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响应面分析法优化楮实多糖提取工艺的研究



全 文 :!#$
响应面分析法
优化楮实多糖提取工艺的研究
舒! 适,#,杨! 娟#,!
(!贵州大学生命科学学院,贵州贵阳 ##$$$%;
%贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室,贵州贵阳 ##$$$%)
摘& 要:目的:利用响应面分析法对楮实多糖的提取工艺进行优化。方法:在单因素实验基础上选取实验因素与水平,
根据中心组合(’()*’+,-,.+,)实验设计原理采用四因素五水平的响应面分析法,依据回归分析确定各工艺条件的影
响因子,以楮实多糖提取率为响应值作响应面和等高线,并分析各个因素的显著性和交互作用。结果:楮实多糖水浸
提的最佳工艺条件为:料液比为 !/#0,提取时间为 0-,提取次数为 1 次,提取温度为 23#4。结论:在最佳工艺条件
下,楮实多糖的实际提取率为 3$05。
关键词:楮实,多糖,提取,响应面分析
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中图分类号:ON%1#2& & & & 文献标识码:M& & & & 文 章 编 号:!$$%*$0$3(%$$2)$3*$%!P*$1
收稿日期:%$$2*$%*$2& !通讯联系人
作者简介:舒适(!2P0*),男,在读硕士研究生,研究方向:生物活性物
质研究。
基金项目:国家自然科学基金项目(0$Q3$%2Q);2Q0 计划前期研究专
项(%$$Q6’#!3P!0);贵州省中药现代化科技产业研究开发
专项(黔科合农字(%$$3)#$1! 号)。
& & 构树(!#$%%#&’()* +*+,)-’*)又名楮,为灌木类
桑科构属植物。中医传统理论认为楮实(构树果实)
具有活血理气、补劳虚、壮筋骨及滋阴补阳等药
效[!,%]。现代医学研究表明,楮实具有促进学习、改善
记忆作用;抗神经损伤、抗血小板凝聚作用;抗氧化
作用;抗菌作用;抑制心房收缩力和钙拮抗等多方面
的药理活性[0,1]。多糖广泛存在于几乎所有的有机体
内,不同植物多糖中组成单糖的结构不同,糖苷键的
连接方式与位置不同、分子量的不同致使其理化性
质和生理功能的不同[#]。目前还未见从楮实中提取
多糖的文献报道。响应面分析(R+BS(,B+ N=A9EL+
T+C-(K(7(8D)法是采用多元二次回归方法作为函数
估计的工具,将多因子实验中因素与指标的相互关
系用多项式近似拟合,依此可对函数的响应面和等
高线进行分析,研究因子与响应面之间、因子与因子
之间的相互关系。本文选用料液比、提取次数、提取
时间及提取温度作为考察因素,采用响应面分析方
法优化了楮实多糖的提取,为进一步开发和利用楮
实多糖提供了实验基础和理论依据。
! 材料与方法
@! 材料与仪器
楮实& 采摘于贵州省贵阳市药用植物园,经贵
阳中医学院老师鉴定为桑科构属植物构树
(!#$%%#&’()* +*+,)-’*(:;,,)U+,C)果实,楮实 3$4
真空干燥后粉碎过 P$ 目筛,用 P$5乙醇提取 %-,提
!#$
取至提取液颜色变为淡黄色为止,抽滤得固体粉末,
再经 !#真空干燥制备楮实粉备用;苯酚、浓硫酸、
葡萄糖、无水乙醇、丙酮等$ 均为分析纯。
%&’() * + ,- 旋转蒸发器 $ ./012345678;
(9*:;<= 紫 外 可 见 分 光 光 度 仪 $ 惠 普 公 司;
>?@*!,-真空干燥箱$ 上海精宏实验设备有限公司;
A>B*;’低速台式离心机$ 上海安亭科学仪器厂。
!#$ 实验方法
-C,C-$ 多糖提取方法$ 准确称量 ,D 楮实粉置于圆
底烧瓶中,蒸馏水提取,提取条件参见表 ,。将提取
液冷却至室温,经 ;4 E F07 离心 -压浓缩至一定体积后,加入 G度不低于 :H。所得沉淀依次用无水乙醇、丙酮洗
涤,真空干燥得粗多糖。
-C,C,$ 多糖含量测定$ 采用苯酚*硫酸法测定多糖
含量[!]。
-C,C=$ 多糖得率计算$ 计算公式如下:
多糖得率 I粗多糖质量 J多糖含量
原料质量
J -H
#$ 结果与讨论
根据 %KL*%37M7N37 模型的中心组合设计实验
原理[O P G],选取料液比、提取次数、提取时间、提取温
度 ; 个因素为自变量,分别表示为 Q-、Q,、Q=、Q;,并
以 R ,、R -、、*-、*, 分别代表自变量的各个水平,
