正交试验法优化超声波辅助提取丝瓜多糖工艺

师文添（江苏食品药品职业技术学院，江苏食品加工工程技术研究开发中心，江苏淮安223003）



正交试验法优化超声波辅助提取丝瓜多糖工艺

师文添（江苏食品药品职业技术学院，江苏食品加工工程技术研究开发中心，江苏淮安223003）

摘要：对丝瓜粉中多糖类物质的提取工艺进行优化，在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交试验设计，研究液料比、超声辅助提取温度和提取时间对丝瓜多糖得率的影响。结果表明，超声波辅助提取丝瓜多糖的影响因素顺序依次为液料比＞提取温度＞提取时间，最佳超声波辅助提取工艺为液料比25∶1（mL/g），提取温度85℃，超声时间40 min。此条件下丝瓜多糖得率为23.4%。

关键词：丝瓜；多糖；超声波；提取；正交试验

丝瓜原产于印度，唐代传入我国，又名水瓜、天丝瓜、天罗、绵瓜、布瓜[1-2]等，为葫芦科丝瓜属一年生攀性草本植物。中医认为，丝瓜性凉，具有清热凉血、顺气健脾、化瘀解毒、免疫调节、祛风化痰、抗生育、抗肿瘤、抗真菌、抗氧化[3]、降血脂[4]、抑制艾滋病病毒、润肌美容、预防缺血性心肌损伤等功效，是一种具有良好保健功效的蔬菜食品。

丝瓜多糖是丝瓜的药用成分之一，具有增强机体免疫、抗肿瘤[5-6]、抗辐射、抗病毒、抗艾滋病、延缓衰老、双向调节体内血糖[7]、改善食品的食用品质、加工特性和外观特性，其多种多样的生物活性功能及其应用，使多糖生物资源的开发利用和研究日益活跃，成为大家研究的热点。

超声波辅助萃取技术是以超声辐射压强产生的骚动效应、空化效应和热效应引起机械搅拌、加速扩散溶液的一种萃取方法，具有时间短、效率高、提取量高等特点[8]。

本研究通过正交试验优化丝瓜多糖的超声波辅助提取工艺，为进一步开发利用丝瓜多糖提供参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

丝瓜粉：广东省广州市好保姆丝瓜络粉厂。

葡萄糖、苯酚、浓硫酸、无水乙醇、丙酮，均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司。

1.2主要仪器

AB204-N电子天平：瑞士METTLER TOLEDO；H. H.S-2型电热恒温水浴锅、超级恒温水浴锅：上海医疗器械五厂；JY92-Ⅱ超声波细胞粉碎机：宁波新芝生物科技有限公司；UV-4802紫外可见分光光度计：上海尤尼克仪器有限公司；旋转蒸发仪：德国BüCHI；5415D台式离心机：德国EPPENDORF。

1.3丝瓜多糖的提取流程

丝瓜干粉→超声波辅助提取→过滤→多糖提取液→浓缩→醇析→静置→离心→丝瓜粗多糖

1.4标准曲线的制作

6 %苯酚试剂的配制：取苯酚100 g，加铝片0.1 g 和NaHCO30.05 g，蒸馏，收集182℃馏分，称取6.0 g，加水100 mL溶解，置棕色瓶内放冰箱备用。

标准曲线的制作：精确称取干燥至恒重的葡萄糖100 mg，置100 mL容量瓶中用蒸馏水定容，得浓度为1.0 mg/mL的葡萄糖贮备液。准确移取葡萄糖贮备液10 mL，用蒸馏水定容至100 mL，得0.1 mg/mL的葡萄糖使用液。取0.1 mg/mL的葡萄糖使用液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL和1.2 mL，分别于6支试管中，加蒸馏水至2.0 mL，加入6 %苯酚溶液1.0 mL，摇匀后迅速加入5.0 mL浓硫酸，充分摇匀，放置至室温，于紫外490 nm测定吸光值，以试剂空白做参比，以葡萄糖溶液浓度为横坐标，其相应的吸光值为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。

1.5样品多糖含量的测定

取4 g丝瓜粉末，加水100 mL，在90℃水浴以500 W功率超声辅助提取25 min后过滤，滤液转入旋转蒸发仪，浓缩至50 mL；用3倍体积的无水乙醇搅拌以沉淀多糖，静置30 min后在20℃、4 000 r/min离心10 min，收集沉淀物，用无水乙醇、丙酮各洗涤2次，60℃烘干得粗多糖，根据1.4测定吸光值，计算丝瓜多糖得率。

2　结果与讨论

2.1丝瓜多糖紫外吸收特征

用紫外-可见分光光度计每隔5 nm读取吸光值，测定提取液最大吸收峰，将结果与参考值作比较，确定提取物是否为多糖。

由图1可知，丝瓜多糖提取液在490 nm处出现特征吸收峰，这与陈红燕[4]等研究相符，表明本试验提取物属于多糖类物质。

图1丝瓜多糖紫外光谱Fig.1 UV spectrum of luffa polysaccharide

2.2标准曲线的绘制

按照分光光度法于紫外490 nm处测定吸光度。以葡萄糖溶液浓度为横坐标，其相应的吸光值为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线如图2。标准曲线为Y=6.044 0 X，R2=0.999 2。

图2多糖含量测定标准曲线Fig.2 The standard curve for determination of the content of luffa polysaccharide

