王秀娟，馬艷梅，商雪嬌，陳曉平，*（.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春08；.黑龍江職業(yè)學(xué)院，黑龍江雙城50；.長(zhǎng)春迪瑞醫(yī)療科技股份有限公司，吉林長(zhǎng)春00）

響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波提取北五味子多糖工藝

王秀娟1，馬艷梅2，商雪嬌3，陳曉平1，*
（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118；2.黑龍江職業(yè)學(xué)院，黑龍江雙城150111；3.長(zhǎng)春迪瑞醫(yī)療科技股份有限公司，吉林長(zhǎng)春130012）

摘要：采用單因素試驗(yàn)分析料液比、超聲時(shí)間、超聲功率、提取溫度對(duì)多糖得率的影響，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法對(duì)五味子多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，采用四因素三水平響應(yīng)面分析法進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，并對(duì)各個(gè)因素的顯著性和交互作用進(jìn)行分析。確定最佳工藝條件為：料液比1∶25（g/mL）、超聲時(shí)間40min、超聲功率400W、提取溫度65℃，多糖得率為5.44%。

關(guān)鍵詞：北五味子；多糖；響應(yīng)面法；提取工藝

北五味子主要產(chǎn)于我國(guó)的東北部地區(qū)，屬木蘭科植物，具有很高的藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1-2]。五味子多糖是從五味子干燥成熟果實(shí)中提取出來(lái)的含有五味子總多糖的混合物[3]。五味子多糖味道酸、甘、溫，具有補(bǔ)腎寧心、收斂固澀、益氣生津等功效。五味子多糖還具有保肝、抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤、提高免疫力、清除自由基、提高荷瘤小鼠超氧化物歧化酶活力、體外有效抑制脂質(zhì)過(guò)氧化、抑制紅細(xì)胞溶血和丙二醇（MDA）生成[4-9]等諸多藥理作用。因此，研究北五味子多糖提取的最佳工藝條件，對(duì)于新藥和功能性食品的開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1　材料與方法

1.1材料、儀器與儀器

葡萄糖、乙醚、無(wú)水乙醇、丙酮、濃硫酸、苯酚：均為分析純，北京市化工廠；北五味子：長(zhǎng)白山北亞藥業(yè)有限公司。

CWF-2501超微粉碎機(jī)：鑫業(yè)儀器有限公司；PHG-9146A電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；T6紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：安普；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；GL-21M高速冷凍離心機(jī)：湖南星科科學(xué)儀器有限公司；JY92-2超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)：長(zhǎng)春安普科技有限公司；PHS-25酸度計(jì)：上海日島科學(xué)儀器有限公司；AUY220電子天平：島津制作所；電熱恒溫水浴鍋：天津市豪斯特分析儀器公司。

1.2方法

1.2.1葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

0.1mg/mL標(biāo)準(zhǔn)液：取1.00mg/mL貯備液10mL置于100mL容量瓶中，稀釋至刻度。

精密量取 0.1 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)液 0.0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0m L放入試管中，加蒸餾水補(bǔ)至1mL，分別加入1mL 5%的苯酚溶液，5mL濃硫酸，置沸水浴中加熱15min，取出冷卻至室溫，在490 nm處測(cè)定吸光度。以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[10]。

1.2.2多糖得率的測(cè)定

式中：C為標(biāo)準(zhǔn)曲線讀數(shù)，mg/m L；D為稀釋倍數(shù)；F為稀釋因子；W為五味子質(zhì)量，mg。

1.2.3單因素試驗(yàn)

在料液比1∶20（g/mL）、超聲時(shí)間10min、超聲功率400W、提取溫度55℃不變的情況下，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，參考各因素對(duì)多糖得率的影響。

1.2.4響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用Design-Expert8.0.7.1軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)。試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1　響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1　Factorsand their coded levels tested in response surface analysis

