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正交试验优选大理百合多糖提取的工艺



全 文 :食品研究与开发 2010年 4月第 31卷第 4期
植物中的百合一科,李时珍《本草纲目》中记载为
性甘平,能止咳、化痰、润肺、清心安神。百合自古以来
就是我国民间广泛流传的一种药食两用食品,古代中
国就有以百合为主要原料配制成的“百合粥”、“百合地
黄汤”等用于治疗疾病[1]。现代医学研究证明,百合具有
抗癌、抗疲劳、耐缺氧、止咳等作用[2]。随着社会的进步,
人民生活水平的提高及对健康的重视,未病先防是一
大发展趋势,百合作为我国卫生部审批通过的首批药
食两用的植物,在临床上有着广泛的应用。
百合中所含的多糖是百合中的有效成分之一,百
合多糖的粗提物及纯化物具有较为广泛的药理作用,
包括抗氧化、抗肿瘤、降血糖与免疫调节等作用[3-8]。随
着国家实施西部大开发战略和云南省建设绿色经济强
省,大理州将计划发展一千三百多 hm2的种植基地,进
一步扩大大理地区百合的生产,因此,对大理百合多糖
的进一步深入研究,也就显得尤为重要。本研究以大
理产新鲜百合为原料,采用热水提取法,利用 L9(34)
正交试验,优化大理百合多糖提取条件,为大理百合
多糖的深入研究与开发提供参考,促进当地经济的进
一步发展。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
大理产新鲜百合:向大理市百合种植户购买。
标准葡萄糖溶液、浓硫酸、95 %乙醇、苯酚等试
剂:国产分析纯试剂。
1.2 仪器
RE-52AA 旋转蒸发仪 : 上海亚荣生化仪器厂;
HH-4数显恒温水浴锅: 国华电器有限公司;LD4-2A
低速离心机:北京医用离心机厂;722MC型可见分光光
正交试验优选大理百合多糖提取的工艺
周静华 1,李汉伟 2
(1.大理学院基础医学院生物化学与分子生物学教研室,云南大理 671000; 2.大理州人民医院, 云南大理
671000)
摘 要:对热水法提取大理百合多糖的工艺进行优化;采用了 L9(34)正交试验对提取温度、提取时间、固液比和提取
次数等工艺参数进行优选;影响大理百合多糖热水提取的主要因素是提取温度,其次是料液比,再次是浸提次数和提
取时间;热水法提取大理百合多糖的优化提取条件为:温度 60 ℃,固液比 1∶8(v/v),浸提时间 7 h,浸提次数 2次。
关键词:大理百合;多糖;提取工艺;优化
Optimizing Technique of Extracting Polysaccharide from DaLi Lilium brownie by Orthogonal Test
ZHOU Jing-hua1 , LI Han-wei2
(1. Department of Biochemistry,Dali University,Dali 671000,Yunnan,China;2.People′s Hospital of DaLi,Dali
671000,Yunnan,China)
Abstract: Optimizing technics of extracting polysaccharide by hot water method from Dali Lilium brownie. In
this reseach L9(34)orthogonal design was used to optimize technological parameters of extraction such as tem-
perature, extraction time,ratio of material with liquid and extraction times. The temperature was the main factor
which effected the extracting rate of Dali Lilium brownie, ratio of material with liquid was the secondly factors,
then was the extraction times and extraction time. The optimum extraction conditions were temperature at 60 ℃,
solid/liquid of 1∶8(v/v)and reflux time of 7 h with 2 times.
