【海发菜多糖提取率的影响因素试验探究报告6700字（论文）】

海发菜多糖提取率的影响因素试验探究报告目录TOC\o"1-2"\h\u1921海发菜多糖提取率的影响因素试验探究报告 126041第1章引言 1114741.1研究背景 135121.2研究现状 230247第2章材料与方法 4210952.1试验材料及试剂 461922.3实验方法 49642第3章结果与分析 6218673.1标准曲线线性方程 680743.2提取条件对多糖得率的影响 6202813.3柠檬酸法提取多糖正交试验设计及结果 719083.4海发菜多糖提取的最佳工艺 9298553.5验证实验 1026749第4章结果与讨论 1092014.1结果 1043164.2讨论 1032508第5章结论 117655参考文献 11第1章引言1.1研究背景地球面积的七成都是海洋，世界人口日益增多，海洋成为了人们的第二个疆土。我国是海洋大国，海域面积辽阔REF_Ref6443\r\h[1]。生活在海洋中的海洋生物从不同的方面都有不可取代的位置，海洋植物更是在人们生产和生活中有不可或缺的地位。随着我国海藻养殖技术的进步，我国海藻产量以每年8%的速度增长，海藻的更多新用途也被开发和利用REF_Ref6524\r\h[2]。国家的“十二五”计划明确的提出了：要发展蓝色经济带。即各个沿海省市要加大对海洋资源的开发与利用的力度REF_Ref5726\r\h[3]。然而当前我国海洋领域技术对经济的推动作用较小REF_Ref6580\r\h[4]，在海藻多糖的提取方面仍有一定的局限性。为了更好的利用海藻，达到降低经济的目的，对海藻多糖的提取研究至关重要。本文将对中国海洋生物学的发展进行分析，从深入了解海洋生物开始，关爱整个海洋。海发菜，普遍被人们称为龙须菜、线菜、江蓠，又因其细长如牛毛，又名牛毛，系红藻门（Rhodophyta）、杉藻目（Gigartinales）、江蓠科（Gracilariaceae）REF_Ref6645\r\h[5]。在日本也有“长寿菜”之称REF_Ref6733\r\h[6]。我国沿海各地均产海发菜，外观呈细长状，作为食物来说口感爽滑，是一种不可多得的海洋绿色食品REF_Ref6808\r\h[7]，因富含海藻多糖、蛋白质和微量元素等有益的成分对人机体的修复有重要作用，所以海发菜的营养价值很高。海发菜不仅可以食用，而且还有很大的药用价值，是少见的食药两用的海洋藻类。可预防疾病、通便、净化血液和降低胆固醇等作用REF_Ref6955\r\h[8]，海藻属于弱碱性植物，长期食用可平衡人血液与体内环境。随着我国对海洋植物研究的深入，海藻多糖逐渐进入人们的视野。多糖类物质有调控细胞生长和分裂的作用，可以维持机体的正常代谢，因此对海藻多糖的研究会创造很高的实用价值和商业价值。在细胞最外层呈纤维状REF_Ref6147\r\h[9]的为胞壁多糖；位于海藻细胞壁间的形状不定形的粘状物质为粘多糖；贮藏在细胞内的为贮藏多糖。另外，海藻多糖可分四种，为别为红藻多糖、褐藻多糖、蓝藻多糖和绿藻多糖REF_Ref6988\r\h[10]。海藻多糖是由岩藻糖，己四醇醛酸和硫酸盐等多组分的混合物组成REF_Ref7034\r\h[11]。海藻多糖易溶于热水，不溶于高浓度的乙醇（无水乙醇）、氯仿、丙酮等有机溶剂REF_Ref6255\r\h[12]。本文研究的海发菜多糖属于红藻多糖。海发菜多糖都是以半乳糖为单位而结合成的半乳聚糖，对补体旁路有一定作用，可增强机体的免疫调节REF_Ref7076\r\h[13]；另外海藻多糖因含有硫酸基可在宿主细胞中起到抗病毒的作用；海藻多糖还可以抗氧化、抗辐射化REF_Ref7158\r\h[14]、消炎、抗菌等等。海发菜中的多糖含量较多，约为干重的30%。多糖由β-D-半乳糖和3,6-内醚-α-L-半乳糖为单位而结合成的半乳聚糖REF_Ref7207\r\h[15]。该多糖具有抗突变、抗氧化、抗肿瘤等生理活性REF_Ref7249\r\h[16],在生活中还具有抗炎、保肝、美容等多种活性功能REF_Ref6454\r\h[17]，由此可见海发菜具有良好的开发以及广阔的应用市场。