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

2.1.1料液比對(duì)多糖得率的影響

在超聲時(shí)間10min、超聲功率400W、提取溫度55℃的情況下，考察料液比對(duì)多糖得率的影響。結(jié)果如圖1。

由圖1可知，料液比為1∶25（g/mL）時(shí)，五味子多糖得率最大。隨料液比的增加，多糖得率下降，可能是因?yàn)槿軇w積增多使其他雜質(zhì)溶出，從而抑制多糖溶出。所以選擇最適料液比為1∶25（g/mL）。

圖1　料液比對(duì)得率的影響Fig.1　Influence of the ratio of liquid tomaterialon extraction rates

2.1.2超聲時(shí)間對(duì)五味子多糖得率的影響

在料液比1∶20（g/m L）、超聲功率400W、提取溫度55℃的情況下，考察超聲時(shí)間對(duì)多糖得率的影響，結(jié)果如圖2。

圖2　超聲時(shí)間對(duì)得率的影響Fig.2　Influenceofultrasonic tim eon extraction rates

由圖2可知，超聲時(shí)間為40min時(shí)，五味子多糖得率最大。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，多糖得率下降，可能是因?yàn)槌暡ǖ臋C(jī)械剪切作用，長(zhǎng)時(shí)間超聲使大分子多糖斷裂，在后處理過(guò)程中損失。所以選擇最適超聲時(shí)間為40min。

2.1.3超聲功率對(duì)五味子多糖得率的影響

在料液比1∶20（g/mL）、超聲時(shí)間10min、提取溫度55℃的情況下，考察超聲功率對(duì)多糖得率的影響，結(jié)果如圖3。

圖3　超聲波功率對(duì)得率的影響Fig.3　Influenceofultrasonic power on extraction rates

由圖3可知，超聲波功率大于500W后，多糖得率增加很少，考慮到經(jīng)濟(jì)性和超聲波功率過(guò)高可能使多糖降解，降低多糖活性。所以選擇最適超聲波功率為500W。

2.1.4提取溫度對(duì)五味子多糖得率的影響

在料液比1∶20（g/m L）、超聲時(shí)間10min、超聲功率400W的情況下，考察提取溫度對(duì)多糖得率的影響，結(jié)果如圖4。

圖4　提取溫度對(duì)得率的影響Fig.4　Influenceofextraciton tem perature on extraction rates

由圖4可知，提取溫度為65℃時(shí)，五味子多糖得率最大。隨溫度升高，多糖得率下降，蛋白質(zhì)等雜質(zhì)也將增加，給后處理帶來(lái)不便。所以選擇最適溫度為65℃。

2.2響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)分析

按表1進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，共27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中1號(hào)～24號(hào)為析因試驗(yàn)，25號(hào)～27號(hào)為中心試驗(yàn)。試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table2　Experimentaldesign and results for responsesurfaceanalysis

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果回歸擬合，得該模型對(duì)應(yīng)的回歸方程為：

Y/%=5.37-0.24X1-0.19X2+0.44X3-0.58X4+ 0.25X1X2+0.048X1X3+0.15X1X4-0.095X2X3+0.26X2X4+ 0.32X3X4-0.97X12-0.95X22-0.38X32-0.64X42（R2=0.976 1）

由Design-Expert8.0.7.1軟件對(duì)二次回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　回歸模型方差分析Table3　Varianceanalysis for the developed regressionmodel

由表3可知，二項(xiàng)式擬合模型方程失擬性（P＞0.05），符合模型要求，回歸模型達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），說(shuō)明該方程擬合度良好，可利用該模型分析最佳提取工藝條件。

2.3響應(yīng)面結(jié)果分析

為了考察交互項(xiàng)對(duì)多糖得率的影響，在兩個(gè)因素固定不變的情況下，對(duì)模型進(jìn)行降維分析，經(jīng)Design-Expert8.0.7.1軟件處理，根據(jù)所得模型經(jīng)響應(yīng)面回歸分析，各兩因素交互作用對(duì)多糖得率影響的響應(yīng)面如圖5。

