长枣多糖水提工艺参数的响应面分析及优化

柳 杨 罗瑞明

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

长枣多糖水提工艺参数的响应面分析及优化

柳 杨 罗瑞明

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

为确定长枣多糖水浸提的最佳工艺条件，以粗多糖得率为指标，利用响应面法分析优化水提工艺参数。结果表明，料液比1∶11（m∶V），提取时间5h，提取温度90℃时长枣多糖的得率最高。该条件下粗多糖得率为8.02%。

长枣多糖；水提；响应面分析

灵武长枣（lingwu changzao jujube）属鼠李科枣属（ziziphus jujuba mill.），是宁夏具有地方特色的优良枣品种［1］。枣含有丰富的糖、三萜及苷类，还含有黄酮、酚酸、维生素等［2］。研究［3］表明，枣多糖是枣的主要功效成份之一，是一种重要的生物活性物质，有很高的药用价值和广阔的开发前景。

目前，中国对长枣多糖的相关研究还很少。姜晓燕［4］、吴素萍［5］采用酶法提取长枣多糖，通过正交试验得出最优提取条件，但是未讨论酶添加量与多糖得率的关系，提高得率的同时增加了经济成本；而且酶法提取对浸提温度的要求更精确，在大规模生产中难以实施操作；其采用正交试验方案，未能给出因素与响应值之间明确的函数表达式。本试验采用成本低、操作简便的传统水浸提方法［6－7］对长枣多糖进行提取，结合响应面分析法优化提取工艺，为工业化生产提供试验基础和参考。

1 材料与方法

1.1 材料

灵武长枣：干枣（含水率14%），购自银川新百超市。

无水乙醇：分析纯，齐氏化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器

万能粉碎机：WK－200B，西安医疗器械厂；

隔水式电热恒温水浴锅：WMK－02型，湖北省黄石市医疗器械长；

低速离心分离机：TDL－4－A，上海安亭科学仪器厂；

旋转蒸发器：RE－52AA，北京电子医疗仪器厂；

冷冻干燥机：FD－4中型，北京博医康实验仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 长枣多糖提取工艺流程

长枣→清洗→去核→干燥→粉碎→水浴浸提→离心分离→取上清液→浓缩→乙醇沉降→离心分离→得粗多糖沉淀→反复醇沉3次→冷冻干燥→称量。

1.3.2 粗多糖得率计算方法 粗多糖得率按式（1）计算［5］：

1.3.3 水浸提的单因素试验 结合文献［8－9］，以水为提取溶剂，选用对提取率有影响的3个因素，即水料比、提取时间、提取温度进行单因素试验。按照1.3.1方法提取长枣多糖，并计算多糖提取率。

（1）料液比的选择：设定浸提时间6h，浸提温度80℃，比较不同料液比（1∶4，1∶6，1∶8，1∶10，1∶12）（m∶V）时的多糖得率。

（2）浸提时间的选择：设料液比1∶10（m∶V），浸提温度80℃，比较不同浸提时间（2，3，4，5，6h）的多糖得率。

（3）浸提温度的选择：设定料液比1∶10（m∶V），浸提时间6h，比较不同浸提温度（50，60，70，80，90℃）时的多糖得率。

1.3.4 响应面法试验设计 在单因素试验基础上，采用CCD中心组合设计原理，对影响多糖得率的料液比、浸提时间、浸提温度3因素，用 Design expert 7.0软件设计了三因素五水平的中心组合试验。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果

通过单因素试验发现，随着料液比的升高，多糖提取率快速增大，当料液比大于1∶10（m∶V）之后趋于平稳；多糖得率随提取时间变化不明显，当达到5h时得率增加到最大值，超过5h时，得率出现下降趋势；随着温度上升多糖得率增加显著，当温度高于80℃时，增幅有所减少，但仍然缓慢上升，当温度达到90℃左右时，多糖得率达到最大值。

2.2 中心组合试验结果及响应面分析

根据单因素试验结果，设计中心组合试验因素水平（见表1）。

表1 中心组合试验因素与水平设计Table 1 Central composite design（CCD）experiments for three factors and five levels

对X1、X2、X33因素的各个水平进行线性变换，得到水平的编码［10－11］。试验方案及结果见表2。

2.2.1 中心组合设计试验结果方差分析 为考察各因素对水提长枣多糖的影响，利用Design expert 7.0分析软件对表2的试验结果进行分析，得到3因素与长枣多糖的得率之间的回归方程如下：