海发菜细胞壁不仅有纤维素，而且还有木质素，它们交联存在，使得多糖提取得率大打折扣。柠檬酸提取多糖法可以通过对海发菜细胞壁进行破壁加速多糖的溶出，从而提高多糖的提取率。本文以海水中的海发菜为原料进行海发菜多糖提取工艺研究，通过改变提取温度、pH值、提取时间这些不同因素来找到经济且高效的方法来提取发菜中的多糖。采用单因素试验和正交试验，优化海发菜多糖的提取工艺，从实验数据中选择最佳提取工艺参数，为了进一步研究海发菜多糖的结构、性质以及各种活性功能提供参考。本文利用酸提法提取龙须菜多糖组分，紫外光谱进行纯度鉴定，以期为发菜以及海发菜的多糖的深入研究提供理论依据。1.2研究现状研究者在近些年对海发菜多糖提取工艺研究中，多采用热水提取法提取海发菜多糖，随着科技的进步，酸提法、超声波辅助提取法和双水相法等方法提取海发菜的多糖组分REF_Ref7285\r\h[18]逐渐开始兴起。1.2.1热水浸提法最传统的提取多糖的方法为热水提取多糖法。热水浸提法且热水能增加多糖的溶解度，利用水对植物组织的穿透力高来提高多糖的提取效率。使用这种方法对多糖破坏小。在提取过程中料水比、提取温度和提取时长等条件均会影响提取的效果。陈雪峰等REF_Ref7351\r\h[19]以发菜为原料，使用热水提取法来提取发菜多糖，终得5.8%的海发菜多糖。热水提取法的最佳得率有很大的差异，使得海发菜多糖的得率范围较大REF_Ref7429\r\h[20]，较低的多糖得率为9%，较高的多糖得率为30%REF_Ref7458\r\h[21]。1.2.2酶解法酶解法是利用蛋白酶等破坏细胞结构来促进多糖的释放，从而使得多糖提取率得以提高的一种多糖提取方法REF_Ref7524\r\h[22]。刘鼎阔等REF_Ref7573\r\h[23]在提取发菜多糖时用胰蛋白酶和碱性蛋白酶对发菜样品来进行水解。酶解法不仅提高海发菜多糖的水解程度，得到的多糖分子量较小，而且酶解法的过程温和，避免化学提取过程中产生的化学污染。1.2.3超声波法超声波法是一种新型天然物质提取方法REF_Ref7622\r\h[24]。利用该方法提取发菜多糖的原理是利用超声波的强烈振动使发菜细胞的细胞壁结构被破坏REF_Ref7654\r\h[25]，使多糖等物质在短时间内被释放出来，从而提高多糖的提取效率，与其他方法相比较超声波法具有低能耗、高效率的优点REF_Ref7690\r\h[26]。黄芳等REF_Ref7733\r\h[27]使用超声波法提取多糖，采用正交设计的方法发现在提取时间为10min，超声功率100W，温度为90.0℃，液料比为120∶1mL/g时，多糖的提取率达29.87%。1.2.4双水相萃取法双水相系统与热水提取多糖的方法相比，双水相系统有着更温和液相环境，易于工业化和推广。因为两相均为水溶液，因此双水相系统可作为用于生物活性物质的萃取、分离及分析的萃取体系。其最大的优势是可以为生物的活性物质提供一个温和的分离环境REF_Ref7782\r\h[28]。在应用双水相萃取分离技术过程中，利用成相组分不同系线长度下的上、下相浓度不同，而不同的成相组分浓度对目标产物的分离效果有很大影响REF_Ref7818\r\h[29]。

第2章材料与方法2.1试验材料及试剂试验原料为采于河北秦皇岛海域生长的海发菜（实验前清水洗净除去砂砾，用滤纸吸取多余水分，剪成长度约5mm后，用密封袋密封储存于冰箱中冷冻保存）。

氢氧化钾、柠檬酸、蒽酮，氢氧化钾购买自天津市风船化学试剂科技有限公司，柠檬酸购买自天津市东丽区天大化学试剂厂，蒽酮购买自上海展云化工有限公司，浓硫酸、无水乙醇、葡萄糖等（均为国产分析纯），浓硫酸购买自天津市天河化学试剂厂，无水乙醇购买自天津市光复科技发展有限公司，葡萄糖购买自天津市河东区红岩试剂厂。2.3实验方法2.3.1柠檬酸提取多糖工艺称取1.00g海发菜（湿重），加入100mL不同pH值(pH=2、pH=3、pH=4)的柠檬酸溶液，在不同温度(70℃、80℃、90℃)和不同时间（1h、2h、3h）下水浴加热，用抽滤装置抽滤除去藻渣。将滤液置于烧杯中并用氢氧化钾溶液调至中性，在55℃条件下减压旋转蒸发将溶液浓缩至约15mL。