本科毕业论文响应面优化超声辅助提取肉苁蓉多糖的工艺研究Word下载.docx

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指导教师:

目录

摘要3

关键词3

1.材料与方法5

1.1材料5

1.1.1实验材料5

1.1.2主要仪器与试剂5

1.2实验方法6

1.2.1超声波辅助提取肉苁蓉多糖的工艺流程6

1.2.2多糖含量的测定6

1.2.3标准曲线的绘制6

1.2.4超声波辅助提取肉苁蓉多糖的适宜提取工艺参数的确定6

1.2.5多糖提取率的计算公式6

2.结果与讨论6

2.1标准曲线的绘制6

2.2单因素实验结果7

2.2.1超声温度对多糖提取率的影响7

2.2.2料液比对多糖提取率的影响8

2.2.3超声功率对多糖提取率的影响8

2.2.4提取次数对多糖提取率的影响9

2.2.5超声时间对多糖提取率的影响10

2.3响应面设计试验结果11

2.3.1响应面设计与结果11

2.3.2回归模型的建立与分析13

3.结论22

参考文献:

22

响应面优化超声辅助提取肉苁蓉多糖的工艺研究

白金金

张继（研究员）

（西北师范大学生命科学学院,甘肃兰州730070）

摘要:

本文利用响应曲面法对肉苁蓉多糖的提取条件进行优化。

应用超声波辅助提取肉苁蓉多糖,在单因素试验的基础上,根据Box-Behnken中心组合设计原理,选取超声时间、超声温度、超声功率、料液比4因素进行响应曲面分析,建立肉苁蓉多糖得率的二次多项数学模型.在分析各因素的显著性和交互作用后,得出肉苁蓉多糖提取工艺的最佳条件为:

超声时间40min,超声温度66℃,料液比1∶21,超声功率55%,提取次数1次,在此条件下肉苁蓉多糖提取率达到36.9274%。

关键词:

肉苁蓉;

多糖;

响应曲面法

OptimizationofMicrowave-waterextractionofpolysaccharidesfromdriedHerbaCistancheusingresponsesurfacemethodology

Baijin-jin

Guidanceteacher:

Zhangji

（CollegeofLifeScience,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou,Gansu,China,730070）

Abstract：

Microwave-watertechniquewasappliedforpolysaccharidesextractionfromdriedHerbaCistancheandtheeffectsofprocessingparametersonextractionefficiencywasoptimizedusingresponsesurfacemethodology（RSM）.Fourindependentvariableswereinvestigated,includingtheratioofwatertorawmaterial（mL/g）,extractiontime（min）,Microwavepower（%）andtemperature（℃）.Aquadraticpolynomialmathematicalmodelwithgoodcorrelationwasconstructedandemployedtotheoptimization.Theoptimiaedextractionconditionsweredeterminedas:

theratioofwatertorawmaterialas20:

1,extractiontimeof44min,andtemperatureof60℃,underwhichtheexperimentalextractionyieldofcrudeHerbaCistanchepolysaccharideswas19.12%.

Keywords:

HerbaCistanche;

polysaccharides;

responsesurfacemethodology（RSM）

肉苁蓉（CistanchedeserticolaY.C.Ma）为列当科肉苁蓉属多年生高等寄生植物，主要生长在盐碱地和戈壁滩一带，寄生在梭梭等植物的根上[1]。

它具有补肾益精、润肠通便和延缓衰老之功能，常被用于补肾壮阳药物中。

肉苁蓉中主要的活性成份物质是苯乙醇糖甙类化合物（phenylethanoidglycosides,PeG）、肉苁蓉多糖和甜菜碱。

其中PeG具有清除自由基和抗衰老作用，肉苁蓉多糖可以增强机体的免疫功能，甜菜碱具有抗脂肪肝和抗肿瘤以及扩张外周血管和降压的作用[2]。

传统的中草药有效成份的提取一般是在原材料预处理后，用稀酸、稀碱或有机溶剂在高温下浸提，然后再浓缩，进行色谱分离。

其中浸提时间一般在4h以上，耗时较长。

由于PeG、肉苁蓉多糖和甜菜碱都是胞内分泌，所以必须将肉苁蓉细胞破碎才能将其有效成份提取出来。

超声波是可在弹性介质中传播的一种机械波。

从微观上讲，超声波可以与介质分子相互作用；

宏观上，超声波可在流体中产生空化作用、热效应、冲击力等综合效应。

超声波现已广泛用于高分子化合物的降解、有机合成、提取分离等方面，如从青蒿中提取青蒿素、从盐藻中提取胡萝卜素，均取得了比较满意的效果。

龚立冬[3]利用毛细管电泳电化学检测法研究荒漠肉苁蓉多糖的单糖组成及相对摩尔比为:

葡萄糖:

半乳糖:

鼠李糖:

阿拉伯糖:

果糖=10∶0.75∶2.34∶1.29∶1.31。

A.Ebringerova等从荒漠肉苁蓉中分离得到cistanA。

主要由L-阿拉伯糖,D-半乳糖,L-鼠李糖和半乳糖醛酸组成,其摩尔比为6.3∶10.0∶1.0∶0.8，并含有微量的D-木糖和D-葡萄糖,平均相对分子量为2.01×

105。

董群等[4]用冷水从荒漠肉苁蓉中提取分离得到2个主要的均一多糖CDA-1A和CDA-3B。

CDA-1A由葡萄糖组成,平均分子质量1.0×

104;

