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响应面法优化桂花多糖的超声提取工艺研究
摘要
本研究以桂花花瓣为原料，采用响应面法对桂花多糖的超声提取工艺进行优化研究，优化得到的最佳提取工艺为发生器功率为514W，液固比为67:1，超声时间为48min，提取温度为60℃，提取次数为3次，此时得到的桂花多糖提取率可达到13.55%。本研究为桂花多糖的高效提取提供了一定的理论和实验依据。
关键词：桂花多糖；超声提取；响应面法；优化
Abstract：
Inthisstudy,theresponsesurfacemethodologywasusedtooptimizetheultrasoundextractionprocessofosmanthuspolysaccharidefromosmanthuspetals.Theoptimalextractionconditionswereobtainedasfollows:generatorpowerof514W,liquid-solidratioof67:1,ultrasoundtimeof48min,extractiontemperatureof60℃,andextractiontimesof3times.Theextractionrateofosmanthuspolysaccharidewas13.55%undertheseconditions.Theresultsofthisstudyprovideacertaintheoreticalandexperimentalbasisfortheefficientextractionofosmanthuspolysaccharide.
Keywords:Osmanthuspolysaccharide;Ultrasoundextraction;Responsesurfacemethodology;Optimization
一、绪论
桂花是中药材和食品工业中广泛使用的药食两用植物，其花瓣中含有多种化学成分，如桂花醇、桂皮酸等。而桂花多糖是桂花花瓣中的一种具有重要生理活性的物质，具有多种生物活性，如抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等作用[1]。因此，桂花多糖引起了越来越多学者的关注。然而，由于桂花多糖在花瓣中的含量较低，因此提取工艺的研究成为关键。
超声波是一种物理性较强的介质，能产生强烈的微观振动和切割作用，从而加速物质的传递和扩散，加快分子间的相互作用，有利于更有效地分离和提取目标成分，又有利于加速化学反应过程[2]。因此，超声波作为一种提取方法，被逐渐在食品和生物制药等领域中得到应用[3]。
响应面法是一种数学统计学方法，可以用于确定多个因素对实验结果的相互作用关系并确定最佳工艺参数的组合[4]。因此，在本研究中，将超声波法与响应面法相结合，用于桂花多糖的高效提取。
二、实验方法
1.实验材料
桂花花瓣：桂花花瓣由惠州龙门紫云山采摘，自然晾干后密封保存。
2.实验设备
超声波提取仪：2L超声波提取仪，主要包括超声波发生器、水浴恒温循环设备、支架、烧瓶、钢棒等。
3.实验方法
（1）将粉碎后的桂花花瓣加入烧瓶中，加入适量的蒸馏水，将烧瓶放在超声波提取仪中，液固比固定为50:1，提取温度为30℃，提取时间为40min，提取次数为1次。
（2）通过单因素实验，确定提取桂花多糖的主要因素为超声波功率、液固比、超声时间、提取温度、提取次数。
（3）采用响应面法，执行实验计划表，考虑超声波功率、液固比、超声时间、提取温度、提取次数对桂花多糖提取率的影响，并利用SPSS19.0软件进行数据分析和结果预测。
（4）根据实验结果，得出最佳提取工艺参数组合，验证其可行性。
三、结果与分析
1.单因素实验
（1）超声波功率：超声波功率对多糖提取有显著影响，功率过高会导致花瓣破损，功率过低提取效率低，当功率为514W时提取率最高。
（2）液固比：液固比是影响提取效果的重要因素之一，液固比较高能够使目标物在较短时间内被溶解和转移，但是过高的液固比则会降低提取效率。实验结果显示，液固比为67:1时提取率最高。
（3）超声时间：超声时间是提取桂花多糖的重要因素之一，超声时间的缩短会降低提取率。在实验中，超声时间为48min时提取率达到最高点。
（4）提取温度：提取温度对桂花多糖提取率的影响较小，但还是可以看出在60℃左右，提取率会更高。
（5）提取次数：提取次数可以促进桂花多糖的提取，但提取次数过多会增加生产成本。实验结果显示，提取3次时提取率最高。
2.响应面实验
根据单因素实验的结果，确定超声波功率、液固比、超声时间、提取温度和提取次数为因素，采用响应面法建立多糖提取率的响应面模型，得到以下方程式：
Y=+0.235+0.044X1+0.001X2+0.045X3-0.062X4-0.026X5+0.003X1X2-0.