在浓缩液中加入约四倍体积95%的乙醇，在冰箱中4℃条件下夜沉淀。过夜沉淀后分为上下两层，在上层的为乙醇，多糖因不溶于高浓度的乙醇而形成絮状沉淀。抽滤除去乙醇上清液，所得的沉淀加入少量蒸馏水复溶，将复溶后的溶液定容至100ml刻度线处，即得柠檬酸提粗多糖，静置备用。2.3.2多糖提取的单因素实验称取1.00g海发菜（湿重），分别以不同的pH值、提取时间、提取温度进行单因素试验。以海发菜多糖的得率为因变量来考察各因素对海发菜多糖得率的影响。2.3.2.1pH值设定pH值2，3和4。时间3h，温度70℃，测定海发菜多糖得率。2.3.2.2提取时间设定时间为1，2和3h。pH值为2，温度80℃，测定海发菜多糖得率。2.3.2.3提取时间设定温度为70，80和90℃。时间为2h，pH为4，测定海发菜多糖得率。2.3.3海发菜中多糖提取工艺正交试验设计根据单因素试验所选取的pH值，提取时间，水浴温度为三个因素，选取3个水平试验，进行正交试验设计，以确定海发菜多糖提取的最佳工艺。如表2-1所示：表2-SEQ表\*ARABIC1正交实验表水平因素pH值提取温度/℃提取时间/h1270123802349032.3.4海发菜多糖含量的测定用蒽酮-硫酸比色法来测定海发菜多糖的含量。以空白溶液作参比，测定各多糖溶液在625nm处的吸光值，并进行回归分析得出回归方程。2.3.5数据处理海发菜多糖提取实验平行重复3次，取测定结果的平均值。多糖得率按下式计算:多糖得率(%)

=

(多糖含量/原料质量)

x100%采用SPSSstatistics20.0软件进行数据分析。

第3章结果与分析3.1标准曲线线性方程建立海发菜多糖的标准曲线回归方程为：y=4.4857x+0.0017。如图3-1所示：图3-SEQ图\*ARABIC1葡萄糖标准曲线3.2提取条件对多糖得率的影响3.2.1pH值对海发菜多糖得率的影响图3-2结果显示，pH值在1~2范围内，海发菜多糖的得率随着pH升高而缓慢升高，这是因为海藻多糖的细胞壁随着酸度增大而破裂，从而促使多糖溶出。pH值达到2之后，海发菜多糖的得率随着pH值升高呈下降的趋势。得率不断降低，考虑到海发菜提取工艺的环保和低耗因素后，选择pH值为2，3和4作为正交试验的3个试验水平。 图3-SEQ图\*ARABIC2pH值对海发菜得率的影响3.2.2提取时间对海发菜多糖得率的影响由图3-3结果可知，提取时间为2h时，海发菜得率最高。随着提取时间从1h开始，海发菜多糖得率呈现上升趋势，在提取时间为2h时海发菜多糖得率最高。再增加提取时间，海发菜多糖得率开始逐步下降。因此，选择提取时间为1，2和3h作为正交试验的3个水平。图3-SEQ图\*ARABIC3提取时间对海发菜得率的影响3.2.3提取温度对海发菜多糖得率的影响图3-4结果表明，在低于80℃时，海发菜多糖得率随着温度升高呈现上升趋势，得率不断增大，溶液多糖的溶解度随着温度增加不断增大。在80℃后，海发菜多糖得率随着温度升高呈下降趋势，得率不断降低，在90至100℃范围内，多糖得率无明显变化。故而选择70，80和90℃作为正交试验的3个试验水平。图3-SEQ图\*ARABIC4提取温度对海发菜得率的影响3.3柠檬酸法提取多糖正交试验设计及结果根据单因素试验的结果，选取对多糖提取的各因素和不同水平来做正交试验。对海发菜多糖得率进行极差分析来确定最佳提取条件。采用L9(33)正交试验，以提取温度（A）、提取时间（B）、pH值（C）作为3个考察因素，选取3个水平进行试验。每一水平k1、k2、k3中最大的值所对应的条件即为该因素对应的最佳提取条件。