李樂，陳本壽，袁瑩

（重慶化工職業(yè)學院環(huán)境與質量檢測學院,重慶 401228）

無花果（Ficus carica）又名秘果、牛奶仔、無花果、天仙子，是?？崎艑僦参?，原分布于地中海沿岸，唐代傳入我國，今南北方均有種植，尤以新疆最多。無花果果實皮薄無核、香甜可口，其果實、根和葉均具有極高的藥用價值和營養(yǎng)價值。無花果具有健胃清腸、消腫解毒、潤肺止咳、清熱生津、健脾輕瀉等功效[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明，無花果富含多種生物活性成分，如無花果多糖、黃酮類化合物、多酚類化合物、花青素、補骨脂素和微量元素維生素C、維生素E、硒等，同時還具有抗腫瘤[2]、抗氧化[3]、抑菌作用[4]調節(jié)免疫等功能[5-6]。

多糖是由許多相同或不同的單糖以α或β糖苷鍵所組成的大分子化合物，廣泛存在于動物細胞膜和植物細胞壁中，具有多種生物活性。如菌類多糖具有促進胰島素分泌從而降血糖的作用；部分中草藥多糖具有調節(jié)巨噬細胞體積從而增強機體免疫力的功能；有些多糖可以誘導腫瘤細胞分化凋亡從而起到抗腫瘤作用[7-8]。

由于植物細胞壁比較牢固，需進行破壁處理，且植物種子常含有較多的脂質或蛋白，需去除雜質。植物多糖的提取方法有多種，如熱水浸提法、酶解提取法、有機溶劑浸提法、微波-超聲波輔助法和超臨界萃取法等。其中微波輔助提取法的原理是頻率為300～300000 MHz 電磁波具有超強的穿透能力，微波進入細胞后將能量迅速傳遞給溶劑分子和細胞內部，使細胞內部溫度上升、壓力變大，當壓力超過細胞壁最大承受能力時，細胞壁發(fā)生破裂，從而釋放出細胞內的有效成分，溶解到溶劑里[9-10]。微波輔助提取法相比于傳統(tǒng)的溶劑提取法具有提取效率高、溶劑用量少、提取速度快、無污染等優(yōu)點，因而被稱為“綠色提取工藝”[11]。在無花果多糖提取工藝的相關研究中，微波輔助法研究相對較少。

本文研究了無花果多糖微波輔助提取的最佳工藝，在單因素的基礎上進行正交試驗設計，優(yōu)化得到無花果多糖的最佳提取條件，進而為相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料

無花果果實，市售，來自新疆阿圖什。選擇適當成熟，新鮮無損壞的果實。洗凈在70～80 ℃的烘箱中干燥3 d，用磨機研磨并過60 目篩，裝入密封袋中，儲存在干燥和避光處，備用。

1.2 主要儀器設備

H8048 型微波萃取儀，邢臺智冠機械科技有限公司；FW-80 型研磨機，北京興時利和科技發(fā)展有限公司；DHG-9053A 型臺式鼓風干燥箱，無錫瑪瑞特科技有限公司；PSB200 型試驗室離心機，蘇州優(yōu)格曼機械有限公司；HH-4 型數顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；UV-2102C 型紫外可見分光光度計，上海儀天科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 多糖的提取及測定

取適量干燥的無花果粉末，用蒸餾水浸泡1 h，采用試驗設定的不同微波功率、水料比、溫度和時間進行多糖提取。提取液過濾除去碎屑，離心處理15 min，轉速為4500 r/min，將得到的上清液進行真空濃縮至原體積的1/4 左右，然后在濃縮液中加入3 倍濃縮液體積的60%乙醇，4 ℃冷藏放置10 h，再次離心處理15 min，轉速為4500 r/min，得到的沉淀即為粗多糖。然后，使用Sevage 法[12]去除粗多糖中的蛋白質，得到無花果多糖。

采用苯酚-硫酸法[13]進行多糖提取率的測定，以葡萄糖為標準品繪制標準曲線，測定無花果多糖含量，并按照以下公式計算：

1.3.2 單因素試驗設計

1.3.2.1 微波功率對無花果多糖提取率的影響

稱取適量無花果多糖干粉，按水料比40 mL/g 加入蒸餾水，攪拌均勻，在溫度70 ℃條件下處理40 min，微波功率分別為300 W、400 W、500 W、600 W 和700 W，試驗結束后測定無花果多糖含量。

1.3.2.2 水料比對無花果多糖提取率的影響

稱取適量無花果多糖干粉，分別按水料比10 mL/g、20 mL/g、30 mL/g、40 mL/g 和50 mL/g 加入蒸餾水，攪拌均勻，在溫度70 ℃、微波功率600 W條件下分別處理40 min，試驗結束后測定無花果多糖含量。

