全 文 ：·1514· 中草药 ChineseTraditionalandtHerbalDrugs第37；卷第10期2006年10月
四周用胶带封好，进行扫描测定。
熊果酸薄层展开剂受温度和湿度影响较大，本
实验摸索出较为理想的展开剂系统为氯仿一丙酮一醋
酸乙酯(20：．2：5)。
正交试验一人工神经网络模型优化龙眼多糖的超声提取工艺
王统一h2，赵兵”，王玉春1
(1．中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京’100080；2．中国科学院研究生院，北京100049)
龙眼为无患子科植物龙眼DimocarpUSlongan
Lour．的果实，药用价值很高，自古以来被视为珍贵
补品。龙眼甘、平、无毒，主治思虑过度，劳伤心脾，健
忘怔忡，虚烦不眠，自汗惊悸，具有开胃健脾，补虚益
智的作用，可作为治疗病后虚弱、贫血痿黄、神经衰
弱、产后血亏等症的佳品。在清除活性氧自由基、抑
制脂质过氧化以及提高免疫方面，龙眼果肉提取液
均具有很高的活性[1]，并且其对宫颈癌细胞的抑制
率可达90％比]。目前龙眼深加工仍以龙眼干为主，
产品附加值较低。超声波对植物中各种成份的提取
分离的强化作用主要源于其空化作用，其提取的效
果与物料及体系的性质、超声波强度、作用时间等多
种因素有关，因而选择适宜的提取条件有助于提高
提取率和降低提取成本。
本实验利用正交试验和人工神经网络模型优化
了超声强化提取龙眼多糖的条件，与传统加热提取
相比显著提高了龙眼多糖的提取得率和效率，可为
龙眼深加工提供参考。
1仪器与材料
JY99—2D超声波细胞破碎机(宁波新芝)；
DGG--9140A电热恒温鼓风干燥箱(上海森信)；
QN一999粉碎机(韩国日进精工有限公司)；08—2B
离心机(上海安亭科学仪器厂)；752紫外光栅分光
光度计(上海精密科学仪器有限公司)；HF一5．OB
超声循环提取机(北京弘祥隆生物技术开发有限公
司)。龙眼干产于广东高州，试剂均为分析纯。
2方法与结果
2．1 超声提取工艺流程：将一定量龙眼果肉与水
混合粉碎，调节合适液固比，置于超声提取装置中进
行超声强化提取。提取后将提取液进行液固分离、蒸
发浓缩、加入适当体积分数乙醇沉降24h，液固分
离，得到龙眼多糖粗品。
2．2多糖的测定[3]：采用苯酚一硫酸法，取葡萄糖
对照品配成200tlg／mL的溶液，取0、0．2、0．4、0．6、
0．8、1．0mL溶液，各加水补至2mL，然后加入6％
苯酚试液1mL和5mL浓硫酸，静置10min后摇
匀，20min后于490nm处测定吸光度值，以质量浓
度(C)对吸光度(A)进行线性回归得到回归方程为
C=0．12545A一0．00362，，．一0．99877。待测多糖
粗品溶于100mL水，取0．5ml。稀释至50mL，取
此稀释液1mL，按上法测定吸光度，根据标准曲线
换算糖的质量浓度。计算多糖提取率(多糖提取率=
多糖质量浓度×体积／龙眼果肉质量X100％)。
2．3 正交试验及其结果：选用pH值(A)、超声功
率(B)、超声作用时间(C)、占空比(D)、粒度(E)、液
固比(F)、提取温度(G)7个因素，每个因素3个水
平，采用L。。(37×21)正交表进行试验。因素水平见
表1。
表1因素水平
TableFactorsandlevels
每次称取10g龙眼果肉，按液固比10：1加水
粉碎，过40、60、80目筛并调节合适pH值，正交试
验结果见表2。
由。极差R的大小可知因素重要性：液固比>pH
温度>占空比>时间>功率>粒度。试验12号条件的
得率最高，条件为pH10，功率300W，30min，占空比
30％，粒度40目，液固比30，温度20℃。
对结果进行方差分析，粒度偏差平方(219．376)
和与误差偏差平方和一195．603相近，故把其并入误
差项，分析精度提高。对结果进行方差分析，见表3。
收稿日期：2006—04—29
作者简介： 王统一(1980一)，男，山东临沂人，硕士，研究方向为生物化学工程。
*通讯作者赵兵Tel：(010)82627059E—mail：bzhao@home．ipe．ac．on
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第10期2006年10月·1515·
表2正交试验结果
Table2 Resultsoforthogonaltest
表3方差分析
Table3 Varianceanalysis
*，
有高度显著性影响，占空比和温度对结果有显著性
影响，其他因素影响相对较小。虽然正交试验中12
号条件的提取率最高，但根据各因素的k值理想的
提取条件为pH10，功率300W，提取时间30min，
占空比30％，粒度40目，液固比30，温度30℃。但这
些条件需重新试验或再次安排正交试验进行验证。
而人工神经网络模型只需要利用已获得的试验数据
即可预测出随意条件的试验结果‘
2．4神经网络模型优化：神经网络模型是由生物学
的大脑和神经系统的启示而建立的一种信息处理的
计算模型。它由接受信息的输入层、输出信息的输出
层以及中间隐含层构成。其中，后传递神经网络模型
(backpropagation，BP)应用最为广泛。BP模型是
指导学习下的模拟结构，便于充分挖掘实验数据信
息，在不用增加实验数据的基础上对结果进行预测
和优化[4]。
