响应面法优化超声辅助提取鱼腥草多糖的工艺

姚秋萍++罗明高++潘大托

摘要：利用响应面法超声辅助对鱼腥草多糖的提取工艺进行优化。以超声时间、超声功率、液料比为影响因素，在单因素试验基础上，根据Box-Benhnken 中心组合试验设计原理采用3因素3水平试验设计，以多糖提取率为响应值进行响应面分析。结果表明：鱼腥草多糖超声提取的最佳工艺条件为：超声时间为50 min、功率606 W、液料比 42.5 mL ∶1 g，多糖提取率验证值为16.31%，与预测值16.372%的相对误差为0.32%。响应面法优化超声提取条件准确可靠、提取率较高，适合于鱼腥草多糖的提取。

关键词：鱼腥草；多糖；超声提取；响应面法

中图分类号： R284.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0252-03

收稿日期：2013-12-16

基金项目：贵州省自然科学基金（编号：黔科合J字[2010]2263号）；贵州民族大学引进人才科研项目。

作者简介：姚秋萍（1978—），女，陕西渭南人，博士，副教授，从事食品化学研究。E-mail：wonderyqp@aliyun.com。鱼腥草为三白草科（Saururaceae）蕺菜属植物蕺菜（Houttuyniacordata Thunb.）的新鲜地上、地下部分以及干燥花期地上植株，具有清热解毒、消痈排脓、利尿通淋的功效[1]。鱼腥草既是一种传统的中药材，又是特味野菜，极具开发潜力，临床上用于治疗肺炎、上呼吸道感染、流感、肝炎等疾病，被推荐为抗严重急性呼吸综合征（SARS） 的8种中药之一以及抗禽流感的3种中药之一[2-3]。近年来，鱼腥草中很多天然活性成分得到开发利用，多糖是鱼腥草的主要有效成分之一。研究表明，鱼腥草多糖具有抗肿瘤、抗衰老、抗氧化、抑菌等作用[4-8]。目前，鱼腥草多糖的提取多采用热水提取工艺，采用超声法提取的报道较少[9-11]。本研究以鱼腥草地下部分为原料，采用超声波、水溶醇沉法提取鱼腥草多糖，通过单因素试验确定鱼腥草多糖提取的最佳超声功率、时间、液料比，并通过响应面分析确定鱼腥草多糖提取的最优工艺，以期为鱼腥草的进一步开发利用提供依据。

1材料与方法

1.1材料与试剂

将鱼腥草在40 ℃下进行热风干燥，粉碎，过60目筛，密封好后置于4 ℃冰箱中保存。无水乙醇、丙酮、乙醚、浓硫酸、苯酚、葡萄糖、3，5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、丙三醇等均为分析纯。

1.2主要仪器

DTY-ZBJ-15A型台式全自动制冰机（北京天佑科技发展有限公司），RE-52A型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂），SHZ-Ⅲ型循环水式真空泵（上海亚荣生化仪器厂），101-1 型电热鼓风干燥箱（北京科伟永兴仪器有限公司），756PC型紫外分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）。

1.3方法

1.3.1总糖、还原糖含量测定采用苯酚-硫酸法[12]测定鱼腥草中总糖含量，采用DNS法[13]测定鱼腥草中还原糖含量。鱼腥草多糖含量、多糖得率计算公式如下。

多糖含量=总糖含量-还原糖含量；（1）

多糖得率=多糖含量/鱼腥草干粉质量×100%。（2）

1.3.2鱼腥草多糖的超声波提取方法称取一定质量的鱼腥草干粉，按一定液料比加入去离子水，在冰水浴中超声提取一定时间，离心，取上清液测定鱼腥草总糖、还原糖含量。

1.3.3鱼腥草多糖样品的制备按照“1.3.2”节的方法，将沉淀物加蒸馏水再超声提取1次，离心，合并2次上清液，在旋转蒸发仪上浓缩至一定体积，加入3倍体积的95%乙醇，放入4 ℃冰箱中静置12 h。离心，沉淀加入适量的蒸馏水溶解，滤除不溶物，上清液加入3倍体积的95%乙醇，4 ℃冰箱中静置过夜，离心，沉淀用无水乙醇、丙酮、乙醚依次洗涤，干燥后即得鱼腥草多糖粗提物。

