火炬樹芽多糖提取工藝優(yōu)化研究

火炬樹芽多糖提取工藝優(yōu)化研究

火炬樹是黃連科的一種屬于漆樹科的鹽屬植物。它具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，大量的芽和新鮮植物。研究表明，火炬樹各部位含有豐富的化學(xué)成分，開發(fā)利用價(jià)值高。果實(shí)中富含花青素作為生物體內(nèi)廣泛存在的物質(zhì)，多糖的多種生物活性正被逐漸發(fā)現(xiàn)，其能夠起到抗凝血1材料和方法1.1火炬樹芽粉的制作火炬樹嫩芽：采摘于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)。選取2年樹齡的火炬樹，于6月份采摘10～15cm長(zhǎng)的側(cè)枝芽。于45℃烘箱中烘干至恒重(≤±5%)，待冷卻后粉碎成粉末，過40μm孔篩，制成火炬樹芽粉。試劑：石油醚、乙醇、丙酮、乙醚、葡萄糖、苯酚、硫酸：分析純。1.2儀器、儀器和檢測(cè)方法DHG-907385-Ⅲ電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、S11-2-1恒溫水浴鍋：上海新苗醫(yī)療機(jī)械制造有限公司；FW100高速萬能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；FA2104A電子天平：上海精天電子儀器有限公司；RE52-98旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；722E型可見光分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司；Neofuge23R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：上海力申科學(xué)儀器有限公司；傅里葉變換紅外光譜儀IR-Prestuge-21：日本島津儀器公司。1.3測(cè)試方法1.3.1火炬樹芽粉粗多糖提取利用石油醚對(duì)火炬樹芽粉進(jìn)行脫脂。稱取脫脂后粉末1.000g，按照比例加入蒸餾水進(jìn)行水浴提取后，進(jìn)行超聲輔助提取，合并提取液抽濾并濃縮至20mL后，加入3倍乙醇沉淀12h,3500r/min離心5min，沉淀依次用無水乙醇、丙酮、乙醚進(jìn)行洗滌，將沉淀于60℃烘箱中烘干，得火炬樹芽粉粗多糖。1.3.2葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備準(zhǔn)確稱取20mg干燥至恒重的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，于100mL容量瓶中加入蒸餾水定容，得葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液。精密稱取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液于刻度試管中，蒸餾水定容至2mL，加入6%苯酚1mL后，迅速加入濃硫酸5mL，搖勻后靜置10min，并于90℃水浴鍋中溫浴15min，之后立即降至室溫，于490nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x)，吸光度OD值為縱坐標(biāo)(y)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=57.571x-0.0014,R1.3.3單因素試驗(yàn)1.3.3.液料比對(duì)多糖得率的影響精密稱取1.000g脫脂火炬樹芽粉，于70℃水浴鍋中浸提2h，超聲時(shí)間0.5h，考察液料比10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1(mL/g)對(duì)多糖得率影響。1.3.3.提取時(shí)間對(duì)多糖得率的影響精密稱取1.000g脫脂火炬樹芽粉，按照液料比25∶1(mL/g)加入蒸餾水，在70℃水浴鍋提取，超聲時(shí)間0.5h，考察提取時(shí)間0.5、1.0、1.5、2.0、2.5h對(duì)多糖得率的影響。1.3.3.提取溫度對(duì)多糖得率的影響精密稱取1.000g脫脂火炬樹芽粉，按照液料比25∶1(mL/g)加入蒸餾水，水浴鍋中提取1.5h，超聲輔助提取0.5h，考察提取溫度50、60、70、80、90℃對(duì)多糖得率的影響。1.3.3.超聲時(shí)間對(duì)多糖得率的影響精密稱取1.000g脫脂火炬樹芽粉，按照液料比25∶1(mL/g)加入蒸餾水，于70℃水浴鍋中浸提1.5h，考察超聲時(shí)間0、0.5、1、1.5、2h對(duì)多糖得率的影響。1.3.4響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)采用Box-Behnken模型和響應(yīng)面分析法，根據(jù)液料比、提取時(shí)間、提取溫度、超聲時(shí)間4個(gè)單因素試驗(yàn)結(jié)果，分別選取3個(gè)水平為自變量、多糖得率為響應(yīng)值進(jìn)行4因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)因素及水平見表1。1.3.5提取物的紅外光譜測(cè)試將水提醇沉所得火炬樹芽提取物研磨成粉末，按照1∶100(g/g)比例加入干燥的溴化鉀壓片，進(jìn)行紅外光譜分析。