响应面优化黄芪多糖的提取工艺

食品研究与开发F ood Research And Development圆园18年11月第39卷第21期DOI ：10.3969/j.issn.1005-6521.2018.21.012基金项目：国家自然科学基金项目（31472233）；甘肃省农业生物技术研究与应用开发项目（GNSW-2016-12）；甘肃省科技支撑计划项目（1604NKCA069-03）作者简介：梁子敬（1993—），男（汉），硕士，研究方向：中兽药免疫药理学。

*通信作者：李建喜（1971—），男（汉），研究员，博士，研究方向：兽医药理毒理、奶牛疾病防治。

响应面优化黄芪多糖的提取工艺梁子敬，张景艳，冯海鹏，张凯，王磊，王旭荣，张康，李建喜*（中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，甘肃省中兽药工程技术研究中心，甘肃兰州730050）摘要：采用黄芪为原料，应用超声波提取改进黄芪多糖的工艺参数。

以黄芪多糖得率作为指标，通过单因素试验考察提取温度、提取时间、液料比和提取功率4个因素对黄芪多糖得率的影响，通过中心组合试验设计和响应面分析优化黄芪多糖的提取工艺。

结果表明：最佳提取工艺参数为提取时间87min ，液料比22∶1（mL/g ），提取功率600W 。

在此条件下，多糖的得率为6.07%。

关键词：黄芪多糖；超声波提取；响应面法Optimization of Extraction Technology for Polysaccharides of Astragalus with Response SurfaceMethodologyLIANG Zi-jing ，ZHANG Jing-yan ，FENG Hai-peng ，ZHANG Kai ，WANG Lei ，WANG Xu-rong ，ZHANG Kang ，LI Jian-xi *（Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences ，Enginerring and Technology Research Center of Traditional Chinese Veterinary Medicine of Gansu Province ，Lanzhou 730050，Gansu ，China ）Abstract ：This research used Aastragalus as an experimental material ，ultrasonic extraction was used toimprove extraction technology of Astragalus polysaccharides.Astragalus polysaccharides extraction rate as evaluation index ，and some single factor experiment were studied ，such as ultrasonic temperature ，ultrasonic time ，liquid -solid ratio and ultrasonic power on the effect of Astragalus polysaccharidess extraction rate.On basis of which center-united experimental design and response surface methodology were applied to optimize the extraction condition of Astragalus polysaccharides.Results showed that the optimal extraction parameters was ultrasonic time 87min ，liquid-solid ratio 22∶1（mL/g ）and ultrasonic power 600W.Under this condition ，theextraction rate of polysaccharides was 6.07%.Key words ：Astragalus polysaccharidess ；ultrasonic extraction ；response surface methodology引文格式：梁子敬，张景艳，冯海鹏，等.响应面优化黄芪多糖的提取工艺[J].食品研究与开发，2018，39（21）：72-76LIANG Zijing ，ZHANG Jingyan ，FENG Haipeng ，et al.Optimization of Extraction Technology for Polysaccharides of Astra 原galus with Response Surface Methodology[J].Food Research and Development ，2018，39（21）：72-76黄芪（Radix Astragali ），又名绵芪，为豆科黄芪属多年生草本植物，分为膜荚黄芪和内蒙古黄芪两种，主要产于内蒙古、甘肃、黑龙江和山西等地。

其用于药材迄今已有两千多年的历史，同时也是老百姓常食用的纯天然品。

通过研究人员近年来对黄芪的化学成分、药理活性的研究，发现黄芪中含有多糖、蛋白质、氨基酸和黄酮等多种成分，其中多糖成分是主要的生物活性成分之一[1]。

黄芪多糖（Astragalus polysaccharides ）主要由葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖组成，其具分离提取72有免疫调节[2]、抗氧化[3]、抗肿瘤[4]、抗病毒[5]、抗炎[6-7]和保肝[8]等活性，特别以免疫调节功能最为突出[9]。

目前关于黄芪多糖的提取工艺，主要以热水浸提法和纤维素酶解法等传统溶剂法和酶解法为主，但其耗时、易使成分失活的弊端一直存在。

近些年逐步兴起的超声波辅助提取法[10]、微波辅助提取法[11]等新技术解决了耗时和维持生物活性的问题，并且由于成本低，易操作的特点使其较传统提取工艺优势更为明显。