1.3.2.3 溫度對無花果多糖提取率的影響

稱取適量無花果多糖干粉，按水料比40 mL/g 加入蒸餾水，攪拌均勻，在微波功率600 W 條件下處理40 min，溫度分別為50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃和70 ℃，試驗結束后測定無花果多糖含量。

1.3.2.4 時間對無花果多糖提取率的影響

稱取適量無花果多糖干粉，按水料比40 mL/g 加入蒸餾水，攪拌均勻，在溫度70 ℃、微波功率600 W條件下分別處理20 min、30 min、40 min。

1.3.3 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，以微波功率（W）、水料比（mL/g）、溫度（℃）和時間（min）4 個因素為研究對象，以無花果多糖提取率為評價指標，設計四因素三水平正交試驗，確定無花果多糖最佳提取條件。

1.3.4 數據處理

采用Microsoft Office Excel和SPSS 20.0進行數據處理。

2 結果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 微波功率對無花果多糖提取率的影響

微波功率有助于植物細胞壁破碎，有助于多糖溶出，提高多糖的提取率。但是，當微波功率過大時，會引起部分多糖的降解，從而降低多糖的提取率。由圖1 可知，無花果多糖提取率隨微波功率變化而變化，當微波功率為600 W 時，多糖提取率達到最高值；當微波功率為700 W 時，多糖提取率略有下降。因此，選擇微波功率500 W、600 W 和700 W 作為正交試驗設計的因素水平。

圖1 微波功率對無花果多糖提取率的影響Fig.1 Effects of microwave power on the yield of Ficus carica polysaccharides

2.1.2 水料比對無花果多糖提取率的影響

水料比是提取過程中一個重要影響因素。當溶質與溶劑的濃度差越大，則傳輸動力越大，擴散到溶劑中溶質越多，但水料比過大后對多糖提取率無顯著影響[14-15]。由圖2 可知，無花果多糖提取率隨水料比的增加而上升。當水料比從10 mL/g 增加到50 mL/g 時，多糖提取率呈不斷上升趨勢；當水料比為50 mL/g 時，多糖提取率增加不明顯。因此，選擇水料比30 mL/g、40 mL/g 和50 mL/g 作為正交試驗設計的因素水平。

圖2 水料比對無花果多糖提取率的影響Fig.2 Effect of water to material ratio on the extraction rate of Ficus carica polysaccharides

2.1.3 溫度對無花果多糖提取率的影響

提取溫度對多糖提取率具有較大影響。隨著溫度的升高，多糖溶解性和擴散性增強，有利于多糖的溶出，但溫度過高會使多糖降低部分活性，從而降低多糖提取率[16]。由圖3 可知，無花果多糖提取率隨溫度升高而變化。當溫度為65 ℃時，多糖提取率達到最高值；當溫度為75 ℃時，多糖提取率略有下降。因此，選取60、65 和70 ℃作為正交試驗設計的因素水平。

圖3 溫度對無花果多糖提取率的影響Fig.3 Effects of temperature on the yield of Ficus carica polysaccharides

2.1.4 微波時間對無花果多糖提取率的影響

在相同的微波功率下，時間延長有助于植物細胞破碎，亦有助于植物多糖溶出。同時，處理時間過長會使多種成分溶出，降低多糖的溶出率[17]。由圖4 可知，無花果多糖提取率隨微波時間的延長而變化。當微波時間為50 min 時，多糖提取率達到最高值；當微波時間為60 min 時，多糖提取率略有下降。因此，選擇微波時間為40 min、50 min 和60 min 作為正交試驗設計的因素水平。

圖4 時間對無花果多糖提取率的影響Fig.4 Effects of microwave time on the extraction rate of Ficus carica polysaccharides

2.2 正交試驗

根據單因素試驗結果，設計四因素三水平正交試驗，優(yōu)化無花果多糖最佳提取條件。正交試驗因素水平如表1 所示。正交試驗結果見表2。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal test

表2 正交試驗結果Table 2 Orthogonal test results

由表2 可知，R 值越大，表示因素對評價指標的影響越大。各因素對多糖得率影響的主次順序為A>D>B>C，即微波功率>時間>水料比>溫度。最佳提取條件組合為A2B2C3D1，即微波功率600 W、水料比40 mL/g、溫度70 ℃和時間40 min，該條件下多糖得率為12.17%。采用最佳提取條件進一步驗證正交試驗結果，重復測定3 次，實際測得多糖得率為12.05%，與預測值誤差較小。因此，此正交設計能夠預測試驗的最佳條件。