2．4．1训练样本：以表2正交试验数据作为样本，将
提取工艺中7个因素的试验条件作为样本输人(记为
In，n∈N≤7)，多糖提取率作为输出样本记为O[5]。
2．4．2训练参数：使用BrainCom软件(BP结构模
型)，采用7×12×8×l的网络结构，即7个输入神
经元分别代表7个正交试验因素，中间隐含层分两
层，第一层12个节点，第二层8个节点，1个输出神
经元代表多糖提取得率。
训练参数(trainingparameters)Momentum
0．5，learningrate0．3，停止条件(stopping
condition)步数(iterations)106，公差Tolerance％
97，“％Correct’100。
2．4．3 网络训练结果：步数(iterations)174270，
Totalerror0．0516，“％Correct”100。利用训练好
的网络，在正交试验最优的12号条件基础上，按影
响因素大小，固定其他因素研究每个因素的变化对
结果的影响。预测结果为：选择pH10，液固比为
40：1，占空比30％，温度40℃，功率400W，提取
30min，粒度60目，多糖提取率为158．698mg／g。
在神经网络模型优化的提取条件下，即取10g
龙眼果肉，pH10，液固比为40：1，占空比30％，温
度40℃，功率400W，提取30min，粒度60目，实验
得到的多糖提取率为164．848mg／g。显然，神经网
万方数据
·1516· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第10期2006年10月
络预测结果与实验结果一致。
2．5与传统提取方法比较：称取609龙眼果肉，按
液固比40：1加水粉碎，过60目筛，并调pH10，混
合均匀，平分成6份，在沸水浴下加热至不同时间。
将提取液进行液固分离、蒸发浓缩、加入适当体积分
数乙醇沉降24h，液固分离，得到龙眼多糖粗品，测
多糖提取率。常规提取90rain时多糖提取得率达到
最大93．589mg／g，但仍远远小于超声波提取30min
时的得率164．848mg／g。可见超声提取不仅可以节
省大量时间，降低提取温度，而且可以显著提高多糖
的提取率。
表4不同提取方法的比较
Table4 Comparisonofeffectsondifferent
methodsfextraction
提取时间／rain ．龙眼多糖／(mg·g-1)
30
60
90
120
150
180
超声30
65．236
84．055
93．589
73．516
54．196
5I．436
164．848
2．6超声提取放大试验：为了考察上述超声提取
工艺的放大适应性，称取125g龙眼果肉，加入5．0
L水粉碎，过60目筛，调pH10，倒入HF一5．0B循
环超声提取装置内，搅拌速度1200r／min，超声功
率1500W，占空比30％，室温下(20℃)进行循环超
声提取，分别在15、30、45、60、75min取样测定多糖
提取率，结果见表5。可知5．0I。循环超声提取30
min多糖提取得率达到101．117mg／g，显著超过常
规沸水搅拌提取90min的多糖最高提取率93．589
mg／g。同超声提取小试试验相比，物料量放大到小
试的12．5倍后，在5．0L循环超声提取装置内多糖
提取得率略低，这主要与温度、提取条件未作优化等
有关。但是与常规提取相比，循环超声提取能显著缩
短提取时间、降低提取温度和提高多糖提取得率，而
且具有较好的放大性能，这将为实现规模化生产奠
定基础。
表5 5L循环超声提取试验结果
Table5 Resultsof5Lcirculatedultrasonic
waveextraction
超声时间／min 龙眼多糖／(rag·g_1)
15
30
45
60
75
3讨论
在超声强化提取的过程中，多种因素可以影响
其提取效果。从正交试验结果分析看，液固比和pH
有高度显著性影响。液固比在一定范围内增大有利
于溶剂主体浓度的稀释，而增加液膜两侧的浓度差，
从而可以推动更多的溶质分子向溶剂中扩散而提高
提取得率；在碱性环境下，植物细胞壁中的酯链更容
易被打断，与细胞壁多聚糖结合的酚醛酸、糖醛酸、
乙酰基也比较容易溶解，从而可以增加纤维素之间
的空隙度，使细胞壁膨胀疏松，利于超声波的破碎而
提高多糖得率。温度升高和粒度减小可以使颗粒扩
散速度加快，并能强化超声作用的湍流作用，超声功
率、作用时间及占空比则主要与超声的空化效应、机
械作用以及超声发生的稳定性有关。
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万方数据
正交试验-人工神经网络模型优化龙眼多糖的超声提取工艺
作者： 王统一， 赵兵， 王玉春
作者单位： 王统一(中国科学院过程工程研究所,生化工程国家重点实验室,北京,100080;中国科学院研
究生院,北京,100049)， 赵兵,王玉春(中国科学院过程工程研究所,生化工程国家重点实验
室,北京,100080)
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2006,37(10)
被引用次数： 8次
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