響應面法優化黃精多糖提取工藝

金昊藝，林洪宇，趙東夫，馮玉榮，宋 潤，李 璐

（長春中醫藥大學，吉林長春 130117）

黃精為藥食同源植物，可食用、也可藥用。多糖是黃精的主要功效成分，具有抗自由基[1-2]、抗脂質過氧化[3]、免疫調節[4]、調節血糖和血脂[5]、抗疲勞[6]、抗病毒[7]、抑菌[8]和抗炎[9]等多種活性，且應用廣泛。本研究采用響應面法優化了黃精多糖的提取工藝。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與設備

黃精、葡萄糖標準品為上海源葉生物公司產品；其余試劑均為國產分析純；電子天平，購自德國賽多利斯公司；紫外分光光度計，上海讓奇儀器公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 黃精多糖的提取工藝

黃精多糖的提取工藝為黃精→55 ℃干燥→粉碎→過篩→稱重→用水浸泡→過濾→加80%終濃度的乙醇沉淀→離心得沉淀→干燥→苯酚-濃硫酸法測吸光度值→計算黃精多糖得率。

1.2.2 響應面法制備黃精多糖

參考單因素實驗結果[10]，采用Design-Expert 8.0.6.1 軟件依據Box-Behnken 實驗設計原理，選擇A粒度、B料液比、CpH 和D提取時間4 個因素進行優化，見表1。

表1 響應面法提取黃精多糖因素與水平表

1.2.3 數據處理實 驗數 據 以 平 均 值± 方 差（x—±s）表 示，SPSS Statistics 24 軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 響應面優化結果

運用Design-Expert 8.0.6.1 軟件進行響應面優化結果分析，見表2。

表2 響應面法提取黃精多糖實驗結果

2.2 模型的建立與方差分析

運用Design-Expert 8.0.6.1 軟件進行多元回歸擬合，得到黃精得率（Y）與粒度（A）、料液比（B）、pH（C）以及提取時間（D）的回歸方程為Y=4.03+0.60A+0.50B+0.45C+0.73D+0.17AB+0.013AC-0.30AD+0.15BC+0.16BD+0.12CD-0.87A2-1.17B2-1.09C2-0.93D2。由表3 可知，F值為39.674 31，P＜0.000 1，說明模型成立。失擬項方差分析表明，F值為5.357 348，P＞0.05，說明無需擬合更高次項方程，模型合理。模型決定系數為0.975，調整決定系數為0.951，說明響應值的變化95.1%來源于所選因素。本模型中信噪比值為19.17，遠大于4，說明了模型的充分性和合理性，能準確地反映實驗結果，具有較高的精確度。根據F值大小，對得率影響的因素大小順序為D＞A＞B＞C。

表3 回歸模型的各項方差分析

（續表3）

2.3 三維響應曲面圖分析

圖1為粒度、料液比、pH 以及提取時間4 個因素對響應值的三維曲面圖以及等高線圖。由圖1可知，AB、AC、BC、BD以及CD間等高線近似圓形，顯示因素間沒有交互作用；其中，AD等高線近似橢圓形，說明A、D兩因素間存在交互作用，且A因素對綜合評分的影響低于D因素。同時，A和D因素響應面圖顯示，黃精多糖的得率隨A粒度因素的增加而增加，但當達到一定值時則開始降低。

圖1 粒度、料液比、提取時間和pH4 因素間的交互影響圖

2.4 最佳工藝條件及驗證

依據方差分析及三維響應曲面圖分析結果，得出黃精多糖最佳提取工藝為粒度為82.69 目、料液比為1 ∶26.38、pH 9.49、提取時間為2.38 h 時，理論最佳得率的預測值為4.38%。根據上述條件，選取粒度80 目、料液比1 ∶26、pH 9.5、提取時間2.4 h時，測定黃精粗多糖得率，實驗重復3 次，取平均值為4.21%，與理論最佳得率的預測值接近，且誤差小于5%。

3 結論

綜上所述，黃精多糖最優的提取條件為粒度80目、料液比1 ∶26、pH 9.5、提取時間2.4 h，得率為4.21%，與理論預測值4.38%大致符合，證明該工藝具有實際操作性。