戴陽(yáng)軍，曾雅雯，單 康

（常熟理工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

山茱萸又名蜀棗、鼠矢、雞足、實(shí)棗兒、棗皮等.在我國(guó)分布較廣，除了分布在長(zhǎng)江以北，秦嶺等廣大中低山丘陵地區(qū)，浙江的杭州、河南南陽(yáng)、陜西漢中等地區(qū)也是山茱萸的主產(chǎn)區(qū)[1].山茱萸呈生理堿性，具有降血糖、補(bǔ)益肝腎、固精縮尿等多種功能，山茱萸在國(guó)內(nèi)運(yùn)用較多.早在古代，人們就將山茱萸運(yùn)用到一些病理的治療中.傳統(tǒng)中藥中常將其與枸杞子、杜仲、熟地等多種藥材結(jié)合，專治肝腎不足、耳鳴腰酸、頭暈?zāi)垦５?山茱萸多糖具有抗氧化和清除自由基等方面的作用.

對(duì)于山茱萸的研究，國(guó)內(nèi)較多.易曉衛(wèi)等[2]曾就山茱萸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及市場(chǎng)價(jià)值做出報(bào)導(dǎo)；聞雅嵐等[3]研究了山茱萸發(fā)酵酒的生產(chǎn)工藝；徐懷德等[4]研究了澄清的山茱萸保健飲料工藝；胡園園、李豪等[5-6]對(duì)山茱萸提取多糖的工藝展開了多項(xiàng)研究.本試驗(yàn)在前人研究提取山茱萸多糖的基礎(chǔ)上，運(yùn)用響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到微波萃取山茱萸多糖的最佳方案.

1 材料

1.1 原料與試劑

原料：山茱萸（陜西佛坪袁大頭土特產(chǎn)食品公司）、白砂糖、酵母（常熟市?？吐〕校┑?試劑：乙醇、苯酚、硫酸（均為分析純級(jí)）等.

1.2 儀器設(shè)備

LY-3L微波輔助萃取儀器：上海隆譽(yù)微波設(shè)備有限公司；DZ-400/2ES真空包裝機(jī)：華聯(lián)機(jī)械集團(tuán)有限公司；HHT4-YX-280D不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌鍋：北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司；LP502B電子天平：上海越平科學(xué)儀器有限公司；BCD-196KF冰箱：青島海爾股份有限公司；722紫外-可見分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；LD4-ZA離心機(jī)：北京醫(yī)用離心機(jī)廠；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器公司；WGL-230 B電熱鼓風(fēng)干燥箱：南京遠(yuǎn)拓科學(xué)儀器有限公司等.

2 方法

2.1 工藝流程圖

原料選擇→清洗、瀝干→發(fā)酵→干燥→粉碎→加水→微波輔助萃取→過(guò)濾→配料→濃縮.

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 發(fā)酵

利用酵母在生產(chǎn)過(guò)程中消耗單糖及雙糖等寡糖來(lái)提高山茱萸多糖純度，此外，發(fā)酵過(guò)程消耗有機(jī)酸，有益于山茱萸去酸去澀.發(fā)酵溫度為38℃，酵母添加量為1%，發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為90 min.

2.2.2 干燥

鮮果易受到季節(jié)性影響，干燥之后使得山茱萸便于長(zhǎng)期加工生產(chǎn).采用恒溫烘箱對(duì)山茱萸進(jìn)行烘干，烘干溫度為65℃，烘干時(shí)長(zhǎng)根據(jù)烘干數(shù)量決定.烘干標(biāo)準(zhǔn)以山茱萸硬度合適，顏色暗紅為準(zhǔn).

2.2.3 微波輔助萃取

微波輔助萃取與實(shí)驗(yàn)所得多糖提取率有較大聯(lián)系，因此微波輔助萃取過(guò)程需進(jìn)行相關(guān)工藝優(yōu)化.

