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《云南化工雜志》2015年第二期

1實(shí)驗(yàn)方案

1.1玉米須多糖提取影響因素實(shí)驗(yàn)提取溫度、提取時(shí)間、料液比等均會(huì)影響玉米須多糖的溶出。采用單因素實(shí)驗(yàn)考察提取溫度、提取時(shí)間、料液比對(duì)多糖提取率的影響。

1.2玉米須多糖提取Box－BehnkenDesign(BBD)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用Design－Expert軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考察［10］，選取料液比、提取時(shí)間、提取溫度3因素為提取效果影響因素，分別用A、B、C表示，每個(gè)自變量的低、中、高試水平分別以－1、0、1編碼。以多糖含量(Y)為響應(yīng)值。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)詳見表1。

2結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1料液比對(duì)提取率的影響提取溫度90℃，提取時(shí)間0.5h，微波功率900W，微波頻率2450MHz，取料液比為1∶4，1∶8、1∶12、1∶16、1∶20(g/mL)，考察料液比對(duì)玉米須多糖提取率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1知，料液比增加，多糖提取率也增加，1:16(g/mL)的時(shí)候達(dá)到最大，這是因?yàn)榱弦罕却?，使玉米須?xì)胞內(nèi)外的多糖濃度差增大，有利于多糖浸出，但由于玉米須本身干燥易吸水，料液比過高會(huì)影響多糖的提取。

2.1.2溫度對(duì)多糖提取率的影響料液比為1∶8(g/mL)，提取時(shí)間0.5h，微波功率900W，微波頻率2450MHz溫度分別為60、70、80、90、100℃，考察提取溫度對(duì)玉米須多糖提取率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2知，在70～90℃之間，隨著溫度升高，提取率也增加，當(dāng)溫度為90℃時(shí)達(dá)到最大。而隨著溫度升高，提取率反而降低，這是因?yàn)闇囟冗^低則多糖提取不完全，溫度過高會(huì)使多糖水解，影響提取率。

2.1.3提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響料液比為1∶8(g/mL)，提取溫度90℃，微波功率900W，微波頻率2450MHz，提取時(shí)間分別為10、20、30、40、50min，考察提取時(shí)間對(duì)玉米須多糖提取率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。由圖3知，在10～30min內(nèi)，隨著時(shí)間的增加，提取率也跟著增加，但隨著時(shí)間繼續(xù)增加，提取率開始降低，這是因?yàn)殡S著時(shí)間的增加，部分多糖會(huì)發(fā)生降解。

2.2BBD響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用Design－Expert軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考察，實(shí)驗(yàn)有17個(gè)點(diǎn)，其中12個(gè)析因點(diǎn)，2個(gè)零點(diǎn)。零點(diǎn)試驗(yàn)重復(fù)5次，以多糖含量為響應(yīng)值。結(jié)果見表2。

2.3建立模型方程與方差分析應(yīng)用Design－Expert8.0.6軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸方程擬合，得到料液比(A)、溫度(B)、時(shí)間(C)、多糖提取率之間的二次多項(xiàng)回歸方程。對(duì)上述回歸模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。

2.4響應(yīng)面分析及最優(yōu)提取條件的確定

2.4.1響應(yīng)面分析圖4～圖6為實(shí)驗(yàn)所得的優(yōu)化響應(yīng)曲面，反應(yīng)了當(dāng)料液比、提取時(shí)間、提取溫度3個(gè)因素中任意兩個(gè)因素的交互作用對(duì)玉米須多糖提取率的影響，曲面陡表明該因素對(duì)多糖的提取率影響顯著，曲面平緩表明該因素對(duì)多糖的提取率影響不顯著，等高線的形狀反應(yīng)兩因素的交互作用的強(qiáng)弱，橢圓形表明交互作用強(qiáng)，影響顯著，圓形則相反。圖4中提取溫度的曲面陡峭，料液比的曲面平緩，說(shuō)明提取溫度對(duì)多糖提取率的影響比料液比大，等高線為橢圓形，說(shuō)明溫度和料液比的交互作用顯著。圖5中提取時(shí)間的曲面陡峭，料液比的曲面平緩，說(shuō)明提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響比料液比大。等高線為橢圓形，說(shuō)明提取時(shí)間和料液比的交互作用顯著。圖6中提取時(shí)間和提取溫度的都較為平緩，說(shuō)明提取時(shí)間和提取溫度對(duì)多糖提取率的影響差不多。等高線為圓形，說(shuō)明提取時(shí)間和料液比的交互作用不顯著。

2.4.2最優(yōu)條件確定由表3可知，該回歸模型極顯著(p＜0.0001)，且方程的失擬項(xiàng)不顯著(p=0.1327＞0.05)，表明該方程對(duì)實(shí)驗(yàn)擬合情況較好，實(shí)驗(yàn)誤差小。通過軟件分析，得到玉米須多糖提取的最佳條件為:料液比1∶8.01(g/mL)、提取溫度92.37℃、提取時(shí)間30min，在此條件下，玉米須多糖提取率預(yù)測(cè)值為1.12%.為檢驗(yàn)響應(yīng)曲面法所得結(jié)果的可靠性，采用上述優(yōu)化條件提取玉米須多糖，考慮到實(shí)際操作的便利，將提取參數(shù)修正為:料液比1∶8(g/mL)，提取溫度93℃、提取時(shí)間30min，在此修正條件下玉米須多糖的提取率為1.13%，與理論預(yù)測(cè)值相比，相對(duì)誤差為0.88%。因此，基于響應(yīng)曲面法所得的優(yōu)化提取方法參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價(jià)值。

3結(jié)論

本研究采用微波提取－乙醇沉法提取玉米須多糖，通過單因素實(shí)驗(yàn)和Box－Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)3因素3水平實(shí)驗(yàn)，利用Design－Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，建立玉米須多糖提取的回歸方程。經(jīng)檢驗(yàn)該回歸方程能夠較好的預(yù)測(cè)玉米須多糖的提取率。經(jīng)回歸優(yōu)化后的玉米須多糖的最佳提取工藝條件為料液比1∶8(g/mL)，提取溫度93℃、提取時(shí)間30min。

作者：王藝帷唐艷花吳娜王靜單位：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院紅河學(xué)院理學(xué)院