高晶晶 慕苗 陳錦中

摘 ?????要：采用單因素法和響應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)陜北小粒黑豆中多糖進(jìn)行了提取。首先采用單因素法，在單因素的基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面軟件中的Box-Behnken來(lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可建立該提取過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，并得到該模型的回歸方程，對(duì)該模型的相關(guān)各參數(shù)進(jìn)行方差分析及統(tǒng)計(jì)，得出用該模型來(lái)預(yù)測(cè)提取過(guò)程是合理可靠的，同時(shí)可得該提取過(guò)程的最優(yōu)條件：提取溫度53 ℃、提取時(shí)間3.7 h、液料比26 mL/g、提取次數(shù)3次，在此條件下陜北小粒黑豆中多糖的平均提取率為6.626%。

關(guān) ?鍵 ?詞：小粒黑豆;多糖;提取;響應(yīng)面

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ 041+.7 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）03-0477-04

Abstract： In this paper， single factor method and response surface methodology were used to optimize the extraction process of polysaccharides in black beans from Northern Shaanxi. On the basis of single factor experimental results， the Box-Behnken of response surface software was used to design the experiment. The mathematical model of the extraction process was established with experimental data， and the regression equation of the model was obtained. The variance analysis and statistical results of related parameters of the model showed that it this model was reasonable and reliable to predict the extraction process. The optimal conditions of the extraction were determined as follows： the temperature 53 ℃，the extraction time 3.7 h，the ratio of liquid to material 26 mL/g， the extraction times 3 times. The extraction rate was 6.626% under above optimal conditions.

Key words： Small black beans; Polysaccharide; Extraction; Response surface methodology

小粒黑豆是陜北眾多雜糧品種中非常重要的一種，在我國(guó)栽培歷史悠久，是藥食兼具的農(nóng)產(chǎn)品，它具有祛風(fēng)除熱、利尿消脹、活血解毒等作用[1，2]。近年來(lái)，陜北小粒黑豆產(chǎn)量逐年增加，主要用于食品和飼料加工方面，其加工產(chǎn)品單一，產(chǎn)品附加值低，對(duì)黑豆中活性成分的研究和利用還不夠充分[3]，因此需要合理的開(kāi)發(fā)和利用陜北小粒黑豆，提高其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

多糖具有提高免疫、抗腫瘤、降血糖、抗病毒等多種生物活性及功效，被認(rèn)為是構(gòu)成生命必需的四大基本物質(zhì)之一[4-10]。由于多糖具有獨(dú)特功能和較低毒性的特性，使得多糖類(lèi)化合物在抗病毒、抗衰老以及糖尿病治療、腫瘤治療等方面有著較為良好的應(yīng)用前景[11-15]。

黑豆中多糖含量較為可觀，但對(duì)其研究較少，因此，可積極開(kāi)展黑豆中多糖的提取和開(kāi)發(fā)研究， 對(duì)促進(jìn)我國(guó)黑豆深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著積極的作用[16]。本文主要對(duì)黑豆中多糖進(jìn)行了提取研究，為其后續(xù)的應(yīng)用研究提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 ?試驗(yàn)部分

1.1 ?試驗(yàn)儀器與試劑

DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州科豐儀器設(shè)備有限公司），UV-2450型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司）。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（sigma），濃硫酸（天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司），苯酚（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），無(wú)水乙醇（天津市天力化學(xué)試劑有限責(zé)任公司）。

1.2 ?葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品0.01 g配制成0.1 g/L的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液100 mL。準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL置于10 mL的試管中，補(bǔ)加蒸餾水至體積為2.0 mL，空白組加入蒸餾水2.0 mL，分別加入5%的苯酚溶液1.0 mL，搖勻，向各試管中加入5.0 mL濃硫酸，放置30 min，冷卻至室溫，搖勻后用紫外分光光度計(jì)于490 nm波長(zhǎng)處分別測(cè)其吸光度值[17]，以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，得線性回歸方程y=12.779x+0.0218，R2=0.999 8（圖1）。

1.3 ?黑豆多糖的檢測(cè)

黑豆多糖的檢測(cè)采用苯酚-硫酸法[18]。

1.4 ?試驗(yàn)方法

1.4.1 ?原料脫脂

將黑豆粉末與無(wú)水乙醇按1：5（g/mL）比例混合于三口燒瓶中，設(shè)置溫度為50 ℃，水浴加熱三小時(shí)進(jìn)行脫脂。

1.4.2 ?黑豆多糖的提取方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g預(yù)處理過(guò)的黑豆粉末于三口燒瓶中，加入適量蒸餾水，放入轉(zhuǎn)子、攪拌混勻、在恒溫水浴鍋中提取一定時(shí)間后，分離，取上清液，稀釋一定倍數(shù)，采用苯酚-硫酸法檢測(cè)并計(jì)算出多糖的提取率。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?單因素法

單因素試驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)圖2-5，由圖可得最佳工藝條件：提取時(shí)間4 h、提取溫度50 ℃、液料比20 mL/g、提取次數(shù)3次。在此工藝條件下得到多糖提取率為6.564%。

2.2 ?響應(yīng)面法

為了獲得更精確的優(yōu)化條件，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化，選取對(duì)多糖提取率影響較大的因素如：提取時(shí)間、提取溫度和液料比，然后進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

;P由表3方差分析可知，該模型的P值小于0.0001，說(shuō)明此模型是高度顯著的。失擬誤差項(xiàng)P值大于0.05，說(shuō)明該模型誤差小，擬合度高。因此，用該模型分析估計(jì)各因素對(duì)提取過(guò)程的影響是合理可靠的。同時(shí)得到該模型的擬合方程為：

由圖6-8曲面的陡峭程度可以看出，提取溫度的影響>液料比的影響>提取時(shí)間的影響。該回歸模型預(yù)測(cè)的陜北小粒黑豆多糖提取的最優(yōu)工藝參數(shù)為：提取時(shí)間3.7 h、提取溫度53 ℃、液料比26 mL/g，提取率為6.584%（提取次數(shù)均為3次）。

2.3 ?重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)

采用三次平行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證響應(yīng)面法優(yōu)化工藝條件的可靠性，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，優(yōu)化條件下的多糖提取率平均值為6.626%，與理論預(yù)測(cè)值6.584%接近，可以看出用響應(yīng)面法得到的優(yōu)化工藝條件是準(zhǔn)確可靠的。

3 ?結(jié) 論

采用單因素法和響應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)陜北小粒黑豆中多糖進(jìn)行了提取研究，得到了一條優(yōu)化的提取工藝路線：在提取時(shí)間為3.7 h，提取溫度為53℃，液料比為26 mL/g，提取次數(shù)為3次時(shí)，陜北小粒黑豆中多糖的平均提取率為6.626%，與響應(yīng)面法預(yù)測(cè)值基本一致，說(shuō)明用響應(yīng)面法可以很好的對(duì)陜北小粒黑豆中多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)為陜北小粒黑豆中多糖的后續(xù)研究奠定了一定的基礎(chǔ)。

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