目前，無花果多糖的提取方法有多種，如水提法、酶提法、微波輔助法、超聲波輔助法、微波-超聲波聯(lián)合法、超臨界萃取和亞臨界水法提取等，其中無花果多糖的微波輔助提取方法相關研究較少。

王振斌等[18]研究了水提法提取無花果多糖，通過單因素和正交試驗設計，得到無花果多糖提取的最優(yōu)條件為提取溫度100 ℃，料液比1:12（g/mL），浸提2 次，每次浸提3 h，其水溶性多糖提取率達8.52%。葉文斌[19]采用響應面試驗設計對酶法提取無花果多糖提取工藝進行優(yōu)化，得到最佳工藝條件為酶解溫度50.36 ℃，酶用量0.06 g 和pH 4.73，多糖得率為34.13%。

余希成等[20]利用超聲波輔助法提取無花果多糖，通過單因素和正交試驗設計，得到最佳提取參數為浸提溫度55 ℃、浸提時間20 min、料液比1:20（g/mL），提取率為4.82%。趙群等[21]探討了響應面法優(yōu)化超臨界CO2提取無花果多糖的條件，得到最優(yōu)條件組合為溫度78.5 ℃，壓力33.4 MPa，時間96.2 min，重復測定三次多糖的平均得率為17.31%，與預測值17.36%無顯著差異。沙坤等[22]使用響應面分析法優(yōu)化亞臨界水法提取無花果多糖的工藝條件，得到最佳工藝條件為提取時間為17 min，提取溫度為150 ℃，液料比為30 mL/g，提取壓力為1.5 MPa，并在該工藝條件下對模型參數進行驗證，多糖提取率達56.48%。

劉婭等[23]采用二次回歸正交旋轉組合試驗對微波輔助提取無花果多糖的工藝條件進行優(yōu)化，得到最優(yōu)條件組合為pH 8.2，時間20.1 min，微波功率556 W，料液比為1:10.2（g/mL），多糖得率為27.6%。趙叢枝等[24]通過單因素和正交試驗研究了微波輔助提取無花果干多糖的方法，得出最佳提取條件為料液比1:50（g/mL），浸泡時間60 min，微波功率640 W，微波時間3 min，在該條件下，無花果多糖得率為4.65%。劉煥燕等[25]通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化了微波輔助法提取無花果葉中補骨脂素的工藝，得到最佳工藝條件為乙醇濃度20%、提取時間6 min、微波功率420 W、料液比1:20（g/mL），補骨脂素的得率為3.69%。結果表明，微波輔助提取工藝合理、提取率高，應用前景廣闊。

本文采用單因素和正交試驗設計，優(yōu)化了微波輔助提取無花果多糖工藝相關參數，得到了無花果多糖微波輔助法的最佳提取條件為微波功率600 W，水料比40 mL/g，溫度70 ℃和時間40 min，該條件下多糖得率為12.17%，驗證試驗實際測得多糖得率為12.05%。

與傳統(tǒng)的水提法相比，微波輔助法有助于提高無花果多糖的提取率；與酶解法相比，微波輔助法多糖提取率較低，生物酶活性受多種因素影響，需嚴格控制條件方能提高多糖提取率；與超聲波輔助法相比，微波輔助法有助于提高無花果多糖的提取率，超聲波輔助法常常與化學溶劑提取法聯(lián)用，進而提高植物多糖的提取率；與新型植物多糖提取法，如超臨界萃取和亞臨界水相比，微波輔助法多糖提取率較低，但新型提取技術成本高耗能大，還需要更多的研究，目前不能工業(yè)應用。與劉婭[23]和趙叢枝[24]等微波輔助提取法研究相比，多糖得率具有差異性。由于無花果品種、提取條件及考察因素的不同，如pH、溫度和浸泡時間，對無花果多糖的溶出均產生不同影響。所以，還需進一步增加考察因素研究其更優(yōu)的提取條件。因此，微波輔助法有助于提高無花果多糖的提取率，正交設計試驗能夠預測無花果多糖提取的最佳條件。

3 結論

本研究采用單因素試驗和正交試驗設計，考察了微波功率、水料比、溫度和時間對無花果多糖提取率的影響，得到了無花果多糖微波輔助法的最佳提取條件為微波功率600 W、水料比40 mL/g、溫度70 ℃和時間40 min，實際測得該條件下多糖得率為12.05%。其中微波功率是影響多糖得率的主要因素，其次為時間、水料比和溫度。結果表明，微波輔助法和正交試驗設計可以應用于無花果多糖提取，進而為相關研究提供參考。