1.3.4单因素试验优化鱼腥草多糖超声波法提取采用单因素试验方法考察超声波提取时间、超声波功率、液料比3个因素对鱼腥草多糖得率的影响。

1.3.5中心组合试验设计在单因素试验基础上，进行3因素3水平Box-Benhnken中心组合试验设计，采用响应面法对试验结果进行分析，优化鱼腥草多糖超声波法提取条件。

2结果与分析

2.1鱼腥草总糖、还原糖标准曲线

采用苯酚-硫酸法测定总糖含量，以葡萄糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标制作标准曲线，得回归方程：y=2.555 6x-0005 7，r=0.999 0 。采用DNS法测定还原糖含量，以葡萄糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标制作标准曲线，得回归方程：y=0.758 5x-0.031，r=0.998。

2.2单因素试验优化鱼腥草多糖超声波提取条件

2.2.1超声波提取时间对鱼腥草多糖提取率的影响鱼腥草干粉在液料比为30 mL ∶1 g、提取功率为400 W的条件下，在冰水浴中分别超声波提取10、20、30、40、50、60、70 min，测定鱼腥草多糖提取率。由图1可以看出，超声时间50 min时，鱼腥草多糖的提取率最大。超声时间低于50 min时，多糖提取率随时间的增加而增大，超声时间大于50 min时鱼腥草多糖得率稍有下降，这可能是由于超声时间过长导致多糖结构遭到破坏，从而导致多糖得率降低。

2.2.2超声波功率对鱼腥草多糖提取率的影响鱼腥草干粉在液料比为30 mL ∶1 g，超声波功率分别为180、270、360、450、540、630、720 W条件下，在冰水浴中超声波提取50 min后，测定鱼腥草多糖提取率。由图2可以看出，超声功率为540 W时，鱼腥草多糖提取率最大，由于功率在540～720 W之间多糖得率变化不大，因此选择超声波功率为540 W进行下一步试验。

2.2.3液料比对鱼腥草多糖提取率的影响鱼腥草干粉在功率为540 W，液料比（mL ∶g）分别为10 ∶1、20 ∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1、60 ∶1条件下，冰水浴中超声提取50 min，测定鱼腥草多糖的提取率。从图3可以看出，当液料比为 40 mL ∶1 g 时，多糖提取率最大。因此，选择液料比为 40 mL ∶1 g 进行下一步试验。

2.3鱼腥草多糖超声提取响应面优化结果

在单因素试验基础上，以超声时间、功率、液料比作为自变量，进行3因素3水平Box-Benhnken的中心组合试验设计（表1）。

为了验证模型预测的可行性，在最佳提取条件下提取鱼腥草多糖，进行3 次平行验证试验，3次平行试验得到鱼腥草多糖实际平均提取率为16.31%，与理论预测值相比相对误差为0.32 %，预测值与试验值吻合得很好。因此，采用响应面法对鱼腥草多糖超声提取条件进行优化是可行的。

3结论与讨论

本研究在单因素试验基础上，采用响应面分析法优化了超声提取鱼腥草多糖工艺，建立了回归模型。在各因素水平

范围内，超声提取对鱼腥草多糖提取率的影响顺序为：液料比>超声功率>超声时间。鱼腥草多糖超声提取的最佳工艺条件为：超声时间为50 min、功率606 W、液料比42.5 mL ∶1 g，多糖提取率验证值为16.31%，与预测值16.372%的相对误差为0.32%。响应面法优化超声提取条件准确可靠、 提取率

较高，适合于鱼腥草多糖的提取。

参考文献：

[1]中华人民共和国药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 北京：人民卫生出版社，1957：155.

[2]卢红梅，彭丽华，郭方遒，等. 鱼腥草中黄酮类成分的高效液相色谱指纹图谱分析[J]. 色谱，2010，28（10）：965-970.

[3]王健，史玉，张永泽，等. 鱼腥草不同部位提取物的抗菌抗病毒作用比较[J]. 河北工程大学学报：自然科学版，2010，27（2）：104-106.

[4]刘光建，王璐，王菲菲，等. 鱼腥草多糖对小鼠肝、肾、心肌和脑组织抗氧化作用的研究[J]. 中国实验方剂学杂志，2011，17（8）：207-210.

[5]Tian L M，Zhao Y，Guo C，et al. A comparative study on the antioxidant activities of an acidic polysaccharide and various solvent extracts derived from herbal Houttuynia cordata[J]. Carbohydrate Polymers，2011，83（2）：537-544.