有圖5得出最佳提取條件為：料液比1∶24.09（g/mL）、超聲時(shí)間38.18min、超聲功率439.85W、提取溫度60.87℃，在此條件下多糖得率可達(dá)到5.62%。在條件可調(diào)范圍下即料液比1∶25（g/m L）、超聲時(shí)間40min、超聲功率400W、提取溫度65℃，實(shí)際多糖得率為5.44%。

3　結(jié)論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)，建立回歸方程，經(jīng)響應(yīng)面回歸分析得到優(yōu)化組合條件為：料液比1∶25（g/mL）、超聲時(shí)間40 min、超聲功率400W、提取溫度65℃，多糖得率為5.44%，模型率預(yù)測(cè)值為5.37%，實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果相差較小，結(jié)果可靠。

圖5　各兩因素交互作用對(duì)多糖得率影響的響應(yīng)面圖Fig.5　Three-dim ensional response surface showing interactiveeffectsof hydrolysisconditionson polysaccharide

參考文獻(xiàn)：

[1]李文科.北五味子的醫(yī)療保健作用[J].民營(yíng)科技,2010(1):20-21

[2]應(yīng)國(guó)清,俞志明,單劍峰,等.北無(wú)味子有效組分的研究進(jìn)展[J].河南中醫(yī),2005,25(6):84-87

[3]李曉光,高勤,翁文,等.五味子多糖的研究概況[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥, 2006,27(6):931-932

[4]苗明三,方曉艷.五味子多糖對(duì)正常小鼠免疫功能的影響[J].中國(guó)中醫(yī)藥科技,2003,10(2):100-101

[5]陳榮華,吳向陽(yáng),仰榴青,等.五味子醇提殘?jiān)写侄嗵堑捏w外抗氧化活性研究[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥,2009,20(6):1512-1513

[6]苗明三.五味子多糖對(duì)衰老型小鼠的影響[J].中國(guó)醫(yī)藥學(xué)報(bào), 2002,17(3):187-188

[7]黃玲,陳華.五味子多糖對(duì)荷瘤小鼠SOD和MDA的影響[J].福建中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,15(1):28-29

[8]謝大澤,湛學(xué)軍,章濤,等.枸杞等5種多糖清除自由基的實(shí)驗(yàn)研究[J].江西醫(yī)學(xué)檢驗(yàn),2002,20(4):195-197

[9]王艷杰,吳勃巖,孫陽(yáng),等.五味子粗多糖對(duì)H22,S180荷瘤小鼠抑制作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].中藥信息,2007,24(5):64-65

[10]胡芳,陳虞蘇.減法提取紅棗多糖的工藝研究[J].臨床醫(yī)學(xué),2011, 24(5):2909-2910

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.22.011

收稿日期：2014-06-03

作者簡(jiǎn)介：王秀娟（1982—），女（漢），中級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事食品生化及功能性食品研究。

*通信作者：陳曉平（1963—），男，教授，博士，主要從事食品生化及功能性食品研究。

Op tim ization of Extraction Technology of Schisandra chinensis Polysaccharide by Response Sur face Methodology

WANGXiu-juan1，MA Yan-mei2，SHANGXue-jiao3，CHENXiao-ping1，*
（1.College of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，Jilin，China；2.Heilongjiang VocationalCollege，Shuangcheng150111，Heilongjiang，China；3.Changchun DIRUIMedical Technology Co.，Ltd.，Changchun 130012，Jilin，China）

Abstract：Using single factor experiment to analyze the influence of solid-liquid ratio，ultrasonic time，ultrasonic power，extraction temperature on the yield ofpolysaccharide，the response surfacemethod wasused to optimize the extraction processof Schisandrae chinensis polysaccharide on basisof single factor experiment. According to the center combination experimentdesign principle，the experimentof four factorsand three levels of response surfacewas carried out，and the significance and the interactionsof different factorswere analyzed. The optimum technologicalconditionswere determined as follows：material liquid ratio 1∶25（g/m L），ultrasonic time40min，ultrasonic power400W，extraction temperature65℃，and thepolysaccharideyieldwas5.44%.

Keywords：Schisandra chinensis；polysaccharides；response surfacemethod；extraction process