Key words: Dali Lilium brownie; polysaccharide; extracting technics; optimizing
基金项目:大理学院科研基金项目(2002X12)
作者简介:周静华(1971—),女(汉),副教授,硕士,主要从事生物化
学教学与多糖的研究工作。
基础研究
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食品研究与开发2010年 4月第 31卷第 4期
度计: 上海第三分析仪器厂;GZX-9140恒温鼓风干燥
箱:上海博迅实业有限公司。
1.3 方法
1.3.1 含量的测定方法
1.3.1.1 多糖的测定
以葡萄糖为对照品,采用苯酚-硫酸法测定多糖
的含量[9-10]。
1.3.1.2 葡萄糖的标准曲线
准确量取 5.55 mmol/L葡萄糖标准液 1.6 mL,加入
蒸馏水 38.4 mL,浓度相当于 0.04 mg/mL。精密吸取此
溶液 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 mL,加蒸馏
水至溶液总量均为 2.0 mL,摇匀。加 6 %苯酚 1.0 mL,
混匀,快速加入浓硫酸 5.0 mL,混匀,静置 30 min。另取
蒸馏水 2.0 mL,同上操作加苯酚和浓硫酸进行显色反
应,作为空白对照,于最大吸收波长 490 nm处测吸光
度。经计算得回归方程为:A=51.28C+0.0136,r2=0.996 8。
1.3.2 大理百合多糖的提取工艺流程
称取一定量经预处理的新鲜百合,除淀粉,分别
用石油醚和乙醇脱脂,按料液比加入蒸馏水,恒温水浴
浸提,弃沉渣合并上清液,经旋转蒸发仪浓缩,加 95 %
乙醇至含醇量为 80 %,4℃静置过夜,可见大量白色沉
淀析出。3 000 r/min离心 15 min,取沉淀,加适量 45℃
蒸馏水溶解,重复醇沉一次,收集沉淀,沉淀依次用无
水乙醇、丙酮、乙醚淋洗,离心留沉淀,干燥,得灰白色
百合粗多糖。
1.3.3 热水浸提法提取百合多糖的 L9(34)正交试验[11-12]
以浸提温度、浸提时间、料液比和提取次数 4个
因素进行 L9(34)正交试验研究,确定最佳提取工艺参
数,试验方案如表 1所示。
2 结果与分析
试验中对影响百合多糖提取率的主要因素(浸提
温度、浸提时间、料液比和提取次数)进行 L9(34)正交
试验,结果见表 2。
将正交试验结果进行方差分析,结果见表 3。
2.1 试验因素的主次分析
由表 2的分析可知:(1)极差 R值大小表示对提
取百合粗多糖的影响程度,极差值中 RA为 0.806 7,RB
为 0.543 3,RC为 3.043 3,RD为 1.170 0,说明 C因素影
响最大,其次为 D因素,再次为 A因素,影响最小的是
B因素,主次顺序为 C>D>A>B,即影响大理百合多糖
提取得率的因素分别为浸提温度>料液比>浸提次数>
浸提时间。(2)最佳理论提取条件为 A3B3C3D2,即:浸提
温度 80℃,料液比 1∶8,浸提次数 3次,浸提时间 8 h。
2.2试验因素的显著性分析
2.2.1 温度对百合多糖浸提的影响
由表 3方差分析可知,FC>F0.01,温度对百合多糖的
浸提影响非常显著。这是由于温度过低不利于多糖物
质的溶出,细胞溶胀破碎的程度随温度升高而增加,但
温度过高容易引起多糖的降解和生物学活性的破坏,
因此将多糖提取率和生物学功能的保持结合考虑,试
验中选择 60℃为最佳提取温度。
2.2.2 固液比对百合多糖浸提的影响
由表 3方差分析可知,FD<F0.01,料液比对百合多糖
表 1 热水浸提法提取百合多糖的正交试验因素水平表
Table 1 Levels and factors table of extracting polysaccharide
technology from lilium brownie by hot water
水平
1
2
3
A浸提次数
1
2
3
B时间/h
4
6
8
C温度/℃
40
60
80
D料液比/(v/v)
1∶6
1∶8
1∶10
表 2 不同提取因素对百合多糖得率的影响
Table 2 Effects of different hot water extraction factors on the
extraction ratio of lilium brownie polysaccharide