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[9]李利华. 鱼腥草多糖超声波提取工艺研究[J]. 安徽农业科学，2010，38（5）：2571-2573.

[10]王素萍，杨亚玲，李晚谊，等. 鱼腥草多糖提取工艺及成分分析研究[J]. 云南大学学报：自然科学版，2008，30（4）：396-400.

[11]孟江，周毅生，廖华卫. 超声波提取鱼腥草多糖工艺研究[J]. 时珍国医国药，2008，19（1）：17-18.

[12]刘军海，黄宝旭，蒋德超. 响应面分析法优化艾叶多糖提取工艺研究[J]. 食品科学，2009，30（2）：114-118.

[13]张维杰. 糖复合物生化研究技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，1994：13-16.

2.2.3液料比对鱼腥草多糖提取率的影响鱼腥草干粉在功率为540 W，液料比（mL ∶g）分别为10 ∶1、20 ∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1、60 ∶1条件下，冰水浴中超声提取50 min，测定鱼腥草多糖的提取率。从图3可以看出，当液料比为 40 mL ∶1 g 时，多糖提取率最大。因此，选择液料比为 40 mL ∶1 g 进行下一步试验。

2.3鱼腥草多糖超声提取响应面优化结果

在单因素试验基础上，以超声时间、功率、液料比作为自变量，进行3因素3水平Box-Benhnken的中心组合试验设计（表1）。

为了验证模型预测的可行性，在最佳提取条件下提取鱼腥草多糖，进行3 次平行验证试验，3次平行试验得到鱼腥草多糖实际平均提取率为16.31%，与理论预测值相比相对误差为0.32 %，预测值与试验值吻合得很好。因此，采用响应面法对鱼腥草多糖超声提取条件进行优化是可行的。

3结论与讨论

本研究在单因素试验基础上，采用响应面分析法优化了超声提取鱼腥草多糖工艺，建立了回归模型。在各因素水平

范围内，超声提取对鱼腥草多糖提取率的影响顺序为：液料比>超声功率>超声时间。鱼腥草多糖超声提取的最佳工艺条件为：超声时间为50 min、功率606 W、液料比42.5 mL ∶1 g，多糖提取率验证值为16.31%，与预测值16.372%的相对误差为0.32%。响应面法优化超声提取条件准确可靠、 提取率

较高，适合于鱼腥草多糖的提取。

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[11]孟江，周毅生，廖华卫. 超声波提取鱼腥草多糖工艺研究[J]. 时珍国医国药，2008，19（1）：17-18.

[12]刘军海，黄宝旭，蒋德超. 响应面分析法优化艾叶多糖提取工艺研究[J]. 食品科学，2009，30（2）：114-118.

[13]张维杰. 糖复合物生化研究技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，1994：13-16.

2.2.3液料比对鱼腥草多糖提取率的影响鱼腥草干粉在功率为540 W，液料比（mL ∶g）分别为10 ∶1、20 ∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1、60 ∶1条件下，冰水浴中超声提取50 min，测定鱼腥草多糖的提取率。从图3可以看出，当液料比为 40 mL ∶1 g 时，多糖提取率最大。因此，选择液料比为 40 mL ∶1 g 进行下一步试验。

2.3鱼腥草多糖超声提取响应面优化结果

在单因素试验基础上，以超声时间、功率、液料比作为自变量，进行3因素3水平Box-Benhnken的中心组合试验设计（表1）。

为了验证模型预测的可行性，在最佳提取条件下提取鱼腥草多糖，进行3 次平行验证试验，3次平行试验得到鱼腥草多糖实际平均提取率为16.31%，与理论预测值相比相对误差为0.32 %，预测值与试验值吻合得很好。因此，采用响应面法对鱼腥草多糖超声提取条件进行优化是可行的。

3结论与讨论

本研究在单因素试验基础上，采用响应面分析法优化了超声提取鱼腥草多糖工艺，建立了回归模型。在各因素水平

范围内，超声提取对鱼腥草多糖提取率的影响顺序为：液料比>超声功率>超声时间。鱼腥草多糖超声提取的最佳工艺条件为：超声时间为50 min、功率606 W、液料比42.5 mL ∶1 g，多糖提取率验证值为16.31%，与预测值16.372%的相对误差为0.32%。响应面法优化超声提取条件准确可靠、 提取率

较高，适合于鱼腥草多糖的提取。

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