2.3 山茱萸多糖萃取工藝優(yōu)化

對(duì)料液比、微波時(shí)長(zhǎng)及微波功率這三項(xiàng)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn).根據(jù)單因素對(duì)山茱萸多糖萃取效果的影響，對(duì)應(yīng)項(xiàng)山茱萸多糖萃取率的主要因素進(jìn)行中心組合試驗(yàn)，以山茱萸多糖提取率為響應(yīng)值，進(jìn)行優(yōu)化分析.

2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)

①料液比對(duì)山茱萸多糖提取率的影響

分別稱取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的山茱萸粉末5份，每份稱取質(zhì)量為10.0 g，置于三角錐形瓶中.在其他因素不變的條件下，分別按照0.03、0.05、0.07、0.09、0.11的料液比向錐形瓶中添加蒸餾水.80℃水浴30 min，固定微波功率600 W，微波時(shí)長(zhǎng)為10 min.將萃取所得溶液進(jìn)行離心分離，取上清液稀釋定容，測(cè)定溶液的吸光值.并以此為依據(jù)，判定料液比對(duì)山茱萸多糖提取率的影響.

②微波功率對(duì)山茱萸多糖提取率的影響

分別稱取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的山茱萸粉末5份，每份稱取量為10.0 g，置于三角錐形瓶中.向錐形瓶中添加250 mL蒸餾水，在80℃條件下水浴30 min.設(shè)置固定微波時(shí)長(zhǎng)為10 min，在其他因素不變的條件下，微波功率分別設(shè)定為400，500，600，700，800 W.將萃取所得溶液進(jìn)行離心分離，取上清液稀釋定容，測(cè)定溶液的吸光值.并以此為依據(jù)，判定微波功率對(duì)山茱萸多糖提取率的影響.

③微波時(shí)長(zhǎng)對(duì)山茱萸多糖提取率的影響

分別稱取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的山茱萸粉末5份，每份稱取量為10.0 g，置于三角錐形瓶中.向錐形瓶中添加250 mL蒸餾水，在80℃條件下水浴30 min.設(shè)置固定微波功率為600 W，在其他因素不變的條件下，微波時(shí)長(zhǎng)分別設(shè)定為6，8，10，12，14 min.將萃取所得溶液進(jìn)行離心分離，取上清液稀釋定容，測(cè)定溶液的吸光值.并以此為依據(jù)，判定微波時(shí)長(zhǎng)對(duì)山茱萸多糖提取率的影響.

2.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了確定微波輔助萃取山茱萸多糖的最佳工藝，選出了微波輔助萃取山茱萸多糖影響主要的三因素：料液比、微波功率以及微波時(shí)間進(jìn)行進(jìn)一步分析.以單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)影響山茱萸多糖提取率的三個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn).

2.4 山茱萸多糖測(cè)定與感官檢驗(yàn)

2.4.1 多糖含量的測(cè)定

山茱萸多糖含量的測(cè)定采用苯酚-硫酸法[7-9].現(xiàn)以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，葡萄糖溶度為橫坐標(biāo)，所測(cè)得吸光值為縱坐標(biāo).圖1為葡萄糖溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線直線圖，得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=12.532x+0.0155，其中R2=0.9931.按照下面方法，計(jì)算多糖提取率：

多糖提取率=（多糖質(zhì)量濃度（mg/mL）×體積（mL）/原料質(zhì)量（mg））×100%.

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

3 結(jié)果分析

3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 料液比對(duì)微波輔助萃取多糖提取率的影響

由圖2可看出，當(dāng)提取料液比在0.03～0.05時(shí)，山茱萸多糖的提取率隨著料液比的升高而增加，當(dāng)料液比達(dá)到0.05時(shí)，達(dá)到最大提取率，當(dāng)料液比超過(guò)0.05時(shí)，提取率開始下降.因此選擇料液比為 0.04～0.06這一區(qū)間.

3.1.2 微波功率對(duì)山茱萸多糖提取率影響

由圖3中可看出，隨著功率的不斷增加，提取率呈峰值變化.當(dāng)功率在400～500 W這一區(qū)間時(shí)，提取率呈上升趨勢(shì)；超過(guò)500 W，提取率呈下降趨勢(shì).當(dāng)微波功率在500 W時(shí)，吸光值達(dá)到較高值.比較分析，選擇微波功率在500～600 W這一區(qū)間.