按方程 L0 I(Q0 *Q)E,Q 对自变量进行编码,该模
型通过最小二乘法拟合的二次多项式方程可表
达为:
S I T R-
;
0 I -
T0Q0 R-
;
0 I -
T00Q
,
0 R-
=
0 I -
-
;
U I 0 R-
T0UQ0QU
$ $ 其中:S 为响应值(楮实多糖提取率);T、T0、
T00、T0U为方程系数;Q0、QU( 0.U)为自变量编码值,运
用 >3V0D7*WLX341 !C 对实验数据进行回归分析,确定
楮实多糖的最佳提取条件及多糖的最大得率,响应
面分析因素水平表见表 -。
表 -$ 响应面分析因素水平表
因素 编号
水平
* , * - R - R ,
料液比(D E FB) Q- -Y= -Y; -Y< -Y! -YO
提取次数(7) Q, - , = ; <
提取时间(M) Q= - , = ; <
提取温度(#) Q; O : G - --
$ $ 利用 >3V0D7 WLX341 !C 软件,对表 , 实验数据进
行二次多项式回归拟合,得到二次多元回归方程:
S I !C-- R C,-Q- R CG-Q, R C=Q= R C=-Q; *
C=OQ-Q-*C,:Q,Q, *C=-Q=Q= *C,;Q;Q; *C-Q-Q, *
C<=Q-Q= * C!,Q-Q; R C*COGQ=Q;
表 = 为响应面的回归分析结果,回归方程中各
变量对响应值(多糖提取率)影响的显著性,由 @ 检
验来判定,概率 9的值越小,则相应变量的显著程度
越高。回归方差显著性检验表明模型回归显著,
+, I =C;O-; E =,C,O== I CG;;,,说明模型与实际实验
拟合较好,自变量与响应值间的线性关系显著。失
拟项 9 值为 C<;O,说明检验结果与模型计算结果没
有显著差异。方程中 Q-、Q,、Q;、Q-Q-、Q,Q,、Q=Q=、
Q;Q; 对响应值的影响非常显著,因素间交互影响相
对较小。
表 ,$ 响应面法设计与实验结果
实验号 Q- Q, Q= Q;
多糖提取率(H)
实际值 预测值 相差值
- * - * - * - * - =C!,<< =C;,:< C-GO
, - * - * - * - =CG,:G =CG: * C<--
= * - - * - * - ; - - * - * - < * - * - - * - =CO<-: =C<:O C,;=-
! - * - - * - =C::;! =C:<, C=;;
O * - - - * - : - - - * - G * - * - * - - ;C,OG< ;CO-, C,:=
- - * - * - - ;CO;!- ;C-- * - - * - - !CO<= -, - - * - - !C,O,O !C,GG * C,!=
-= * - * - - - ;C==,G ;C--GG C,-=
-; - * - - - ;C;GG, ;C;=!O C!,<
-< * - - - - !C==< !C!,O C,!O:
-! - - - - !C;=!G !C==: CG:G
-O * , =C!<; ;C-G<< * C-: , -G * , ,CG--: =C-:=- * C,O-=
, , !C,- * , ;C,, , ;C!=, ;CG-=O * C,:-O
,= * , ;C=G,, ;C<;;; * C-<,,
,; , ,< !C=;;G !C-O- C,=O:
,! ,O ,: ,G !C-=!! !C-O- C,G<
= !C!<,G !C-O- C<;<:
表 =$ 回归分析表
变异来源 平方和 自由度 均方 @值 9值 显著性
模型 ZK853 =C;O-; -; ,C-O!<= -:C--O: [ C- !!
Q- -C,<-G - -C,<-G :C<==G C-< !!
Q, -GCOO! - -GCOO! -!;CQ= C,-=- - C,-=- C-OO=! C!OG!
Q; ,C=-!,O - ,C=-!,O -GC,:-- C< !!
Q-Q- =C:;:,! - =C:;:,! =,C==! [ C- !!
Q,Q, ,C-O< - ,C-O;O -OC<;=, C: !!
Q=Q= ,C!G-O< - ,C!G-O< ,,C;!O C= !!
Q;Q; -C<-G-! - -C<-G-! -,C!;<: C,G !!
Q-Q, C-O= - C-O= C-;=G CG!-
Q-Q= C;;-- - C;;-- C=!O-G C<<=!
