 20%.

Dendrobium off i cinale; polysaccharide; ultrasonic; response surface analysis; antioxidant activity; Drosophila melanogaster

10.7506/spkx1002-6630-201802043

TS201.1

A

1002-6630（2018）02-0273-08

邱現(xiàn)創(chuàng), 趙寧, 李晨, 等. 鐵皮石斛多糖提取工藝優(yōu)化及對果蠅抗氧化能力的影響[J]. 食品科學, 2018, 39(2): 273-280.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201802043. http://www.spkx.net.cn
QIU Xianchuang, ZHAO Ning, LI Chen, et al. Optimization of extraction of polysaccharide from Dendrobium off i cinale and its antioxidant effect on Drosophila melanogaster[J]. Food Science, 2018, 39(2): 273-280. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201802043. http://www.spkx.net.cn

2017-03-24

邱現(xiàn)創(chuàng)（1990—），男，碩士研究生，研究方向為生物工程。E-mail：qiuxianchuang@163.com

*通信作者簡介：王景雪（1961—），女，教授，博士，研究方向為生物工程。E-mail：jingxuew@sxu.edu.cn