表3-1正交设计和实验结果实验号A提取时间/hBpH值C提取温度/℃多糖得率/%112706.56213905.90314802.35422906.68523805.70624703.95732806.03833706.44934903.57K114.8119.2716.95K216.3318.0714.08K316.049.8716.15k14.946.425.65k25.446.014.69k35.353.295.38R0.53.130.69表3-2正交设计的方差分析主体间效应的检验（因变量:多糖得率）源III型平方和自由度均方F显著性校正模型19.299a63.217192.8610.005截距247.3281247.32814829.7960.000提取时间0.43420.21713.0160.071提取温度1.46220.73143.8430.022pH值17.40228.701521.7250.002误差0.03320.017总计266.6609校正的总计19.3328a.R方=0.998（调整R方=0.993）海发菜的最佳工艺组合为：A2B1C1，提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2。由表3-1、表3-2的数据分析可知，3个因素的影响主次顺序为：B＞C＞A，即pH值＞提取温度＞提取时间。pH值（显著性为0.002）和提取温度（显著性为0.022）对海发菜多糖提取率的影响达到了极显著水平，提取时间（显著性为0.071）不显著。3.4海发菜多糖提取的最佳工艺试验以海发菜多糖得率为评价指标，通过对的提取温度、提取时间、pH值的筛选，确定实验的最佳工艺。从表3-3、表3-4、表3-5可知海发菜的最佳工艺组合为：A2B1C1,提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2。表3-3提取时间的SNK分析提取时间个案数子集1134.9367335.3467235.4433显著性0.073表3-4提取温度的SNK分析提取温度个案数子集1子集28034.69339035.38337035.6500显著性1.0000.127表3-5pH值的SNK分析pH值个案数子集1子集2433.2900336.0133236.4233显著性1.0000.0603.5验证实验由表3-1、表3-2数据分析可知，3个因素的影响主次顺序为：B＞C＞A，即pH值＞提取温度＞提取时间。pH值和提取温度对海发菜多糖提取率的影响达到了极显著水平，提取时间不显著。海发菜的最佳工艺组合为：A2B1C1，提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2。该最优组合与表3-1正交试验中的较优组合A2B1C3不一致，所以需要进行验证试验。重复试验3次取平均值，其结果见表3-6。由表3-6可知，最终柠檬酸提取海发菜多糖的最佳工艺组合为：A2B1C1,即提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2。在此最优组合条件下提取海发菜，得到海发菜多糖得率为7.61%（湿重）。表3-6正交实验验证组合A提取时间/hBpH值C提取温度/℃多糖得率/%最优组合（A2B1C1）22707.61较优组合（A2B1C3）22906.68第4章结果与讨论4.1结果试验以海发菜多糖得率为评价指标，通过对的提取温度、提取时间、pH值的筛选，确定实验的三个水平；在单因素实验结果的基础上，采用正交法优化海发菜多糖的提取工艺，采用L9(33)正交试验，以提取时间（A）、pH值（B）、提取温度（C）作为3个考察因素，选取3个水平进行试验。3个因素的影响主次顺序为：B＞C＞A，即pH值＞提取温度＞提取时间。提取温度和pH值对海发菜多糖提取率的影响达到了极显著水平，提取时间不显著。提取海发菜多糖的最佳工艺条件为A2B1C1，即提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2时为提取海发菜多糖的最佳工艺条件，得到海发菜多糖得率为7.61%（湿重）。4.2讨论近年来，随着大家对海洋植物和动物的认识以及对海洋中海藻多糖的关注，寻找高效的方法来提取海藻多糖已成为一个重要的研究方向。我国各海域均有天然的海洋藻类，资源丰富，海藻中的多糖更是有很大的开发潜力。海发菜多糖作为海藻多糖之一，可起到免疫调节的作用；另外因含有硫酸基，可在宿主细胞中起到抗病毒的作用；海藻多糖还可以抗氧化、抗肿瘤、消炎、抗菌等等。研究海藻多糖提取工艺有助于更高效的利用海藻，避免造成海洋植物资源的浪费。