化学和光谱分析表明CDA-1A以α-D-Glcp-（1,6）为主链α-（1,4）-D-glucan和α-（1,6）-glucan为支链连接在O-6上。

国内学者研究表明，荒漠肉苁蓉多糖对CCl4所致肝郁脾虚模型小鼠的作用,证明荒漠肉苁蓉多糖能明显改善小鼠食欲减退和体质量下降,明显对抗CCl4造成的肝损伤;

同时能降低因肝脾功能损伤造成的血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶的升高[15]；

高慧等的研究证明荒漠肉苁蓉能明显促进体外人成纤维细胞的生长,这种促生长作用与观察剂量有相关性,浓度过低或过高都会影响这一作用的发挥,12.5μg/mL效果明显高于其它浓度；

陈志伟等[17]研究表明,肉苁蓉多糖能明显促进骨髓G0/G1期细胞向S期细胞以及S期细胞向G2/M期细胞的转化,G2/M期细胞比例明显升高,增殖指数（PI）也明显升高。

因此荒漠肉苁蓉多糖可能通过促使骨髓抑制贫血小鼠骨髓细胞周期的转化,促进骨髓造血功能的恢复,并促进红系巨核系造血。

欧阳杰等[4]研究了循环超声强化提取肉苁蓉中多糖和甜菜碱的工艺条件.实验结果表明，将肉苁蓉粉碎至40目，液固比为60ml/g时提取较为适宜.循环超声提取多糖和甜菜碱的较优工艺条件是：

提取温度40℃，超声功率1000W，提取时间10min，在此条件下，多糖的提取量为46.9mg/g，甜菜碱的提取量为136.5mg/g，分别相当于沸水回流7h时提取量的107.3%和103.8%。

玄国东等[5]选用提取时间、提取温度、提取固液比3个反应因素作为研究对象,以多糖提取率为考察指标,通过响应面分析方法优化肉苁蓉多糖的提取工艺条件。

研究提取肉苁蓉多糖的最优工艺条件，实验结果表明,最优工艺条件为提取时间193.0min、温度94.59℃、固液比10.89,多糖提取率的理论值为85.5%。

超声波是指频率高于2×

104Hz的声波，是可在弹性介质中传播的一种机械波.从微观上讲，超声波可以与介质分子相互作用；

宏观上，超声波可在流体中产生空化作用、热效应、冲击力等综合效应.超声波现已广泛用于高分子化合物的降解、有机合成、提取分离等方面，如从青蒿中提取青蒿素、从盐藻中提取胡萝卜素，均取得了比较满意的效果。

本研究从肉苁蓉肉质茎中提取水溶性多糖,使其资源得到充分利用.多糖是由单糖之间脱水形成糖苷键[5],并由糖苷键线性或者分枝连接组成的多聚合物,广泛地分布于动物、植物、微生物等几乎所有的有机体中[5-7]。

研究[8]表明多糖类物质具有增强人体免疫力、抗肿瘤、抗衰老、降糖及改善糖尿病症状的作用。

因此,本实验就肉苁蓉多糖做了初步研究,对其活性多糖资源的开发利用有着重要意义。

响应面分析法（responsesurfacemethodology,RSM）是一种优化反应条件和加工工艺参数的有效方法,广泛应用于化学化工、生物工程、食品工业等方面[9]。

它与正交试验设计法不同,具有试验周期短,求得的回归方程精度高，能研究几种因素间交互作用等优点[10-11]。

本实验拟在单因素试验的基础上，利用响应面分析法对肉苁蓉多糖提取工艺条件进行优化。

1.材料与方法

1.1材料

1.1.1实验材料

肉苁蓉肉质茎

1.1.2主要仪器与试剂

紫外可见分光光度计、超声清洗仪、离心机、1000ml容量瓶、10mL具塞试管、移液管、20-1000μl移液枪、比色皿、100ml容量瓶、苯酚、浓硫酸、标准葡萄糖

1.2实验方法

1.2.1超声波辅助提取肉苁蓉多糖的工艺流程

肉苁蓉肉质茎→粉碎过筛→干燥→称重→蒸馏水提取（超声波辅助提取）→离心，取上清液→抽滤,取滤液→旋转蒸发→真空干燥至恒重→肉苁蓉多糖

1.2.2多糖含量的测定

采用苯酚硫酸法

1.2.3标准曲线的绘制

分别精密吸取标准葡萄糖溶液0.0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.20、0.40、0.50、0.80mL于10mL具塞试管中,各管加蒸馏水至1ml,然后各试管中加入5%苯酚溶液1ml,再向各试管中加入浓硫酸5ml,混匀,放置10min,于490nm处测定其吸光度。

以葡萄糖标准溶液浓度为横坐标,以吸光度为纵坐标,绘制标准曲线.得其线性回归方程为:

Y=0.0697x-0.0019（R2=0.9985）结果如图1所示。

1.2.4超声波辅助提取肉苁蓉多糖的适宜提取工艺参数的确定

在预实验的基础上,选取超声时间、超声温度、料液比、超声功率进行多因素优化实验.参照文献报道[12-13],多因素实验采用Box-Behnken设计,利用响应曲面进行分析优化。

1.2.5多糖提取率的计算公式

超声波辅助提取肉苁蓉多糖的得率

Y（%）＝me／mo×

100%

其中:

me代表超声波辅助提取得到的肉苁蓉多糖的质量（g）,mo代表肉苁蓉粉的质量（g）。

2.结果与讨论

2.1标准曲线的绘制

图1标准曲线

Figure1Standardcurve

2.2单因素实验结果

2.2.1超声温度对多糖提取率的影响

料液比（g/ml）1∶20,超声时间60min,超声功率100%,提取次数1次,考察超声温度30、40、50、60、70、80℃对肉苁蓉