响应面法优化芦根多糖水提醇沉工艺

1、Journal of Anhui AgriSci2010，38（28）：1555215554安徽农业科学，责任编辑姜丽责任校对况玲玲响应面法优化芦根多糖水提醇沉工艺房健，邢晓平，陈洪兴，崔刚，刘汉文（盐城工学院，江苏盐城224051）摘要目的优化水提醇沉法提取芦根（Rhizoma Phragmitis ）多糖的工艺。方法探讨提取温度、提取时间、液料比和提取次数对芦根。，多糖提取率的影响此基础上采用响应面分析方法研究各自变量及其交互作用对多糖提取率的影响并对其工艺参数进行优化。结果芦根多糖提取的最佳工艺条件为：提取温度82 ，提取时间155min ，料液比19 1（W/V），提取2次。在此最优工

2、艺条件下，多糖1226%。得率较高达结论该研究可为芦根多糖的工业化生产提供理论指导关键词芦根；响应面分析；多糖；提取中图分类号R284文献标识码A 文章编号05176611（2010）281555203Optimization of Hot Water Extraction of Polysaccharide from Rhizoma Phragmitis by Response Surface Analysis FANG Jian et al （Yancheng Institute of Technology ，Yancheng ，Jiangsu 224051）Abstract Object

3、ive The response surface analysis is adopted to optimize the hot water extraction of polysaccharide from Rhizoma phragmi-tis Method The impact of extraction temperature ，extraction time and material-to-water ratio on the yield of polysaccharide are investigated ，based on which the response surface a

4、nalysis is adopted to study the impact of each variable and their interaction on yield of polysaccharide and optimize the extraction parametersResult It is found that optimal parameters for polysaccharides extraction from Rhizoma Phragmitis werethe extraction based on twice extraction for 155minutes

5、 at 82 with the material-to-water ratio of 1 19（ml /g）Under the above conditions ，yield of polysaccharide could reach as high as 1226%Conclusion The research provides theoretical guidance for the industrial production of polysaccharide in Rhizoma Phragmitis Key words Rhizoma Phragmitis ；Response sur

6、face analysis ；Polysaccharide ；Extraction芦根（Rhizoma Phragmitis ）系禾本科植物芦苇（Phrag-mites communis Trin）的地下根茎，是一种较常用的中药材。中医用芦根治疗热病烦渴、胃热呕吐、肺热咳嗽、肺痈吐脓和热淋涩痛等症，古代10多种药物书籍上都有详尽记载合物2182B 型真空干燥箱，机，由北京医用离心机厂生产；ZK-由上海市实验仪器总厂生产；722型分光光度计，由上海精密科学仪器有限公司生产。12121方法芦根多糖的提取。取芦根试样50g ，加入一定量蒸。芦根所含碳水化合物中有多种具有免疫活性的多聚糖类化。李立华等

7、通过观察芦根多糖对四氯化碳致肝纤维化大鼠肝功能及病理形态学的影响，发现芦根多糖可以保护3改善肝功能、降低肝脂肪化程度和抑制肝纤维化。肝细胞、馏水，水浴加热提取数次，合并滤液，真空浓缩；用4倍量体4000r /min离心20min ，积95%乙醇醇沉，静置过夜，抽滤，滤饼加入蒸馏水复溶后用Sevag 法脱蛋白；水层再次浓缩、醇沉、过滤，用乙醇、丙酮洗涤滤饼数次，经真空干燥得芦根粗多糖。1221221单因素试验。提取温度的选择。固定液料比为15 1（W /V，下关于多糖的提取方法，已有的报道主要是酸提法、碱提法和近年也有关于酶提法热水提取法等，助提取法645、微波和超声波辅等的报道。但酸提法和碱提

8、法对提取条件要求较高，而酶提法、微波和超声波提取法的成本较高，因此在实际操作中仍以热水提取为主。张国升等曾采用热水法提取但没有对工艺条件进行优化，多糖提取率偏低芦根多糖，7同），提取时间为120min ，提取2次，选择提取温度分别为50、60、70、80、90、100 进行试验，研究提取温度对多糖得率的影响。1222提取时间的选择。固定液料比为15 1，提取温度90、120、150、为70 ，提取2次，选择提取时间分别为60、180、210min 进行试验，研究提取时间对多糖得率的影响。1223料液比的选择。固定提取温度为70 ，提取时间1 10、1 15、为120min ，提取2次，选择料液

