正交試驗優選桃膠多糖超聲波輔助提取工藝

丁成麗，劉力，李銀芳

（1.中國科學院新疆理化技術研究所，分析測試中心，新疆烏魯木齊830011；2.中國科學院新疆理化技術研究所，中國科學院干旱區植物資源化學重點實驗室，新疆烏魯木齊830011；3.中國科學院新疆生態與地理研究所，新疆烏魯木齊830011）

桃膠是樹木在受創部位滲出的黏性液體，暴露于空氣中經風干后形成玻璃狀的透明物質，一般呈深褐色或淡黃色。桃膠是由復雜的多糖類成分所組成[1]。

傳統植物多糖提取多選擇水提醇沉法，但桃膠膠質水溶后粘度較大，多糖難以擴散出來，傳統方法提取的多糖提取率低。采用超聲波輔助提取技術用于有效成分提取，具有簡便快速、高效節能、重復性好、不影響提取物的活性等許多傳統方法無法比擬的優點[2-3]。目前，對桃膠多糖提取還鮮見采用超聲波輔助提取的研究報道，本文對此進行了研究，為桃膠多糖在農業、工業、食品、醫藥等領域的開發和利用提供基礎理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

TU-1901雙光束紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；原桃膠：由中科院新疆生態與地理研究所提供；D-木糖：德國Dr.Ehrenstorfer公司；其余試劑均為國產分析純。

1.2 桃膠多糖的提取[4-5]

將桃膠去雜、漂洗后進行冷凍干燥，干燥的桃膠經粉碎后過80目篩得原桃膠粉末。超聲波提取按表2進行實驗．以1號實驗為例，稱取一定量的桃膠原粉末，加20 mL 85%乙醇超聲5 min重復兩次，過濾，自然揮發干燥。加50倍量的蒸餾水，90℃、4 h攪拌提取多糖粗糖后，在超聲頻率20 kHz，超聲功率70 W的條件下，超聲處理10 min，重復兩次。離心得上清液，先加入6 mol/L HCl 10 mL再將上清液放入沸水浴加熱水解30 min，冷卻后用6 mol/L NaOH調pH到中性（1滴酚酞試劑檢測呈微紅）然后轉移至100 mL容量瓶中定容，過濾后，取10 mL上清液稀釋至100 mL即為稀釋 1000倍的多糖水解液。

1.3 桃膠多糖含量測定及方法[6-7]

桃膠多糖的測定以木糖為標準品，采用3，5-二硝基水楊酸（DNS）比色法。

精密稱取100 mg干燥至恒重的木糖，置100 mL容量瓶中，用水溶解至刻度，即得。

1.3.2 標準曲線的繪制

精密吸取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 木糖對照液于6個25 mL比色管中，加水至1 mL。然后各管再加入DNS試劑3 mL。沸水浴加熱10 min，取出冷卻后再加入蒸餾水至25 mL。搖勻，放置20 min后，分光光度計490 nm處測定吸光值，以水代替木糖溶液做空白對照。以吸光值為縱坐標，木糖含量為橫坐標，繪制標準曲線。得出回歸方程為：C= 1399.9A+75.021，R2=0. 9993。式中：A為吸光度，C為測定液中木糖含量，（μg/mL），結果表明多糖濃度在12 μg/mL～40 μg/mL之間與吸光度有較好的線性關系。

1.3.3 樣品含量測定

精密吸取各樣品溶液100 μg/mL，按1.3.2方法操作，在波長490 nm處測定桃膠多糖A值，重復3次，取平均值。根據標準曲線方程求出樣品液中多糖的含量。

1.3.4 穩定性實驗

同一樣品溶液，每隔10分鐘記錄一次吸光度，連續測定3 h，RSD為0.78%，說明穩定性良好。

造林的質量是森林防火的先決條件，所以森林防火是非常重要的。隨著科學技術的發展，造林質量水平逐漸提高。森林防火樹造林的技術要求也有一定的標準。本文研究旨在研究幾種提高森林防火造林質量的技術措施，并針對存在的問題，本著造福全人類的森林防火林方針進行分析和探討，從而改善居住環境人們的生活氺評。

