多糖提取外文文献以及中文翻译.docx

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多糖提取外文文献以及中文翻译

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1025325761

原文的部分截图

应用均匀设计优化提取绞股蓝多糖工艺的研究

罗巅辉王昭晶蔡婀娜

摘要：

本文应用均匀设计优化提取绞股蓝多糖提取率的工艺条件，对以下四个工艺条件进行了研究，包括水提时间（min），料液比（g/ml），浸泡时间（min），水提温度（℃）。

确定了优化条件，并通过数学模型绘制了三维响应曲面图。

T检验和P值表明浸泡时间和水提时间（X2X4）在响应值中出现了互动效应，接着还出现了水萃取时间（X4）的线性项，浸泡时间和水提温度（X2X3）的互动效应。

考虑到效率因素，绞股蓝萃多糖提取的优化条件是：

料液比比为1:

67，浸泡时间10分钟，水提温度为95℃，水提时间为15分钟。

在优化条件下，多糖提取率为11.29%，接近预测提取率。

因此，应用均匀设计法从绞股蓝中提取多糖，能够极大缩短提取时间。

关键词：

绞股蓝；多糖；提取；均匀设计

目录

摘要

1.前言.........................................................................................................................................2

2.材料与方法.............................................................................................................................3

2.1实验材料与仪器..................................................................................................................3

2.2绞股蓝中多糖的提取..........................................................................................................3

2.3多糖含量的测定..................................................................................................................3

2.4多糖提取率的计算..............................................................................................................3

2.5多糖提取因素的研究..........................................................................................................3

2.6实验设计和数据分析..........................................................................................................3

3.1单因素的实验结果..............................................................................................................5

3.1.1浸泡时间对多糖提取率的影响.......................................................................................5

3.1.2料液比对多糖提取率的影响...........................................................................................5

3.1.3.水提温度对多糖提取率的影响.......................................................................................6

3.1.4水提时间对多糖提取率的影响.......................................................................................6

3.2数据分析和均匀设计..........................................................................................................7

4.结论........................................................................................................................................11