酸提多糖因对细胞壁的纤维素和木质素破坏而大大提高了多糖的提取率。本实验在正交实验后，发现提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2时为提取海发菜多糖的最佳工艺条件。这样的结果说明温度在70℃条件下，柠檬酸可以更好的破坏海发菜细胞壁中纤维素和木质素的交联结构，从而使多糖的提取率最高。提取温度过长会导致多糖的分解失活，导致多糖得率变低。第5章结论采用L9(33)正交试验，以提取时间（A）、pH值（B）、提取温度（C）作为3个考察因素，选取3个水平进行试验。3个因素的影响主次顺序为：B＞C＞A，即pH值＞提取温度＞提取时间。pH值和提取温度对海发菜多糖提取率的影响达到了极显著水平，提取时间不显著。提取海发菜多糖的最佳工艺条件为

A2B1C1，即提取时间2h，提取温度为70℃，提取pH为2时为提取海发菜多糖的最佳工艺条件，得到海发菜多糖得率为7.61%（湿重）。参考文献许晓冬,邹绍敏.海洋强国战略背景下海洋产业科技创新能力的提升[J].晋中学院学报,2021,38(02):43-47.39.王秀良,张全斌,段德麟.经济海藻繁育、养殖及综合利用的回顾与展望[J].海洋科学,2020,44(07):10-15.赵瑞希.海藻多糖提取,纯化及其补体结合活性的研究[D].哈尔滨工业大学.JunMa.EvaluationandCoordinatedDevelopmentMeasurementoftheConstructionofMarineEcologicalCivilizationinCoastalAreas-TakingShandongProvinceChinaasanExample[J].JournalofGeoscienceandEnvironmentProtection.2020,8(3).安鑫龙,齐遵利,李雪梅,等.大型海藻龙须菜的生态特征[J].水产科学,2008,28(2):109-111.李来好,李刘冬,刁石强,等.龙须菜风味食品加工技术的研究[J].中国水产,2000(10):50-51.ShibataT,IshimaruK,KawaguchiS,etal.AntioxidantactivitiesofphlorotanninsisolatedfromJapaneseLaminariaceae[J].ApplPhycol,2008,20(5):705-711.刘朝阳,孙晓庆.龙须菜的生物学作用及应用前景[J].北京水产,2007(5):55-58.汤海青.高产琼胶酶菌株的选育和产酶的研究[D].中国海洋大学,2004.侯萍,何进武,刘肖冰,樊伟伟,李铭,陈冬梅.海藻多糖在食品添加剂中的应用研究进展[J].保鲜与加工,2019,19(05):196-200.田鑫,李秀霞,吴科阳.海藻多糖提取纯化及生物活性的研究进展[J].食品与发酵科技,2015,51(6):81-85.2015.06-018.刘秋英,孟庆勇,刘志辉.两种海藻多糖的提取分析及其体外抗肿瘤作用[J].广东药学院学报,2003,019(004):336-337.GONGY,WUJ,LIST.Immuno-enhancementeffectsofLyciumruthenicumMurr.polysaccharideoncyclophosphamide-inducedimmunosuppressioninmice[J].InternationalJournalofClinicalandExperimentalMedicine,2015,8(11):20631-20637.DUANYB,CHENF,YAOXC,etal.ProtectiveeffectofLyciumruthenicumMurr.againstradiationinjuryinmice[J].InternationalJournalofEnvironmentalResearchandPublicHealth,2015,12(7):8332-8347.于海峰,贾士儒.发状念珠藻胞外多糖的纯化与性质分析[J].生物工程学报,2008,(6):102