正交优化超声波辅助提取玫瑰花多糖的工艺及口服液制备研究

◎ 马利平，刘会超，秦令祥

（1.河南科技学院，河南 新乡 453003；2.漯河食品职业学院，河南 漯河 462300）

玫瑰花，也称刺玫花，是蔷薇目、蔷薇科植物玫瑰的干燥花或花蕾[1]。玫瑰花起源于中国，在世界各地都有种植。中医研究发现，玫瑰花甘温、微苦，归肝脾经，具有降血脂、抑菌、抗病毒、防衰老等功效，被称为“花中皇后”[2-6]，是一种药食同源的花卉。玫瑰花多糖是玫瑰中重要的生物活性成分，具有抗氧化、降血糖和抗衰老等作用[7-9]，广泛用于食品、医药、制茶、保健品等领域[10-11]。本文通过正交试验优化玫瑰花多糖提取工艺，并对玫瑰花多糖口服液制备工艺进行研究，为玫瑰花多糖的提取及应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玫瑰花（干）：市内张仲景大药房；苯酚、硫酸、葡萄糖、无水乙醇（均是分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

JY92-ⅡN超声波细胞粉碎仪：南京晓晓仪器设备有限公司；ZA3AS分析天平：上海赞维衡器有限公司；RE-2000E旋转蒸发器：山东博科再生医学有限公司；M400D台式低速离心机：上海迈皋科学仪器有限公司；UV1800PC紫外-可见分光光度计：安徽宁怀仪器有限公司；DZF-6090真空干燥箱：济南欧莱博技术有限公司；ZD-10L小型破壁粉碎机：广州雷迈机械设备有限公司。

1.3 超声波辅助提取玫瑰花多糖

玫瑰花（60 ℃烘箱中干燥至恒重）→玫瑰花粉（经破壁机粉碎，过60目筛）→加一定比例的水、混匀→超声波辅助提取（一定的超声功率、超声温度、超声时间）→提取液离心（5 000 r·min-1，10 min）→上清液减压浓缩→乙醇溶液沉淀（加3倍体积95%乙醇）→静置（4 ℃冰箱，静置24 h）→离心（5 000 r·min-1，10 min）→真空干燥→即得玫瑰花粗多糖。

1.4 玫瑰花多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法测定玫瑰花多糖含量[12]。玫瑰花多糖得率的计算：

玫瑰花多糖得率=（提取的多糖质量/提取的玫瑰花粉样品质量）×100%

1.5 玫瑰花多糖的提取试验设计

1.5.1 单因素试验设计

准确称取5份10.0 g玫瑰花粉末，按照1.3的方法提取，研究不同因素对玫瑰花多糖得率的影响。固定条件为：料液比1∶30（g·mL-1），超声波功率500 W，超声温度60 ℃，超声时间30 min。分别设定料液比为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40和1∶50（g·mL-1），超声波功率为200 W、300 W、400 W、500 W和600 W，超声温度为30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃，超声时间为10 min、20 min、30 min、40 min和50 min，进行单因素试验。

1.5.2 正交试验设计

在单因素试验的基础上，选取表1列出的4个因素，采用L9（34）正交试验优化提取工艺。试验水平设计见表1。

表1 正交试验因素水平表

1.6 玫瑰花多糖口服液的制备方法

1.6.1 工艺流程

玫瑰花多糖（一定含量）→调配均匀（甜味剂、酸味剂等）→定容→均质→灌装→杀菌→冷却→成品。

1.6.2 操作要点

（1）玫瑰花多糖：按照1.3方法制备得到玫瑰花多糖。

（2）混合调配：将玫瑰花多糖提取液、白砂糖、柠檬酸、黄原胶按一定比例添加。

（3）均质：料液在65 ℃，压力40 MPa，均质1次。（4）灌装：在85 ℃时灌装封口。

（5）杀菌：放入高压杀菌釜，设定杀菌温度121 ℃，时间20 min。

（6）冷却、成品：杀菌好的口服液分段冷却，检验。

1.7 感官评价

为使制备的口服液品质较好，分别挑选10名具有一定经验和鉴别能力的人进行感官评价，感官评价标准见表2。

表2 玫瑰花多糖口服液感官评价标准表

1.8 玫瑰花多糖口服液制备的试验设计

1.8.1 单因素试验设计

称取5份20.0 g 玫瑰花多糖，按照1.6的方法制备玫瑰花多糖口服液，研究不同因素对感官评价的影响。固定条件是：玫瑰花多糖添加量30%，白砂糖添加量8%，柠檬酸添加量0.08%，黄原胶添加量0.06%。分别加入玫瑰花多糖（15%、20%、25%、30%和35%），白砂糖（2%、4%、6%、8%和10%），柠檬酸（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.10%），黄原胶（0.03%、0.04%、0.05%、0.06%和0.07%），进行单因素试验。