1.3.5 精密度實驗

同一濃度24 μg/mL標準溶液，平行測定5次吸光度，RSD為0.82%，說明精密度良好。

1.3.6 重復性實驗

稱取同一桃膠樣品5份，分別制備樣品溶液，按1.3.3方法測定多糖含量，RSD為1.79%，說明重復性較好。

1.3.7 回收率實驗

精密稱取原桃膠粉適量，加入精制桃膠多糖適量，按樣品液制備和多糖含量測定方法操作，測得多糖平均回收率98.24%，RSD為1.35%。

2 結果與討論

2.1 超聲波輔助提取工藝條件的單因素考察結果

2.1.1 超聲功率對樹膠多糖含量的影響

在料液比為1∶100 g/mL、提取時間為10 min的條件下，研究超聲功率對多糖含量的影響，見圖1。

圖1 超聲功率對樹膠多糖含量的影響Fig.1 Effect of different extraction ultrasonic power

圖1可知，隨著功率的升高，多糖的含量也隨之升高，80 W時提取率達最大，超過80 W后多糖的提取率開始降低，這可能是因為功率過高細胞被破碎的同時，多糖也會遭到破壞，多糖的含量下降。因此選擇80 W為最適功率。

2.1.2 料液比對樹膠多糖含量的影響

在超聲功率80 W、提取時間為10 min的條件下，研究料液比對多糖含量的影響，見圖2。

圖2 料液比對樹膠多糖含量的影響Fig.2 Effect of different ratio of material and water

圖2可知，在料液比達到1∶100（g/mL）之前，隨著料液比的增大，樹膠多糖含量有顯著的提高。在1∶100（g/mL）之后，隨著料液比的變化，樹膠多糖的含量保持穩定，這是因為料液比太低時，在短時間內多糖浸取就達到平衡，不利于多糖的進一步浸出。如果浸提液體積過大，不利于下一步的濃縮分離，因此以料液比 1∶100（g/mL）為佳。

2.1.3 超聲時間對多糖含量的影響

在超聲功率80 W、料液比為1∶100（g/mL）的條件下，研究超聲時間對多糖含量的影響，見圖3。

圖3 超聲時間對多糖含量的影響Fig.1 Effect of different extraction ultrasonic time

圖3可知，隨著超聲時間的增加，多糖含量也隨之增加，到10 min達最大，10 min后略有下降，然后基本保持穩定。因此選擇10 min為最佳超聲時間。

2.2 樹膠多糖提取條件的優化[8]

根據預實驗的結果，以超聲功率、料液比和超聲時間為因素，作如下三因素、三水平的正交試驗。選擇正交表L9（34），以桃膠多糖含量為考察指標。因素水平表見表1。

表1 因素水平表Table 1 Lists of facts and levels

2.2.1 正交試驗測定結果及分析

正交試驗測定結果及分析見表2。

由表2知影響提取效果的主次因素順序為：A＞C＞B，即超聲功率＞超聲時間＞料液比。最佳提取工藝條件為 A1B2C1，即在超聲功率 70 W，料液比 1 ∶100（g/mL），時間為10 min的條件下，提取的多糖含量較高。

2.2.2 最佳工藝驗證

按照A1B2C1條件進行3次重復試驗，得到的多糖質量分數分別為：79.73%、80.02%、79．91%驗證試驗結果與正交試驗結果基本吻合，表明工藝穩定，重現性好。

表2 正交試驗結果Table 2 Results of orthogonal tests

3 結論

采用超聲波輔助法提取樹膠多糖，影響多糖得率的主次關系依次為：超聲功率、超聲時間、料液比。最佳提取工藝，即在超聲功率70 W，料液比1∶100（g/mL），超聲時間為10 min的條件下，提取的多糖含量較高。

[1] 張衛明,肖正春,史勁松.中國植物膠資源開發研究與利用[M].南京：東南大學出版社,2008：107-110

[2] 何思微,何鳳林,趙立超,等.庫拉索蘆薈中蘆薈多糖提取方法的比較[J].食品研究與開發,2012,33(2)：32-35

[3] Toma M,Vinatoru M,Paniwnyk L,et al．Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction[J].Ultrasonics sonochemistry,2001(8)：137-142

[4] 徐燕,朱科學,錢海峰,等.桃膠多糖的提取分離及組成性質研究[J].食品工業科技,2008(1)：66-71

[5] 王文嶺.商品桃膠的制備及其組成研究[D].暨南大學,碩士學位論文,2006

[6] 蔡薈梅,蔣俊樹,劉斌,等.3,5-二硝基水楊酸比色法測定木糖含量的研究[J].食品科技,2008(5)：219-221

[7] Brummer Y,Cui W,Wang Q.Extraction,purification and physicochemical characterization of fenugreek gum[J].Food Hydrocolloids,2003(17)：229-236

[8] 謝燕娟,陳曉丹,王曉波.超聲波輔助提取芡實多糖條件優化[J].食品研究與開發,2010,31(8)：17-18