由表3可知，回归模型达到显著水平（P＜0.05），而误差项不显著，一次项都有较显著影响。说明回归方程与实际情况吻合较好，试验误差小，因此可用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析。

2.2.2 各因素间交互作用对长枣多糖得率的响应面分析

由图1～3可知，3因素对多糖得率的影响程度为：料液比＞浸提时间＞浸提温度，且料液比与浸提温度的交互作用对多糖得率影响较大，这与方差分析表统计结果相符。

表2 三因素五水平中心组合试验Table 2 The experiments design and results

表3 长枣多糖得率的方差分析†Table 3 ANOVA of chang zao jujube polysaccharide yield

2.2.3 长枣多糖水提条件最优值的确定 通过岭脊分析［11］后，得出回归模型存在最大值点，DL的最大估计值为8.208 29%，稳定点（X1，X2，X3）的代码值为（1，0.8，1.2），与之对应的实际值，液料比（X1）＝1∶11，提取时间（X2）＝5h，提取温度（X3）＝90℃。在此优化条件下共进行3次平行验证实验，长枣多糖得率为8.02%与预测值基本一致。

图1 料液比与浸提时间及其交互作用对多糖得率影响的响应面和等高线Figure 1 Response surface plot and contour plot of ratio of material to liquid，time and their interactions effecting on polysaccharide yield

图2 料液比与浸提温度及其交互作用对多糖得率影响的响应面和等高线Figure 2 Response surface plot and contour plot of ratio of material to liquid，temperature and their interactions effecting on polysaccharide yield

图3 浸提时间与浸提温度及其交互作用对多糖得率影响的响应面和等高线Figure 3 Response surface plot and contour plot of time，temperature and their interactions effecting on polysaccharide yield

1 李喜宏，班兆军，李莉，等.灵武长枣贮藏的关键技术研究［J］.果树学报，2009，26（1）：94.

2 何峰，潘勤，闵知大.枣属植物化学成分研究进展［J］.国外医药－植物药分册，2005，20（1）：1～5.

3 赵智慧.枣水溶性多糖的研究［D］.保定：河北农业大学，2006.

4 姜晓燕，胡云峰，崔翰元.酶法提取灵武长枣多糖及抗氧化作用的研究［J］.食品工业，2009（6）：31～33.

5 吴素萍.超声辅助酶法提取长枣多糖的研究［J］.河南工业大学学报（自然科学版），2008，29（4）：20～23.

6 赵玉英.广枣中多糖的提取及无机元素的含量测定［J］.西北民族学院学报（自然科学版），1999（4）：56～58.

7 Hong－Xi X，Spencer H S，Song F，et al.Isolation and characterization of an anti－HSV polysaccharide from Prunellavulgars［J］.Antiviral Research，1999（44）：43～54.

8 林勤保，赵国艳.不同方法提取大枣多糖工艺的优化研究［J］.食品科学，2005，26（9）：368～369.

9 张志军，李淑芳，刘建华.灵芝多糖提取水浸提条件的研究［J］.天津农学院学报，2005，12（1）：12～15.

10 Ruiming Luo，Guanghong Zhou.Mathematical optimization for energy consumption during freeze－drying of cooked beef slice［J］.Journal of Food Process Engineering，2008（31）：583～601.

11 杨抑，徐伟，陈杰，等.响应面分析法对油炸香芋片的工艺优化［J］.食品与机械，2009，25（1）：46～50.

Analysis and optimization on parameters of extraction condition of Changzao jujube polysaccharide by water extraction with response surface methodology

LIU YangLUO Rui－ming

（The Agricultural College of Ningxia University，Yinchuan，Ningxia750021，China）

In order to determine the optimum technological conditions of Changzao jujube polysaccharide by water extraction，taking polysaccharide rate as the index，the water extraction parameters were optimized by the method of response surface analysis（RSA）.The results showed that the ratio of material to water is 1∶11，extraction time 5h，extraction temperature 90 ℃.The yield of polysaccharide rate can reach 8.02%in this condition.

chang zao jujube polysaccharide；water extraction；response surface analysis

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.037

柳杨（1984－），男，宁夏大学在读硕士研究生。E－mail：liuyang840624＠163.com

罗瑞明

2010－05－10