3.1.3 微波時(shí)間對(duì)山茱萸多糖提取率影響

由圖4可看出，當(dāng)微波時(shí)間在6～8 min時(shí)，提取率不斷上升，且上升趨勢(shì)較大；當(dāng)微波時(shí)間在8～10 min時(shí)，提取率上升趨勢(shì)平緩；當(dāng)微波時(shí)間在10 min以上時(shí)，提取率持續(xù)下降.比較分析，選擇微波時(shí)間在8～10 min這一區(qū)間.

圖2 料液比對(duì)山茱萸多糖提取率的影響

3.2 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果分析

3.2.1 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)山茱萸的影響因素進(jìn)行BBD試驗(yàn)，以山茱萸多糖提取率為響應(yīng)值.響應(yīng)面因素水平表所示，響應(yīng)面設(shè)計(jì)結(jié)果見表1、表2.

分析得到二次多項(xiàng)回歸方程為：

Y=+ 12.31-0.82A-0.65B-0.42C + 0.80AB +1.10BC-1.70A2-2.90B2-2.83C2.

繼續(xù)對(duì)所得到的結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表3所示.

經(jīng)顯著性檢驗(yàn)可以看出，回歸模型高度顯著，相關(guān)系數(shù)R2為0.9801，說(shuō)明模型的擬合度好，表明實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值時(shí)間有很好的一致性；調(diào)整相關(guān)系數(shù)adj-R2為0.9082說(shuō)明山茱萸多糖得率模型能夠解釋各因素對(duì)提取率的影響.本試驗(yàn)中模型失擬項(xiàng)的P＜0.0001，模型失擬項(xiàng)不顯著，進(jìn)一步說(shuō)明此模型的擬合度良好.變異系數(shù)（C.V%）遠(yuǎn)小于5%表示試驗(yàn)的精確度高，說(shuō)明模型方程能夠較好地反應(yīng)真實(shí)值.綜上所述，回歸模型擬合程度良好，實(shí)驗(yàn)誤差小，能夠準(zhǔn)確分析和預(yù)測(cè)山茱萸多糖的提取率.

各單因素的P值均遠(yuǎn)小于0.05，說(shuō)明各單因素對(duì)結(jié)果的影響均是顯著的；交互項(xiàng)中，AB和BC對(duì)于結(jié)果的影響是顯著的，AC對(duì)于結(jié)果的影響不顯著；二次項(xiàng)對(duì)于結(jié)果的影響均為極顯著.

對(duì)結(jié)果影響顯著的交互項(xiàng)響應(yīng)曲面圖如圖5所示：

表1 響應(yīng)面因素水平表

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表3 回歸模型的方差分析

3.2.2 響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)

對(duì)所得結(jié)果進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，選取多糖提取率為MAX，設(shè)置區(qū)間為7%～15%，最終得到最佳工藝條件為：料液比為0.05（1：19），微波功率為541.17 W，微波時(shí)長(zhǎng)為8.87 min.該條件下，多糖提取率理論值為12.51%.按照此條件進(jìn)行多組優(yōu)化試驗(yàn)，設(shè)置料液比為0.05（1：19），微波功率為541 W，微波時(shí)長(zhǎng)為8.87 min，提取率為12.34%±0.50，與理論值的誤差在5%范圍內(nèi)，說(shuō)明由此優(yōu)化的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.

4 結(jié)論

通過(guò)Box-Behnken響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到了微波萃取多糖的最優(yōu)工藝參數(shù)為：料液比為0.05（1：19）、微波功率為541 W、微波時(shí)間為8.87 min.在此條件下，多糖得率為12.34%±0.50.通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得實(shí)際值與模型預(yù)測(cè)值接近，證明應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化山茱萸多糖微波提取工藝是準(zhǔn)確可行的，并為山茱萸的進(jìn)一步研究和工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù).

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