Q-Q; C!- - C!- C<< CG;;=
Q,Q= C;G - C;G C===O, CQ,Q; C-: - C-: C-;: CG!G:
Q=Q; CGG - CGG C:,O CG,:O
残差 -C:-G: -< C-,-=
失拟项 -C-G-;! - C--G-< CGO纯误差 C!-<- < C-,,-
总离差 =,C,O== ,G
注:“!”为显著(9 [ C<);“!!”为极显著(9 [ C-)。
图 -P图 ! 分别为料液比、提取次数、提取时间、
!!#
提取温度四因素影响多糖提取率的响应面及等高线
分析图。极值条件应该在等高线的圆心处。由几组
图可以看出,影响楮实多糖提取率最显著的因素为
提取次数(!),其次是提取温度(!#),表现为响应面
变化弧度较大。料液比(!$)和提取时间(!%)响应面
弧度变化平缓,说明对响应值影响相对较小。
由图 $&图 ’ 可以看出,随着提取次数的增多,多
糖的提取率呈上升趋势后趋于平缓(图 $ 所示)。而
料液比、提取时间和提取温度在所选范围内都存在
一个极值。随着提取水量的增加,提取时间的延长,
提取温度的升高,楮实多糖的提取率先随之增大,之
后逐渐降低。分析原因可能是由于开始增大提取水
量,延长提取时间,升高提取温度会使楮实多糖的浸
出更加完全,但过多水量会使后续处理比较麻烦;过
长时间的加热可能会有一些阻碍多糖浸出的新物质
产生;温度过高会使得提取的多糖降解从而降低提
取率。
依据回归模型的数学分析并综合响应图(图 $、
图 #、图 (),确定楮实多糖提取的最佳工艺参数为:
料液比 $)(*%,提取次数 # 次,提取时间 %+,提取温度
,’*(-。按照最佳条件进行验证实验测得最佳楮实
多糖提取率为 ’*.%/,达到了回归模型预测的提取
率理论值(’*$$ /)的 ,0*1/,说明得到的最佳提取
条件可靠。
! 结论
通过 234567 89:3;< ’*. 软件采用了 =>9?=3+7@37
实验设计法对楮实多糖的提取工艺进行了优化。研
究结果表明,料液比、提取次数、提取时间和提取温
度对楮实多糖提取率的影响均显著,但 # 因素之间
交互作用不显著。优化得到的提取条件为:料液比
为 $)(*%,提取次数为 # 次,提取时间为 %+,提取温度
为 ,’*(-,此条件下得多糖提取率为 ’*.%/,达到了
理论值的 ,0*1/,说明应用响应面法优化楮实多糖
水提取工艺条件具有实际应用价值。
参考文献
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L;>J =;>M44>73<5B :B:N;5L3;B[ O]* O>M;7BH >L PBQMR<4,
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[(]阳佛送,李雪华 * 多糖结构研究的方法和进展[O]* 食品
!!#
茶籽油精炼过程中理化指标的
变化及精炼条件选择
郭! 华,周建平,何! 伟,刘东敏#
(!湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙 #!$!%&;
%南昌大学食品科学国家重点实验室,江西南昌 ’’$$#()
摘) 要:对茶籽油在各精炼阶段中主要理化指标的变化及精炼条件进行了研究,结果表明,脱色工序使油中过氧化值
下降,脱臭工序中油脂的酸值与色泽变化较大,碱炼与冬化两个工序对茶籽油的脂肪酸组成影响比较大,碱炼茶籽油
中硬脂酸含量稍有降低,而冬化油中棕榈酸下降幅度较大。茶籽油精炼较佳工艺条件为:碱炼油温 ’$*,碱液浓度
!&+,-.,超量碱 $%/,脱色温度 !$$0!!$*,活性白土用量 %1/0’$/,时间 %1234,脱臭温度 !&$*,时间 !5;冬化温度
60&*,结晶时间为 &5。
关键词:茶叶籽,过氧化值,脂肪酸,气相色谱分析
$%&’( )* +,(-./)/,01./23 +4)+04%( /,2*50- )6
%02 -00’ ).3 ’&4.*5 406.*.*5 +4)/0-- 2*’ -030/%.*5 %,0 406.*.*5 /)*’.%.)*-
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中图分类号:B?%%1! P #) ) ) ) 文献标识码:F) ) ) ) 文 章 编 号:!$$%7$’$6(%$$Q)$67$%%!7$1
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[&]M3A4; _ SYZH323[AH394 9< .\HGA@H394 ZG9@.KK 9< T:C@CGG53[A
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[Q]费荣昌 实验设计与数据处理[R] 无锡:江南大学出
版社,%$$!1Q06’
) ) 茶籽是山茶科山茶属植物茶(!#$%%&’&($()&)
收稿日期:%$$&7$Q7$!
作者简介:郭华(!Q167),女,博士,教授,主要从事粮油加工和食品分
析方面的研究工作。
基金项目:湖南省科技厅 %$$( 攻关项目(%$$(OL’$&’)。
(M)LE4H[.)的种子。茶籽仁中含有 !&/0’%/的脂
肪。茶籽油的脂肪酸组成测定结果表明,茶籽油是
一种以单不饱和脂肪酸(RI=F)油酸为主要成分、油
酸与亚油酸比例约 %a! 的植物油脂,性质类似于油茶
籽油,是一种潜在的保健食用油脂。但由于茶籽油
中脂肪酸不饱和程度较高,因而在贮藏与运输期间