1.8.2 正交试验设计

在单因素试验基础上，选取表3所列的4个因素，采用L9（34） 的正交优化玫瑰花多糖口服液的制备工艺。试验水平设计见表3。

表3 正交试验因素水平表

1.9 数据处理

每组试验平行进行3次，结果为3次的平均值；试验数据采用Office进行作图；正交试验数据分析采用正交设计助手ⅡV3.1专业版进行。

2 结果与分析

2.1 玫瑰花多糖的提取工艺优化

2.1.1 料液比

由图1可知，玫瑰花多糖得率随着溶剂量的增大呈逐渐升高，最后趋于平缓。这是因为，料液比较小时，随溶剂量的增大，溶剂与物料浓度差加大，传质加快，玫瑰花多糖得率升高；当溶剂的量增大到一定程度后，多糖已基本完全溶出，再继续增大溶剂，得率也不会明显增加，而趋于平缓。故取料液比为1∶30为佳。

图1 料液比对玫瑰花多糖得率的影响图

2.1.2 超声功率

由图2可知，玫瑰花多糖得率随着超声功率的增大而升高，并趋于稳定。这是因为，增大超声功率，空化作用加强，加大了物料细胞破壁程度，玫瑰花多糖得率升高；过大的超声功率可导致部分多糖结构破坏。故取超声波功率为500 W为佳。

图2 超声功率对玫瑰花多糖得率的影响图

2.1.3 超声温度

由图3可知，玫瑰花多糖得率随着超声温度的升高先上升后略有下降。这是因为，多糖的溶解度超声温度升高而升高，得率升高。当温度超过60 ℃后，再继续升高温度，多糖会部分发生水解，得率略有降低。故取超声温度60 ℃为佳。

图3 超声温度对玫瑰花多糖得率的影响图

2.1.4 超声时间

由图4可知，玫瑰花多糖得率随着超声时间的增加先升高后降低。这是因为，增加超声时间，多糖溶出增多，得率升高。当超声时间30 min时，多糖已完全溶出，得率最大，再延长超声时间，会导致多糖部分破坏和降解，得率降低。故取超声时间30 min为佳。

图4 超声时间对玫瑰花多糖得率的影响图

2.1.5 玫瑰花多糖提取正交试验结果

由表4、表5可知，4个因素的影响关系为：A＞D＞C＞B。料液比的影响达到了显著水平，其他不显著，通过k值的分析，最佳工艺参数为A2D2C3B2，即料液比1∶30（g·mL-1），超声时间30 min，超声温度70 ℃，超声波功率500 W，在此最优条件下做验证试验，重复试验3次，玫瑰花多糖平均得率为2.11%。

表4 正交试验结果表

表5 方差分析结果表

（续表4）

2.2 玫瑰花多糖口服液的制备工艺优化

2.2.1 玫瑰花多糖添加量

由图5可知，感官评分随着玫瑰花多糖添加量的增加先增大后降低。当添加玫瑰花多糖30%时，感官评分最高。添加量较低时，口感和质地较差，添加量过大时，玫瑰味太重，影响口感和滋味。故取玫瑰花多糖添加量30%为佳。

图5 玫瑰花多糖添加量对感官评分的影响图

2.2.2 白砂糖添加量

由图6可知，感官评分随着白砂糖添加量的增加先增大后降低。当添加量为8%时，感官评分最高。白砂糖添加过高和过低均影响产品的口感。故取白砂糖添加量8%为佳。

图6 白砂糖添加量对感官评分的影响图

白砂糖添加量/%

2.2.3 柠檬酸添加量

由图7可知，感官评分随着柠檬酸添加量增加先增大后降低。当添加柠檬酸0.08%时，感官评分最高。添加量较小，味道偏甜，酸味不足；柠檬酸添加量过大时，口感偏酸。故取柠檬酸添加量0.08%为佳。

图7 柠檬酸添加量对感官评分的影响图

柠檬酸添加量/%

2.2.4 黄原胶添加量

由图8可知，感官评分随着黄原胶添加量增加先增大后降低。当添加黄原胶0.06%时，感官评分最高。黄原胶过低，产生分层；黄原胶过高，产品黏度太大，口感发黏。故取黄原胶添加量0.06%为佳。

图8 果胶添加量对感官评分的影响图

2.2.5 玫瑰花多糖口服液制备配方优化试验结果

由表6、表7可知，4个因素的影响关系为A＞D＞C＞B。玫瑰花多糖添加量的影响达到了显著水平，其他不显著，通过k值的分析，最佳工艺参数为A2D2C1B3，即玫瑰花多糖添加量30%，黄原胶添加量0.06%，柠檬酸添加量0.06%，白砂糖添加量10%。在此最佳条件下作验证试验，平行3次，玫瑰花多糖口服液感官评分平均分为89分。

表6 正交试验结果表

表7 方差分析结果表

3 结语

本试验采用超声波辅助提取玫瑰花多糖及制备口服液，并对其工艺进行优化。得到超声波辅助提取的最佳工艺参数为：料液比1∶30（g·mL-1），超声时间30 min，超声温度70 ℃，超声波功率500 W，在此条件下玫瑰花得率为2.11%。玫瑰花多糖口服液最佳工艺参数为：玫瑰花多糖添加量30%，黄原胶添加量0.06%，柠檬酸添加量0.06%，白砂糖添加量10%。该条件下玫瑰花多糖口服液感官评分为89分。本试验结论可为玫瑰花多糖的开发、推广及应用提供一定的参考。