响应面优化串叶松香草酶法提取工艺的研究.docx

响应面优化串叶松香草酶法提取工艺的研究

摘要：串叶松香草（SilphiumperfoliatumL.）是串叶松香属多年生草本植物，原产于北美的高草草原。利用纤维素酶、木瓜蛋白酶、果胶酶更加有利于串叶松香草多糖的提取，所以本实验用酶法提取串叶松香草多糖。首先先进行液料比、酶用量、pH、提取时间这四个单因素实验的基础上再通过响应面设计进一步优化结果。试验结果表明，最佳的工艺条件为：液料比为21.20、酶用量为1.58、浸提时间为70.44min、pH为4.18，此时串叶松香草多糖含量最高，为140.106mg/g。

关键词：串叶松香草、响应面、提取多糖、酶

1前言

串叶松香草（SilphiumperfoliatumL.）是菊科多年生草本植物[1]。它的根系非常发达，伴随着强壮的主根它有许多支根，高足有2-3米。叶色深绿且宽大，它的长约为0.6米，宽0.3米。它是后来才传入我国，原产地在北美洲。串叶松香草的鲜草中蕴含着各种丰富的营养物质，它是以粗蛋白质含量高、畜禽适口性好为著称的青贮原料。串叶松香草在南方酸性土壤地区生长的多，喜爱温暖湿润的环境，不耐北方贫瘠、盐碱的土地。在食品研究中串叶松香草可用作制作冰激凌原料[2-4]。此外，串叶松香草是具有发达根系的多年生植物，对环境治理和水土流失起到重要作用。

植物多糖在农业、医药等领域被广泛应用，原因在于它具有很特殊的生物活性。多糖是构成有机体生命活动的四种基本物质之一，在动物的细胞膜、植物和微生物的细胞壁中含有大量多糖类物质。已有近百种植物的多糖被分离提取鉴定出来,这类多糖来源广泛且没有细胞毒性,应用于生物体毒副作用小,因此对植物多糖的研究已成为医药界的热门领域[5-6]。植物源多糖不但具有独特的免疫调节、降血糖、降血脂及抗氧化活性，且在预防疾病方面副作用较其他物质小，应用火热[7];植物细胞壁的主要成分是多糖，从不同植物细胞壁提取的多糖可以作为食品、建筑和造纸的原料，具有更深层次的开发价值[8]。

本实验中采用响应面法(responsesurfacemethodology，RSM)，通过利用试验设计方案及实验数据，用回归方程拟合影响因素与响应值之间的函数关系，分析回归方程，进行优化工艺参数[9]。通过研究串叶松香草多糖提取方法，推进了农业、食品等领域对串叶松香草的利用[10]。

试验材料

试验材料

串叶松香草材料采集于吉林农业大学牧草园，采用了其地上部分。

试剂与仪器

本次试验所用到的试剂有浓硫酸、苯酚、D-葡萄糖、AR（分析纯）。

在实验过程中，离心机（TDL-4，温州标诺仪器有限公司）、数显三用恒温水箱（HH-420,金坛西城新瑞仪器科技厂）、电热恒温水浴锅（HH.S21-4S,上海跃进医疗器械有限公司）、高速多功能粉碎机（CS-700，武义海纳电器有限公司）等仪器用于参辅助实验进行。

材料预处理

将新鲜采集的串叶松香草放置于干燥的桌面除杂并且用清水洗干净，60℃热风下干燥。放入粉碎机中粉碎，并且装入密封袋中放入冰箱冷藏。

试验方法

提取多糖

在试管中加入1g串叶松香草草粉，再加入一定比例的酶（纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶）和一定比例蒸馏

水。摇匀后放入恒温水浴锅中，调至55℃。在水浴锅中边加热边搅拌至规定时间，取出试样冷却后至离心机离心，每管三次，每次15min。

总糖测定

采用硫酸苯酚法来测定串叶松香草总糖[11]。

建立总糖标准曲线时，需配制葡萄糖溶液和9%苯酚溶液。分别在五个具塞试管中加入100、200、300、400、

500μLD-葡萄糖溶液，补加纯水至1ml。而后各自加原体积的一半苯酚（AR试剂）和2.5倍体积的浓硫酸（98%），。以纯水作为空白组，在490mm波长下测定绘制得到标准曲线y＝0.0169x+0.0062（R2=0.9989）。当取得相同体积的多糖溶液时加入具塞试管中，得出多糖溶液的吸光度，依次带入标准曲线方程中最终得到多糖含量。

3.3设计单因素提取多糖实验

在串叶松香草多糖提取实验中，设置了液料比（1:151:201:251:301:35）酶解时间（30、60、90、120、

150min）酶用量（0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%）PH（3、4、5、6、7）。总共四个变量，从这四个变量对串叶松香草多糖提取率的影响来研究串叶松香草多糖提取得最优条件[12]。

3.4响应面优化提取多糖

料液比、提取时间、酶复合物使用量、pH因素试验作为基础选取多糖得率较高的因素值，使用Box-Behnken中心组合的原理，然后设计四因素三水平试验方案，计算出二次回归方程，拟合自变量和响应值之间的函数关系，之后以多糖提取率为响应值，利用DesignExpert8.0软件对试验数