1.4數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析通過DesignExpert8.0.6.1軟件進(jìn)行回歸分析，得到火炬樹芽粉多糖提取的最佳工藝參數(shù)。2結(jié)果與分析2.1單因素試驗(yàn)2.1.1液料比對(duì)多糖得率的影響由圖1可知：液料比在10∶1～25∶1(mL/g)之間時(shí)，多糖得率隨溶劑用量增大呈明顯上升趨勢(shì)，當(dāng)液料比為30∶1(mL/g)時(shí)，多糖得率有所下降，但下降并不明顯。這可能是由于液料比的改變會(huì)影響其它雜質(zhì)溶出，導(dǎo)致多糖得率受到影響。故選擇25∶1(mL/g)為最佳提取液料比。2.1.2提取時(shí)間對(duì)多糖得率的影響由圖2可知：隨著提取時(shí)間的增加，多糖得率呈先上升后下降趨勢(shì)。在0.5～1.5h之間，隨著提取時(shí)間增加，多糖得率增大，這是因?yàn)樵谒岫嗵沁^程中，物料中的糖分子在水分子間隔處不斷運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散，隨著時(shí)間的增加，物料向溶劑中擴(kuò)散動(dòng)能增大，多糖得率升高2.1.3溫度對(duì)芽粉多糖得率的影響由圖3可知：多糖得率隨提取溫度的升高呈先上升后下降趨勢(shì)，在50～70℃之間，升高溫度，多糖得率增加，在70～90℃之間得率減少。這可能是由于芽粉多糖尚處于細(xì)胞代謝旺盛期，結(jié)合并不牢固，當(dāng)溫度過低時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)速度較慢，多糖無法充分溶出，造成得率低。當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)速率加快，多糖溶出量增加，但溫度過高溶劑易揮發(fā)導(dǎo)致物料與溶劑接觸面積變小，造成得率先升高后下降的趨勢(shì)2.1.4超聲時(shí)間對(duì)多糖得率的影響由圖4可知：當(dāng)超聲輔助提取芽粉多糖時(shí)，隨著超聲時(shí)間的增加，多糖得率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)超聲時(shí)間為1.0h時(shí)多糖得率最高，隨后呈下降趨勢(shì)?？赡苁怯捎诔暡軌蛴行茐闹参锝Y(jié)構(gòu)促使多糖溶出，因此，1.0h為最佳超聲時(shí)間。2.2模型方差分析采用響應(yīng)面法分析試驗(yàn)結(jié)果，得到芽粉多糖得率對(duì)液料比(A)、提取時(shí)間(B)、提取溫度(C)、超聲時(shí)間(D)的二次多項(xiàng)式回歸方程為得率=3.61+0.045A+0.093B-0.13C+0.058D-0.12AB+(2.250E-003)AC+0.057AD+0.048BC-0.16BD+0.13CD-0.19A由表3方差分析可知：二次回歸模型的F值為11.08,P<0.0001，說明模型達(dá)到極顯著水平；失擬項(xiàng)P=0.1929>0.05(不顯著)，說明回歸模型合理，能夠反映實(shí)際情況；試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕^對(duì)系數(shù)R表3顯示，各因素對(duì)多糖得率影響的主次因素為C(提取溫度)>B(提取時(shí)間)>D(超聲時(shí)間)>A(液料比)。由方差分析可知，模型中一次項(xiàng)B、C對(duì)多糖得率影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01),D達(dá)到顯著水平(P<0.05)；交互項(xiàng)BD、CD對(duì)多糖得率的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01),AB達(dá)到顯著水平(P<0.05)；二次項(xiàng)A2.3提取條件對(duì)多糖得率的影響利用Design-Expert8.0.6.1軟件進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，得到預(yù)測(cè)的多糖提取最佳工藝條件為液料比24∶1(mL/g)、提取時(shí)間2h、提取溫度66℃、超聲時(shí)間50min，在此條件下多糖得率達(dá)到最高值3.67%。結(jié)合實(shí)際操作等因素，選取液料比24∶1(mL/g)、提取時(shí)間2h、提取溫度66℃、超聲時(shí)間50min進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到多糖得率均值為3.59%，與預(yù)測(cè)值較吻合，說明模型能夠較好的預(yù)測(cè)芽粉多糖得率，優(yōu)化工藝條件可靠。2.4紅外光譜結(jié)果分析由圖5可知：在3377.35cm3提取工藝參數(shù)對(duì)多糖得率的影響本試驗(yàn)通過響應(yīng)面分析得出各因素與多糖得率之間并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，單一因素并不是決定性因素，得率同時(shí)受到各個(gè)因素的交互影響。4個(gè)因素對(duì)多糖得率影響的主次順序