9、比分别为1 5、1 20、1 25、1 30进行试验，研究料液比对多糖得率的影响。1224提取次数的选择。固定料液比为1 15，提取温度70 ，2、3、4次进提取时间120min ，选择提取次数分别为1、行试验，研究提取次数对多糖得率的影响。123中心组合试验。在单因素试验基础上，选取提取时间、提取温度和料液比3个因素，每个因素3个水平，采用中心组合试验设计进行试验，绘制响应面图，获得芦根多糖得率对提取温度、提取时间和液料比的多元回归方程，优化芦根多糖提取工艺。中心组合试验因素与水平设计见表1。124法8。为此，笔者对热水提取过程中影响芦根多糖提取率的工艺参数进行优化，旨在为芦根多糖的工业化生

10、产提供理论指导。111111112113材料与方法材料供试药材。新鲜芦根，采自江苏盐城，经真空干燥后主要试剂。乙醇、葡萄糖、苯酚、浓硫酸及其他试剂500型摇摆式高速中药粉碎机，主要仪器。DFY-由粉碎备用。均为分析纯。由温龄市林大机械有限公司生产；B220型电热恒温水浴锅，D （）型循环上海博迅实业有限公司医疗设备厂生产；SHZ-201型水式真空泵，由巩义市予华仪器有限责任公司生产；R-2A 型离心由上海申科机械研究所生产；LD4-旋转蒸发器，江苏省盐城市科技发展项目（YK2009085）；盐城工学院重点学科建设项目（XKY2010001）。作者简介房健（1966），女，江苏东台人，副教授，从

11、事活性物质分离与纯化方面的研究。2010-08-02收稿日期基金项目芦根多糖得率的测定。多糖质量采用苯酚硫酸测定，以葡萄糖为标准品。芦根多糖得率=（芦根多糖质量/芦根质量） 100%。38卷28期房健等响应面法优化芦根多糖水提醇沉工艺15553表1中心组合试验因素与水平设计Table 1Factors and levels of center combination test因素单位间距编码水平Levels Factors Units Space101提取温度（X 1）Extraction temperature 10708090提取时间（X 2）Extraction time min 301

12、20150180料液比（X 3）Material-water ratio 510 115 120 12结果与分析21单因素试验结果211提取温度对芦根多糖得率的影响。由图1可知，提取温度低于80 时，多糖得率随温度升高而明显增加；继续升高温度，多糖得率增加不明显，且温度过高可能会降低多糖活性。这可能是在一定温度范围内，随着温度升高，多糖在水中的溶解度增大，因而多糖得率随之增大。故提取温度以80 为宜 。图1提取温度对芦根多糖得率的影响Fig1Effect of extraction temperature on yield of polysaccha-rides from Rhizoma ph

13、ragmitis212提取时间对芦根多糖得率的影响。由图2可知，提取时间低于150min 时，随着提取时间的延长，多糖得率明显增大；继续延长提取时间，多糖得率反而有所下降。这可能是由于提取时间过长，使多糖降解所致。故提取时间以150min 为宜 。图2提取时间对芦根多糖得率的影响Fig2Effect of extraction time on yield of polysaccharides from Rhizoma phragmitis213料液比对芦根多糖得率的影响。由图3可知，随着溶剂体积的增大，多糖总的溶出量逐渐增加，多糖得率随之增大，当料液比为1 15时，达到最大值；继续增大溶剂用量

14、，多糖的溶出量无明显增多，反而增加浓缩时的能耗。故料液比以1 15为宜。214提取次数对芦根多糖得率的影响。由图4可知， 提图3料液比对芦根多糖得率的影响Fig3Effect of material-to-water ratio on yield of polysaccha-rides from Rhizoma phragmitis取2次即可达到较高的提取率，提取3、4次与提取2次的多糖得率相比变化不明显。故提取次数以2次为宜 。图4提取次数对芦根多糖得率的影响Fig4Effect of extraction times on yield of polysaccharides from Rhi

