白金金学年论文肉苁蓉超声提蛋白质.docx

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白金金学年论文肉苁蓉超声提蛋白质

学年论文

题目：

响应面优化超声提取肉苁蓉

蛋白质的工艺研究

学院：

生命科学

专业：

生物科学

学生姓名：

白金金

学号：

201174050101

指导教师：

张继

简短

评语

成绩：

指导教师签字：

响应面法优化超声提取肉苁蓉蛋白质工艺研究

白金金

指导教师:

张继

（西北师范大学生命科学学院，甘肃兰州730070）

摘要：

为优化肉苁蓉蛋白质的超声浸提工艺，采用响应面法对肉苁蓉蛋白质提取工艺进行了优化.采用4因素3水平的响应面分析法，4因素分别为液料比、提取时间、超声清洗仪作用功率和温度。

建立了一个肉苁蓉蛋白质得率与影响因子的多元二次回归方程，得到肉苁蓉蛋白质的最佳提取工艺条件：

料液比1:

20，提取时间44min，温度60℃，超声清洗仪作用功率90%，实际测得的肉苁蓉蛋白质得率为19.12%。

关键词：

肉苁蓉;蛋白质;响应面分析;超声浸提　

OptimizationofMicrowave-waterextractionofproteinfromdried

HerbaCistancheusingresponsesurfacemethodology

Baijin-jin

Guidanceteacher:

Zhangji

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

Abstract：

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

theratioofwatertorawmaterialas20:

1,extractiontimeof44min,andtemperatureof60℃,underwhichtheexperimentalextractionyieldofcrudeHerbaCistancheproteinwas19.12%.

Keywords:

HerbaCistanche;protein;responsesurfacemethodology（RSM）;Microwave-waterextraction

1.前言

肉苁蓉（HerbaCistanche）为列当科（Orobanchaceae）植物肉苁蓉（CistanchedeserticolaY.C.Ma）的带鳞片的干燥肉质茎，又名苁蓉、大芸、金笋、地精[1]。

肉苁蓉属于寄生植物，全世界约有二十种，中国有六种及一个变种。

肉苁蓉适合生长在荒漠地区的盐碱地和沙漠中，主要分布在亚洲的中国西北部新疆、甘肃、内蒙古、宁夏等地及前苏联、阿富汗、内蒙[2]。

肉苁蓉具有很多药用价值，例如增强机体免疫功能，抗衰老作用，通便作用，抗动脉粥样硬化作用以及对神经系统和性功能的影响。

全面了解肉苁蓉的研究进展,对我国当前开发西部、培育、利用我国西部特有的中药资源有十分重要的意义[3]。

据分析化验肉苁蓉的营养成分有:

总糖23-26%,油脂含量0.65-0.66%,蛋白质为20.6-19.3%,五氧化二磷每100克含160-133毫克,灰分5.1-57.5%,同时含有硅、锰、锶、锗、锌、钙等23种矿物质及微量元素[2]。

这些矿物质及微量元素对于人体的健康极为有益，因此肉苁蓉在营养保健方面也具有很大的开发利用价值。

在测定粗提液中可溶性蛋白质的总含量时，由于植物粗提液中含有许多其他物质，如酚类物质、核酸等，而且蛋白质的含量比较低，因而诸如Folin-酚法，双缩脉法，紫外吸收法等的应用受到了一定的限制，而考马斯亮蓝法灵敏度高，操作简便，特异性强，快速，且不受酚类物质的影响，因而常常在对植物组织粗提液中可溶性蛋白质含量的测定时被采用[4]。

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[5]。

响应面方法（responsesurfX1cemethodology，RSM）是Box在20世纪50年代提出的，利用合理的试验设计并通过实验得到的一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法。

较传统的正交分析法更为简便、直观，是目前工艺条件优化的重要方法之一[3]。

近年来发展起来一些新型提取技术，如微波辅助浸提、超声波辅助浸提等，这些方法能大幅度提高产品得率。

本文使用超声波辅助浸提法对传统肉苁蓉蛋白质提取工艺加以优化，以期为肉苁蓉蛋白质提取工艺提供参考依据。

1.试验材料与方法

1.1试验材料

肉苁蓉购自内蒙古，自然晾干，然后粉碎。

牛血清蛋白（13SX1）为华美生物工程公司的进口分装，考马斯亮蓝G-250（为上海医药集团公司进口分装），95%乙醇，85%磷酸等均为分析纯。

1.2试验设备

TU-1901双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；KQ-250DE数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；DD-5M湘仪离心机，湖南星科科学仪器有限公司；真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3试验方法

1.3.1肉苁蓉蛋白质浸提工艺流程

肉苁蓉→整理去杂→粉碎→超声浸提→离心取上清液→抽滤→浓缩→干燥→多糖、蛋白质

1.3.2蛋白质含量的测定

采用考马斯亮蓝比色法，以牛血清蛋白为标准品[6]。

1.3.2.1蛋白质标准溶液的制备

精确称取牛血清白蛋白100.00mg，用少量蒸馏水溶解定容至100mL，即为1.0mg/mL蛋白质标准液，4℃~5℃冰箱中保存备用.