1.前言

碳水化合物能够作为细胞的结构组成部分和能量源泉，这一点是大家所公认的。

而更为有趣的是，碳水化合物高度复杂的结构使其能够进行各种非常特殊的反应.。

这样，在与细胞间交流和信号传输相关的一系列分子识别进程中，这些生物分子都能参与其中，如细胞的附着、分化、发育、调整等等。

基于上述原因，人们对多糖基药物和多糖物质的分析、提取这一学科的发展产生了浓厚的兴趣。

在东方国家，绞股蓝是一种著名的可食用的药用植物。

近来，绞股蓝以其抗癌活动、抗胃溃疡作用、免疫调节作用、抗氧化性能、与高脂血治疗作用吸引了众人的眼球。

绞股蓝在医学上的培植和提炼被大量生产，但是对于怎样优化提炼绞股蓝中的多糖还没有很多的研究。

均匀设计试验方法是一种建立在方开泰和王元研究举出上的新方法。

它适用于多因素多水平的正交试验，如正交设计，均匀设计提供了大均匀设计表为用户方便地使用。

均匀设计表的形式是仿照正交设计表，除了水平的数量等于一些试验的个数。

均匀设计允许的最大可能数额为每个因素以及水平的数量可以与实验的个数相同。

均匀设计确定影响因素的特性与最佳条件的因素。

本文采用正交阵列和方差分析作为分析工具。

当许多因素以及他们的相互作用对结果产生影响的时候，均匀设计是一种有效的优化这个过程的有效工具。

同时，均匀设计是一个集统计和数学技术于一身，并且成功地用于发展，改善和优化过程的方法。

总之，均匀设计是首选方法，因为它减少了一些实验的个数来评估多个参数及其相互作用。

所以，它是不费力费时并且能够更好地优化过程。

本研究涉及从绞股蓝中提取多糖的方法，介绍了经优化的热水提取法。

我们采用均匀设计研究料液比、浸泡时间、水提温度以及水提时间对于绞股蓝多糖提取量的影响。

2.材料与方法

2.1实验材料与仪器

从中国的福建省泉州市一个当地的商店购买的绞股蓝。

上海生命科学研究院、中国科学院以及所有其他使用葡萄糖（C6H12O6）（AR级）作为化学药品进行结构分析。

722紫外分光光度计来自上海3号设备公司。

桌面离心机高速离心机来自上海安亭科学仪器的公司

2.2绞股蓝中多糖的提取

对绞股蓝的提纯应采用95%的乙醇在50℃条件下对原料进行提纯6h，干燥后，再用蒸馏水提纯。

每次用3g样品。

绞股蓝汁的提取则是将绞股蓝片按特定的比例和时间浸水，然后在特定温度下水浴加热一定时间，最后收集上清用于测定多糖产量。

2.3多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法测定总葡萄糖浓度。

每次处理时，取1ml（精确）上清液倒入10ml的试管中。

然后加入0.5毫升6%的苯酚并摇匀。

接下来再向装有混合物的试管中加入2.5ml硫酸，摇匀后在室温下静置30分钟。

最后，用波长为490nm的722分光光度计测量吸光度。

同时，以同样的方式测量空白混合液作为对照组。

2.4多糖提取率的计算

多糖的提取率（%）为测定的多糖的含量与绞股蓝干重的比值

2.5多糖提取因素的研究

首先，我们研究单个个因素对多糖提取率产生的影响。

也就是说，我们在保持其他因素不变的情况下，研究单个因素不同水平对多糖提取率产生的影响。

2.6实验设计和数据分析

本研究采用均匀设计，用于判定干绞股蓝多糖的热浸提优化条件。

试验设计与结果分析使用数据处理系统（DPS3.0）软件，该软件用于提供试验设计、数据分析及回归模型的建立。

根据以上单因素试验结果设定每个因素的试验水平。

提取过程中独立变量X1（固体：

液体比例，g/ml）、X2（浸泡时间，min）、X3（浸提温度，°C）与X4（水提时间，min）等的组合效果，共13个变量水平（表1）列于表2。

根据DPS软件的四因素设计，按随机顺序，共挑取13个组合。

其编码值与实际值亦列于表2。

响应函数（Y）即多糖产量。

这些数值与以下二次多项式

（1）所编码的变量关联：

（1）

其中，Y是预测得率，

、

、

和

是回归系数，

和

为独立变量。

每个系数的显著性由t值和p值决定。

最后取值是用于通过使用回归方程计算相应的Y的函数值。

响应会被检测，结果也将与其它的预测值进行对比。

在这些条件下，最优条件将通过相关实验检测出来。

为了使每个因素的实验水平与所得结果之间的联系更加清楚，进而推论出最优条件，可用多项式方程和等高线图来表示。

表1单因素的种类及其水平

单因素

水平

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

料液比（g/ml）

1:

10

1:

15

1:

20

1:

25

1:

30

1:

35

1:

40

1:

45

1:

50

1:

55

1:

60

1:

65

1:

70

浸泡时间（min）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

水提温度（℃）

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

水提时间（min）

15

30

45

60

75

90

105

120

135

150

165

180

195

表2均匀设计法提取多糖的实验安排表及实验结果

试验号

变量水平

实验值Ye

预测值Y

Y-Ye

X1

X2

X3

X4

1

1

5

9

11

7.13000

7.36332

-0.23332

2

2

10

4

8

5.30000

5.69461

-0.39461

3

3

1

13

5

4.89000

4.79510

0.09490

4

4

6

8

2

6.89000

6.33304

0.55696

5

5

11

3

13

5.05000

4.51014

0.53986

6

6

2

12

10

7.49000

7.21565

0.27435

7

7

7

7

7

6.99000

7.06128

-0.07128

8

8

12

2

4

6.31000

6.60065

-0.29065

9

9

3

11

1

5.67000

6.17014

-0.50014

10

10

8

6

12

5.20000

5.56554

-0.36554

11

11

13

1

9

3.39000

3.41620

-0.02620

12

12

4

10

6

6.55000

6.58711

-0.03711

13

13

9

5

3

8.09000

7.64082

0.44918

3.结果与讨论

3.1单因素的实验结果

3.1.1浸泡时间对多糖提取率的影响

在固定条件下：

料液比为1:

30，选择不同的浸泡时间10、60、90、120、150min进行实验。

图1的结果显示多糖的提取率随浸泡的时间产生的变化很小。

图1浸泡时间对多糖提取率的影响

3.1.2料液比对多糖提取率的影响

在固定条件下：

水提温度为80℃，水提时间为120min下，选择不同的料液比1:

10、1:

20、1:

30、1:

40、1:

50进行实验。

图2的结果显示多糖的提取率随着料液比的增加而增加。

图2料液比对多糖提取率的影响

3.1.3水提温度对多糖提取率的影响

在固定条件下：

料液比为1:

35，水提时间为120min下，选择不同的水提温度30、40、50、60、70、80、90、100℃进行实验。

图3的结果表明随着水提温度的升高，多糖的提取率不断地增加，当温度到达80℃的时候，提取率最高，超过80℃后，多糖的提取率开始下降。

图3水提温度对多糖提取率的影响

3.1.4水提时间对多糖提取率的影响

在固定条件下：

料液比为1:

35，水提时间为120min，水提温度为80℃下，选择不同的水提时间30、60、90、120、150、180min进行实验。

图4的结果表明多糖的提取率随着水提时间的延长，多糖的提取率不断地下降。

图4水提时间对多糖提取率的影响

所以在均匀设计实验,我们采用了料液比比1:

10-1:

70（g/ml）、浸泡时间的0–120min,水提取温度35-95℃,水提时间为15–195min为进一步研究物体在热水提取。

3.2数据分析和均匀设计

回归分析（表3）利用合适的实验数据数学模型针对一个最优的地区进行探讨。

下面的回归方程

（2）可以描述预测的数学模型,它显示了多糖提取率和测试变量编码单元之间的关系。

Y=4.37243730+0.5891985101X1-0.30156065499X3+0.6125130254X4-0.021*********1*X1-0:

03892431823X1*X4+0.04462723203X2*X3-0:

05782499153X2*X4

（2）

多元相关系数R=0.96018表明多糖产量的实验值与预测值基本一致。

各系数的显著性是由表3所列的T检验和P值确定的。

若独立的T值增大而P值减少，则相关变量将会变得更加显著。

可以观察到的是：

影响最大的变量是浸泡时间与水提时（X2X4）、水提时间的线性形式的交互作用，其次是浸泡时间与水提取之间的交互作用。

表3用二次多项式逐步回归法处理的数据结果

因素

偏相关

T-检验

显著水平P

X1

0.69671

2.17172

0.07289

X3

0.79796

2.96041

0.02527

X4

0.89200

4.41237

0.00451

X1X1

0.55070

1.47527

0.19059

X1X4

0.76446

2.65159

0.03795

X2X3

0.83780

3.43125

0.01395

X2X4

0.89249

4.42438

0.00445

R=0.96018;R2=0.92194.

相关系数R2=0.92194，说明模型的预测值与实际值非常吻合，模型成立。

回归方程

（2）显示了所研究的四个因素与多糖提取率的关系，而因素与因素之间的交互作用可以通过图5-7的三维曲面图去判断。

即保持其中两个因素不变，通过三维曲面图探讨另外两个因素的交互作用对多糖提取率产生的影响。

浸泡时间和水提时间（X2X4）的交互作用结果显示在三维曲面图5上。

另外，从图6中，我们可以看出，当水提温度在60℃以下的时候，随着水提时间的增加多糖的提取率呈线性增长；但是，当水提温度上升到80℃以上时，随着水提时间的增加多糖的提取率呈线性降低。

结果符合表3和图4,并且浸泡提取时间越短,多糖的提取率越高。

图5X2与X4之间的互作效应三维曲面图以及等高线图

图6X3与X4之间的互作效应三维曲面图以及等高线图

图7描绘的3维曲面图和二维轮廓线，显示两个因素对多糖提取率的影响,即浸泡时间和水提温度（X2X3）之间的交互作用对多糖提取率的影响。

下述曲面显示X2X3之间交互作用的复杂性。

当浸泡时间短（低于50分钟），增加水提温度可以提高多糖的提取率。

结果表明,较低的浸泡时间和较高的水提温度，能够增加多糖的提取率。

此外,水提取温度（X3）对多糖提取率的影响显示在图6,水提温度在三维曲面中对多糖的提取率呈线性的影响。

显示一个线性影响多糖产量在3D图形的表面。

以上结果符合表3的分析。

这可能是因为植物细胞扩大和多糖容易被分解在较高的温度。

图7X3与X2之间的互作效应三维曲面图以及等高线图

整体而言,这些已经过分析的三维图形表面与.图示1–4所显示的单因子实验结果是一致的。

通过DPS数据处理系统获得预测。

该预测显示，随着浸泡时间的增长和料液比率的降低，多糖的提取率增加。

本研究所选择的是较低的固液比率，只有1:

67，以及较短的浸泡时间，10分钟；因为浸泡时间的变化对于多糖提取率的影响被认为是微不足道的，而更长的浸泡时间反而会导致效率下降。

因此，根据图示5–7所显示的结果，最佳的工艺条件如下：

料液比为1:

67（g/ml）、浸泡时间为10分钟、水提温度为95°C、水提时间为15分钟；按此条件，即可获得等高图所预测的最多糖提取率为11.36%。

也许，以同样的水提温度而增加水量可以更快地从细胞样本中溶解出更多的多糖，溶解多糖在一定的水提时间达到饱和，那么多糖，获得最高的提取率。

计算出的提取率与四个实验的平均值11.29%是一致的。

本研究通过使用均匀设计法从绞股蓝提取多糖可获得更高的提取率，而且水提时间比常规加热方式所需的时间更短。

4.结论

本文研究了不同的条件下（料液比，浸泡时间，水提时间和水提温度），采用热水浸提法从绞股蓝提取多糖。

实验表明这些因素显著影响多糖的提取率。

均匀设计能够有效的预测四个独立的因素对多糖提取率的影响。

浸泡时间和水提时间（X2X4）之间的交互作用对响应值有显著的影响。

其次是水提时间（X4）以及浸泡时间和水提温度对响应值的影响（X2X3）的互动效应的交互影响。

最佳的预测多糖理论提取率是11.29％，而获得此提取率的最佳条件是料液比为1:

67（g/ml），浸泡时间为10min，水提取温度为95℃，水提取时间为15min。

在优化条件下，绞股蓝多糖的实验提取率与预测提取率接近。