因此利用单因素和响应面法对黄芪多糖的提取工艺进行优化，旨在为黄芪多糖能更合理地开发和利用提供理论参考。

1材料与方法1.1材料与试剂膜荚黄芪根：兰州市黄河中药材市场；无水乙醇及其他试剂均为分析纯。

1.2仪器与设备DFY-500型摇摆式高速中药粉碎机：温岭市大机械有限公司；标准60目筛：浙江上虞市金鼎标准筛具厂；Allegra X-15R台式冷冻离心机：贝克曼库尔特有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；KQ-600DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；LGJ-10F型真空冷冻干燥机：北京松源华兴科技发展有限公司；BS224S电子天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.3方法1.3.1多糖提取工艺路线膜荚黄芪→粉碎机粉碎→经60目筛子筛→称重10g→按相应液料比加纯水→按相应提取功率和提取时间进行超声→经纱布滤过后浓缩→3倍体积无水乙醇过夜沉淀→离心后，沉淀经无水乙醇清洗后再用纯水清洗，冻干→称重。

1.3.2计算公式黄氏多糖得率/%=多糖质量/g原料质量/g×1001.3.3单因素试验在提取时间分别为20、40、60、80、100min，提取温度分别为40、50、60、70、80℃，功率分别为120、240、360、480、600W，液料比分别为5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1（mL/g）的条件下，按照1.3.1的方法和1.3.2的得率计算方法，进行提取时间、提取温度、提取功率、液料比4个因素对黄芪多糖得率的影响试验。

1.3.4响应面优化试验设计结合单因素试验结果，选取提取时间、功率、液料比3个影响因素，再根据三因素三水平的响应面法，分别用X1、X2、X3代表3个因素，以-1、0、1代表变量的水平，对自变量进行编码（表1）。

其中X i变量编码值。

采用多元回归设计方法，以多糖得率（Y，%）作为响应值，通过Box-Behnken响应面分析确定最佳提取条件。

2结果与分析2.1最佳单因素条件2.1.1提取时间单因素试验在提取温度为60℃、液料比为15∶1（mL/g）、功率为360W条件下，选取提取时间分别为20、40、60、80、100min进行提取时间因素对黄芪多糖得率的影响试验，见图1。

由图1可知，多糖得率在提取时间从20min至80min之间呈递增的趋势，并且提取时间在80min时达到较大值，往后趋于平缓。

表明提取时间在一定范围内可以增加多糖得率，但时间过长会导致多糖结构的破坏。

因此，结合多糖得率以及在节省时间的考虑下，选择较优的提取时间为80min。

2.1.2提取温度单因素试验在提取时间为60min、液料比为15∶1（mL/g）、功率为360W条件下，选取提取温度分别为40、50、60、70、80℃进行提取温度因素对黄芪多糖得率的影响试验，见图2。

表1试验编码和试验参数对照关系Table1The comparison relationship between encode and actualconcentration of factor水平编码因素X1提取时间/min X2液料比/（mL/g）X3功率/W -14015∶136006020∶148018025∶16004.03.53.02.52.01.51.00.50.02040100提取时间/min6080图1提取时间对多糖得率的影响Fig.1Effect of extraction time on the extraction rate ofpolysaccharides梁子敬，等：响应面优化黄芪多糖的提取工艺分离提取73由图2可知，多糖得率在提取温度从40℃至80℃之间呈递增的趋势，并且提取温度在80℃时达到最大值。

表明在一定范围内，提取温度越高，多糖得率越大。

因此，选择较优的提取温度为80℃。

2.1.3提取功率单因素试验在提取时间为60min 、提取温度为60℃、液料比为15∶1（mL/g ）条件下，选取功率分别为120、240、360、480、600W 进行功率因素对黄芪多糖得率的影响试验，见图3。

由图3可知，多糖得率在提取功率从120W 至600W 之间呈依次递增的趋势，并且提取功率在600W 时达到最大值。

多糖得率从480W 至600W 放缓，可能是由于功率过大而破坏了多糖结构。

因此，结合多糖得率和实际操作选择较优的提取功率为480W 。