15、zoma phragmitis22芦根多糖提取工艺条件的优化结果将表2中试验数据进行多元回归拟合，获得多糖得率对提取温度、提取时间和料液比的二次多项回归方程为：Y =117+0076X 1+0. 120X X 2X 22+014030180X 210180X 200873+0. 025X 1X 20. 011X 1X 30. 110X 2X 3。经方差分析可知，该模型的P 值小于0. 0001，决定系数R 2=9718%，表明响应值多糖得率实际值与预测值之间具有良好的拟合度，因此该模型可用于预测响应值多糖得率的实际情况；各试验因素对响表2中心组合设计试验结果Table 2Arrangement

16、 and test results of center combination design试验号X 多糖得率%No1X 2X 3Yield of polysaccharide10100992211006883101066041100761501105136110097671011117810108639000120710000117911000116212110080113000119014011102615101095916011108317111115554安徽农业科学2010年应值的影响不是呈简单的线性关系，因素X 3对多糖得率的线性效应高度显著（P 值0. 0001），因素X 1、X

17、 2、X 21、X 22、X 23对多糖得率的线性效应显著（P 值分别为0. 0031、0. 0003、0. 0001、0. 0001、0. 0082），因素X 2X 3对多糖得率的线性交互效应显著（P 值为0. 0082）。由图5 7直观分析可知，料液比（X 3）对多糖得率的影响最显著，表现为曲线较陡；提取时间（X 2）和提取温度（X 1）次之，即对芦根多糖得率的影响：料液比提取时间提取温度。根据所得到的模型，可预测在稳定状态下的最优工艺条件为：提取温度8198 ，提取时间15390min ，料液比1 1855，在此优化条件下，多糖得率理论上可达1. 235%。为了检验试验结果的可靠性，并考

18、虑到实际工艺控制的方便，将最佳工艺条件修正为：提取温度82 ，提取时间155min ，液料比1 19，在此条件下，实际测得多糖得率为1. 226%，与预测值相符 。图5料液比对多糖得率的影响Fig5Effect of material-to-water ratio on yield of polysaccha- rides图6提取时间对多糖得率的影响Fig6Effect of extraction time on yield of polysaccharides3结论与讨论随着人们生活水平的不断提高和健康意识的不断增强，芦根将以其特殊的营养、保健和药用功效受到更加广泛深入的关注，以芦根多糖为功

19、能因子的保健产品具有广阔的开发前景和崭新的应用价值。因此建立简单、快速且高效地提取芦根多糖的工艺具有重要的现实意义。目前，大量的学者对不同方法提取芦根多糖的工艺进行研究。沈蔚等采用微波法提取芦根多糖，采用正交试验优化了提取工艺， 得到微波法提取芦根多糖的最佳工艺参数为：料水比1 3，微波强度图7提取温度对多糖得率的影响Fig7Effect of extraction temperature on yield of polysaccha-rides为大火，微波加热时间60min ，提取时间8min ；在此最佳条件下，芦根多糖的得率为0798%9。张国升等用水提醇沉法提取芦根多糖，用硫酸苯酚比色法

20、测定其含量，得到芦根多糖的得率为0800%7。该研究采用热水醇沉法提取芦根多糖，在单因素试验的基础上运用3因素3水平的响应面分析法，以多糖得率为响应值作响应面，进行回归分析，得到芦根多糖提取的最佳工艺条件为：提取温度82 ，提取时间155min ，料液比1 19，提取2次，在此条件下多糖提取率较高为1226%。该研究中芦根多糖的得率高于张国升等沈蔚等的方法，且操作也较简单，能快速、高效地提取芦根多糖，可为芦根多糖的工业化生产提供理论指导。参考文献1芦根互动百科EB/OLhttp ：/wwww3org2高学敏中药学M 北京：中国中医药出版社，2002：973李立华，张国升，戴敏，等芦根多糖对四氯

21、化碳致肝纤维化大鼠的保肝作用J 安徽中医学院学报，2005，24（2）：24264MISSANG ELLA ，MASSIOT P ，BARON A ，et alEffect of oxidative brown-ing of apple pulp on the chemical and enzymatic extraction of cell wall pol-ysaccharides J Carbohydrate Polymers ，1993，20：1311385WANG J L ，ZHANG J ，WANG X F ，et alA comparison study on micro-wave-assisted extraction of Artemisia sphaerocephala polysaccharides withconventional method ：Molecule structure and antioxidant activities evalua-tion J International Journal