正交設(shè)計(jì)法優(yōu)化木瓜果實(shí)多糖提取工藝

陳向陽(yáng) 王恒 劉勤

摘 要：通過熱水浸提法和醇沉法對(duì)木瓜果實(shí)的多糖進(jìn)行提取，探討熱水提取溫度、料液比、熱水提取時(shí)間以及醇沉?xí)r乙醇濃度4個(gè)因素對(duì)木瓜果實(shí)多糖提取的影響，并以多糖含量為指標(biāo)，蒽酮-硫酸比色法為測(cè)定方法，采用正交試驗(yàn)法確定木瓜果實(shí)多糖提取的最佳工藝條件。結(jié)果表明，提取溫度80℃，料液比1：60g/mL，提取時(shí)間60min，乙醇濃度80%，在此條件下多糖的提取率達(dá)到5.6%，工藝條件最佳，具有可行性和可靠性。

關(guān)鍵詞：木瓜；多糖提取；正交試驗(yàn)；蒽酮-硫酸比色法

中圖分類號(hào) S661.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）13-0018-03

Abstract：In this study，polysaccharides was isolated from papaya fruit by hot water extraction and alcohol deposit.In hot water extraction，extraction temperature，the ratio of material to solution，extraction time and the concentration of ethanol as the factors affecting extraction ratio were studied.The content of the polysaccharide was determinated by phenol sulfuric acid method.Orthogonal test was conducted to select the optimal conditions for the determination of polysaccharide from papaya fruit.The optimum conditions of papaya fruit were：the optimal temperature for 80℃ baptized mention，best liquid ratio for 1：60g/mL，best extraction time for 60 minutes，best ethanol concentration is 80%.Under these conditions，the extraction efficiency of polysaccharide was 5.6%.The feasibility and reliability of this optimum conditions were verified through experiments.The experiments had provided the strongest assurance on the study of polysaccharides content of Chaenomeles sinensis.

Key words：Papaya fruit；Extraction of polysaccharides；Orthogonal test；Anthrone-sulphuric acid colorimetry

1 引言

木瓜（Chaenomeles sinensis（Thouin）Koehne），又稱皺皮木瓜、貼梗海棠，屬薔薇科木瓜屬，主要產(chǎn)于山東、安徽、湖北等地[1]。木瓜具有多種功效，可以增強(qiáng)體質(zhì)，降低血壓，有一定作用腸胃，有效預(yù)防中暑[2]，改善腳氣問題，治療風(fēng)濕病，還可以有效防治霍亂等疾病。木瓜含有許多有益于人體健康的成分，如維生素、糖類、礦物質(zhì)、黃酮、蛋白酶類、多種有機(jī)酸等，有很高的藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3]。

木瓜多糖（stauntonia chinensis polysaccharides，SCP）是從藥食兩用植物木瓜中分離提取的重要活性成分，研究表明SCP具有顯著的抗氧化活性，對(duì)實(shí)驗(yàn)性小鼠肝損傷有保護(hù)作用，而且木瓜多糖還能顯著降低血小板的聚集，起到抗凝血的作用[4-7]。當(dāng)前對(duì)多糖研究很多，但對(duì)木瓜多糖的提取工藝還缺乏系統(tǒng)的研究，本文通過熱水浸提法和醇沉法提取多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖，利用正交設(shè)計(jì)法優(yōu)化多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取工藝，確定其多糖提取的最佳工藝條件，提高木瓜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和綜合開發(fā)價(jià)值。

2 材料與方法

2.1 材料 多維1號(hào)木瓜的果實(shí)，2016年7月采購(gòu)于安徽省黃山市休寧縣多維科技有限公司。于烘箱中60℃烘制24h取出，粉碎，待用。

2.2 試劑 無水乙醇（江蘇鎮(zhèn)江長(zhǎng)興酒精有限公司），分析純；蒽酮（上海科豐化學(xué)試劑有限公司），分析純；濃硫酸（95%～98%，西隴化工股份有限公司），葡萄糖（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司），分析純。

2.3 主要儀器 DGX-9073B-2型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；TJ-2型組織搗碎機(jī)（金壇市杰瑞爾電器有限公司）；AE224型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）；UV-765型紫外可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）；TGL-16A臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（長(zhǎng)沙平凡儀器儀表有限公司）；HH-6S型水浴鍋（金壇市杰瑞爾電器有限公司）；電子萬用電爐（天津市泰斯特儀器有限公司）。

2.4 試驗(yàn)方法

2.4.1 木瓜果實(shí)多糖溶液的制備[8-11] 取干燥粉碎的多維1號(hào)木瓜粉1g，放入三角燒瓶中進(jìn)行熱水提取，隔一段時(shí)間進(jìn)行振蕩，然后倒入離心管中，在10℃，3500r/min條件下離心10min，取上清液過濾，過濾液加入3倍過濾體積的乙醇（不同濃度）沉淀，靜置過夜，將其倒入蒸發(fā)皿中于電子萬用電爐中蒸干，逐盡酒精，將蒸干的含糖殘留物用蒸餾水復(fù)溶并轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，定容搖勻，備用。