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ij
IIj
IIIj
Ij均值
IIj均值
IIIj均值
R(极差)
Ij2
IIj2
IIIj2
平方和
A浸提
次数
1
1
1
2
2
2
3
3
3
12.96
14.84
15.38
4.320 0
4.946 7
5.126 7
0.806 7
167.961 6
220.225 6
236.544 4
624.731 6
B时间
1
2
3
1
2
3
1
2
3
13.56
14.43
15.19
4.520 0
4.810 0
5.063 3
0.543 3
183.873 6
208.224 9
230.736 1
622.834 6
C温度
1
2
3
2
3
1
3
1
2
10.25
13.55
19.38
3.416 7
4.516 7
6.460 0
3.043 3
105.062 5
183.602 5
375.584 4
664.249 4
D料液比
1
2
3
3
1
2
2
3
1
13.04
16.55
13.59
4.346 7
5.516 7
4.530 0
1.170 0
170.041 6
273.902 5
184.688 1
628.632 2
水平组合
A1B1C1D1
A1B2C2D2
A1B3C3D3
A2B1C2D3
A2B2C3D1
A2B3C1D2
A3B1C3D2
A3B2C1D3
A3B3C2D1
多糖得
率/%
2.21
4.77
5.98
4.12
6.17
4.55
7.23
3.49
4.66
43.18
207.168 044 4
A3B3C3D2
试验号
表 3 方差分析表
Table 3 Variance analysis of orthogonal test
方差来源
A
B
C
D
误差
变差平方和
1.075 8
0.443 5
14.248 4
2.376 0
18.143 8
自由度
2
2
2
2
16
均方
0.537 9
0.221 7
7.124 2
1.188 0
1.134 0
F值
0.474 4
0.195 5
6.282 5
1.047 6
显著性
P>0.05
P>0.05
P<0.01
P>0.05
注:F0.05(2,16)=3.63;F0.01(2,16)=6.23。
基础研究
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食品研究与开发 2010年 4月第 31卷第 4期
浸提的影响不很显著。一般来说,只要能将活性物质
溶出,料液比越小越好,因为料液比过大会给以后的浓
缩带来不便。因此试验中选择固液比为 1∶8。
2.2.3 浸提次数对百合多糖浸提的影响
由表 3方差分析可知,FA<F0.01,浸提次数对百合多
糖浸提的影响不太显著。第三次浸提多糖的含量增加
不多,而且多次的浸提会成倍增加浸提液的量,对浓缩
不利,因此试验中选择浸提次数为 2次。
2.2.4 浸提时间对百合多糖浸提的影响
由表 3方差分析可知,FB<F0.01,浸提时间对百合多
糖浸提的影响不显著,提取时间过短,细胞壁的溶胀
和破坏程度不够,多糖不能完全溶出,提取率较低。延
长提取时间会提高提取率,但当细胞中的有效成分已
完全溶出时,再过多延长提取时间非但不能提高提取
率,反而会增加提取液中杂质的含量,而且多糖会逐渐
被降解为单糖。故试验中选择 7 h为浸提时间。
2.3 验证性试验
由于考虑到生产成本和多糖的生物学活性不被
破坏,本研究选择的优化提取方案为提取温度 60 ℃、
料液比为 1∶8、浸提次数为 2次、浸提时间 7 h,不在正
交试验设计的方案中,需做验证试验。取适量经预处
理的新鲜百合,在此条件下进行试验,3次平行试验,
求得多糖得率为 6.13 %,表明此优化方案可行。
3 结论
热水提取大理百合多糖的 L9(34)正交试验表明:
影响大理百合多糖提取的主要因素是提取温度,其次
是固液比,然后是浸提次数,最后是浸提时间。确定各
因素优化的水平组合为:浸提温度 60 ℃、料液比 1∶8、
浸提次数 2次、浸提时间 7 h,此条件下百合粗多糖得
率达到 6.13 %。
水提醇沉法是多糖提取中较常用的工艺,本试验
优化了水提取工艺,经过优化的工艺经济、简单、稳定、
可行,该研究的结果为大理百合多糖的工业化提取,以
及进一步的精制提供了依据。
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