2.3各提取因素对多糖得率的影响

2.3.1液料比对多糖得率的影响

在提取温度为85℃、提取时间为40min的条件下，分别测定液料比为10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1、35∶1（mL/g）时多糖含量，研究料液比对多糖得率的影响，结果见图3。

图3液料比对丝瓜多糖得率的影响Fig.3 The influence of the ratio solvent to solute on yield of luffa polyssacharide yield

由图3可知，在料液比为25∶1（mL/g）时，多糖的得率最大，原因是液料比太低，不能充分将多糖提取出来，而在液料比为25∶1（mL/g）后，过高的液料比又使多糖损失。因此，选取液料比为25∶1（mL/g）。

2.3.2超声波辅助提取温度对多糖得率的影响

在液料比为25∶1（mL/g）、超声提取时间为40 min，分别测定超声提取时间为75、80、85、90、95、100℃时多糖含量，研究超声提取温度对多糖得率的影响，结果见图4。

图4提取温度对丝瓜多糖得率的影响Fig.4 The influence of extracting temperature on yield of luffa polysaccharide

由图4可知，提取温度太低，多糖不能充分溶解在提取剂中，随着提取温度的增加，多糖得率增加，在提取温度为90℃时多糖的得率最高，随着提取温度的继续增高，多糖成分可能被破坏导致丝瓜多糖得率降低。

2.3.3超声波辅助提取时间对多糖得率的影响

在液料比为25∶1（mL/g）、提取温度为85℃，分别测定超声提取时间为10、15、20、25、30、35min时多糖含量，研究超声提取时间对多糖得率的影响，结果见图5。

图5超声提取时间对丝瓜多糖得率的影响Fig.5 The influence of extracting time on yield of luffa polysaccharide

由图5可知，随着超声提取时间的延长，多糖的得率逐渐增大，且提取时间大于35 min后，多糖得率变化不大，因此，选取超声提取时间35 min为最佳时间。2.3.4正交试验法优化丝瓜多糖的提取工艺

在单因素试验基础上，选用液料比、超声波辅助提取温度、超声波辅助提取时间，采用四因素三水平L9（34）正交试验，以多糖得率为考查指标，优化多糖的提取工艺。试验因素及水平见表1，试验结果见表2，方差分析结果见表3。

表1因素与水平Table 1 The factors and levels

由表2及表3可知，因素A、B影响显著，因素C影响不显著，影响丝瓜多糖得率的各因素主次关系为A＞B＞C，最优超声波辅助提取条件组合为A2B1C3，即液料比25∶1（mL/g），超声提取温度85℃，超声时间40min。按最佳组合做3组平行试验，得出丝瓜多糖得率为23.4 %。

表2正交试验结果Table 2 Results of orthogonal test

表3方差分析结果Table 3 Results of analysis of variance

3　结论

在单因素试验基础上通过正交试验设计优化了丝瓜多糖的提取工艺。结果表明，最佳超声波辅助提取工艺为液料比25∶1（mL/g），超声提取温度85℃，超声时间40 min，多糖的得率为23.4 %。

参考文献：

[1]李小会,李建珊,李志洲.回归正交法优化丝瓜多糖提取工艺[J].食品与发酵科技,2009,45(4):63-66

[2]蔡健.丝瓜的营养保健和开发利用[J].食品与药品,2006,8(5):70-73 [3]王绪英,刘小玉.丝瓜、黄瓜、苦瓜抗氧化作用的初步研究[J].六盘水师范高等专科学校学报,2009,21(6):41-43

[4]陈红燕,盛建国,杜键,等.正交设计法优化丝瓜水多糖的提取工艺[J].安徽化工,2008,34(6):17-19

[5]黎炎,王益奎,李文嘉,等.丝瓜不同品种多糖含量分析[J].作物杂质,2009(5):28-30

[6]黎炎,王益奎,李文嘉,等.丝瓜络多糖提取工艺的研究[J].热带作物学报,2010,31(1):131-135

[7]颜国纲,郑振佳,时新刚,等.丝瓜的营养价值及其综合利用研究进展[J].中国果菜,2011(7):35-36

[8]王雪,王振宇.响应面法优化超声波辅助提取黑木耳多糖的工艺研究[J].中国林福特产,2009(3):1-4收稿日期：2014-10-24

Optimization of Ultrasonic Wave-assisted Extracting Luffa Polysaccharide by Orthogonal Array Design Tests

SHI Wen-tian
（Jiangsu Food＆Pharamaceutical Science College，Jiangsu Engineering Research＆Department Center for Food Processing，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

Abstract：The extraction technology of polysaccharide from luffa powder was optimized. Based on single factor test，the effect of extraction temperature，extraction time，liquid/solid ratio（mL/g）on the extraction rate of polysaccharide was studied according to L9（34）orthogonal test．The results showed that factors influencing the extraction of polysaccharide from luffa powder by the ultrasonic wave-assisted method were in the order as follows：solid /liquid ratio（g/mL）＞extraction temperature＞extraction time，the optimum extracting conditions of polysaccharide from luffa powder for orthogonal test were：ratio of liquid /solid was 25∶1（mL/g），extracting temperature was 85℃and ultrasonic time 40 minutes. The extraction rate of luffa polysaccharide was 23.4 % under the above optimal extracting conditions．

Key words：luffa；polysaccharide；ultrasonic wave；extraction；orthogonal test

作者简介：师文添（1981—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：功能食品。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.018