1.3.2.2考马斯亮蓝G-250溶液的制备

精密称取考马斯亮蓝G-250100.00mg加入95%乙醇50mL，再加入85%磷酸100mL，最后用蒸馏水定容至1000mL，最终试剂含0.01%考马斯亮蓝G-250，4.7%乙醇，8.5%磷酸，置于棕色瓶中备用。

1.3.2.3供试品溶液的制备

精确称取多糖10.00mg，加蒸馏水溶解定容至10mL，即为1mg/mL供试品溶液。

1.3.2.4标准曲线的制作

分别精密吸取标准蛋白质溶液0.0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mL于10mL试管中，各管加水至1mL，加入考马斯亮蓝G-250溶液5mL，混匀，放置10min，于595nm处测定其吸光值。

得其线性回归方程Y=4.6632x+0.0617（R2=0.9926）。

图1蛋白质标准曲线

Fig.1Calibrationcurveofthechlorellaprotein

1.3.2.5样品蛋白质含量的测定

取供试品溶液各1mL，以空白试剂为参比，按上述标准曲线的测定法，分别测定其吸光度值，计算样品中蛋白质的含量。

2.结果与分析

2.1单因素试验结果

2.1.1时间对蛋白质提取率的影响

料液比（g:

mL）1∶20，热水作用温度50℃，超声清洗仪作用功率10%，考察热水作用时间15、30、60、90、120、150min，对肉苁蓉蛋白质提取率的影响，结果如图2

图2时间对蛋白质提取率的影响

Fig.2EffectsofdifferenttimeonextractionrateofHerbaCistancheprotein

从图2可以看出随着提取时间的增长，蛋白质得率逐渐提高，并且提取时间60min和提取时间90min的得率相同，在时间增长至90min后，得率突然降低，这说明提取时间太长，会破坏蛋白质，使得提取率降低。

2.1.2温度对蛋白质提取率的影响

料液比（g:

mL）1∶20，热水作用时间1h，超声清洗仪作用功率10%，考察热水作用温度30、40、50、60、70、80℃，对肉苁蓉蛋白质提取率的影响，结果如图3

图3温度对蛋白质提取率的影响

Fig.3EffectsofdifferenttemperatureonextractionrateofHerbaCistancheprotein

由图3可知，在30℃～70℃范围内随着温度的升高，蛋白质得率逐渐升高，70℃后，随着温度的升高，蛋白质得率降低，这说明蛋白质的提取温度不能太高，温度太高会导致蛋白质变性以及一些其它反应的发生，最终导致蛋白质得率降低。

2.1.3料液比对蛋白质提取率的影响

超声浸提时间60min，温度50℃，超声清洗仪作用功率100%，考察料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25对肉苁蓉蛋白质提取率的影响，结果如图4

图4料液比对蛋白质提取率的影响

Fig.4EffectsofdifferentratiosofwatertorawmaterialonextractionrateofHerbaCistancheprotein

由图4可知，随着料液比的增加，蛋白质得率呈增高的趋势，在料液比大于1∶20时有所降低，这说明提取蛋白质时，料液比不能太低也不能太高。

2.1.4超声清洗仪作用功率对蛋白质提取率的影响

料液比（g:

mL）1∶20，热水作用时间60min，温度50℃，考察超声清洗仪作用功率40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%对肉苁蓉蛋白质提取率的影响，结果如图5

图5超声功率对蛋白质提取率的影响

Fig.5EffectsofdifferentmicrowavepoweronextractionrateofHerbaCistancheprotein

由图可知，随着超声作用功率的增加，蛋白质得率先降低后增加，但是当功率达到90%时又明显下降，这说明肉苁蓉蛋白质的最佳提取功率具有一定的范围，功率过低会造成蛋白质的提取不充分过高会导致蛋白质被破坏，从而致使得率的降低。

2.2响应面设计试验结果

2.2.1响应面设计与结果

根据单因素试验结果，同时考虑到操作方便、节省溶剂及能耗，从而确定选择超声作用时间（X1）超声清洗仪作用功率（