2.4.2 木瓜果實(shí)木瓜多糖含量測(cè)定[8-11] 每種樣品精密稱取2mL于25mL試管中，沿管壁緩慢加入8mL蒽酮試劑，邊加邊振蕩，接著將試管連同試管架一起放入100℃水浴鍋中進(jìn)行加熱10min，拿出來放入冷水中降溫，溫度接近室溫即可，以加入蒸餾水的試管作為空白對(duì)照，利用分光光度計(jì)于620mm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。按下式計(jì)算多維1號(hào)木瓜多糖提取率：

[多糖提取率（%）=提取液中的多糖多量多維一號(hào)木瓜粉樣品質(zhì)量×100]

2.4.3 單因素試驗(yàn) 考察熱水提取溫度（60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）、熱水提取時(shí)間（30min、40min、50min、60min、70min）、料液比（1：50、1：60、1：70、1：80、1：90g/mL）、醇沉?xí)r乙醇濃度（50%，60%，70%，80%，90%）對(duì)多維1號(hào)木瓜多糖提取率的影響。

2.4.4 正交試驗(yàn) 通過單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取熱水提取溫度、熱水提取時(shí)間、料液比和醇沉?xí)r乙醇濃度4個(gè)因素最佳的水平，進(jìn)行4因素3水平的正交試驗(yàn)，見表1。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗(yàn)

3.1.1 不同料液比 由圖1可知，在其他因素的水平不變的條件下，增加料液比，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率也不斷增加，當(dāng)料液比為1：70g/mL時(shí)，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率達(dá)到最大值5.19%，繼續(xù)增加料液比，提取率下降，表明提取料液比過高會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工作能耗增加、提取效率降低，在之后的單因素試驗(yàn)中控制料液比為1：70g/mL進(jìn)行試驗(yàn)。選擇料液比1：60g/mL、1：70g/ml、1：80g/mL作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

3.1.2 提取溫度 由圖2可知，在固定提取提取料液比1：70g/mL、提取時(shí)間30min、乙醇濃度50%的條件下，通過改變提取溫度，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率也不斷改變，當(dāng)提取溫度達(dá)到80℃時(shí)，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率達(dá)到最大值5.28%，當(dāng)提取溫度高于80℃時(shí)多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖提取率，現(xiàn)象表明提取溫度過高造成了木瓜果實(shí)多糖的變性。在之后的單因素試驗(yàn)中控制提取溫度為80℃進(jìn)行試驗(yàn)。選擇提取溫度70℃、80℃、90℃作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

3.1.3 提取時(shí)間 由圖3可知，在其他3個(gè)因素的水平不變的條件下，通過改變提取時(shí)間，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率也不斷改變，當(dāng)提取時(shí)間達(dá)到60min時(shí)，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率達(dá)到最大值5.42%，提取時(shí)間繼續(xù)加長(zhǎng)，木瓜果實(shí)多糖提取率有下降趨勢(shì)，但是趨勢(shì)不明顯，考慮到提取時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)加長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間，拖延實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，因此熱水提取時(shí)間不宜過長(zhǎng)。在之后的單因素試驗(yàn)中控制提取時(shí)間為60min進(jìn)行試驗(yàn)。選擇提取時(shí)間50min、60min、70min作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

3.1.4 乙醇濃度 由圖4可知，在其他3個(gè)因素的水平不變的條件下，通過改變乙醇濃度，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率也在變化，當(dāng)乙醇濃度達(dá)到80%時(shí)，多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取率達(dá)到最大值5.47%，此后隨著乙醇濃度的繼續(xù)增大，木瓜果實(shí)多糖的提取率不斷減小，說明乙醇濃度是影響木瓜果實(shí)多糖提取率的一個(gè)重要因素。選擇乙醇濃度70%、80%、90%作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

3.2 正交試驗(yàn)

3.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果 正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，對(duì)多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖提取率的影響最顯著的是提取溫度，其次是料液比和提取時(shí)間，影響最小的是乙醇濃度。對(duì)多糖提取的各影響因素3個(gè)水平間優(yōu)勢(shì)為：A1>A2>A3，B2>B1>B3，C2>C1>C3，D2>D1>D3，得到用熱水浸提法和醇沉法提取多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的最佳工藝條件是：提取溫度80℃，料液比1：60g/mL，提取時(shí)間60min，乙醇濃度80%。

3.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證 由正交試驗(yàn)優(yōu)選得提取木瓜多糖最佳工藝條件：提取溫度80℃，料液比1：60g/mL，提取時(shí)間60min，乙醇濃度80%，在此條件下重復(fù)進(jìn)行3次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可得3次平行試驗(yàn)多糖平均提取率為5.597%，與正交試驗(yàn)結(jié)果理論值接近，說明正交試驗(yàn)結(jié)果可靠。

4 結(jié)論與討論

通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)確定了木瓜果實(shí)多糖提取的最佳工藝條件：提取溫度80℃，料液比1：60g/mL，提取時(shí)間60min，乙醇濃度80%，并對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了3次平行試驗(yàn)驗(yàn)證，得出用正交設(shè)計(jì)法優(yōu)化多維1號(hào)木瓜果實(shí)多糖的提取工藝具有可行性，結(jié)果具有可靠性，為木瓜多糖臨床研究提供更有力工藝保證，并提高了多維1號(hào)木瓜的經(jīng)濟(jì)和綜合開發(fā)價(jià)值。

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（責(zé)編：王慧晴）