响应面法优化黄精多糖提取工艺

摘 要：目的：研究黄精多糖的水提醇沉工艺及含量测定。方法：运用响应面法，以黄精多糖得率为评价指标，对粒度、料液比、pH以及提取时间4个影响因素进行考察，优化水提醇沉法提取黄精多糖的工艺。结果：选取粒度80目，料液比1∶26，pH 9.5，提取时间2.4 h时，黄精多糖的得率为4.21%，与理论预测值4.38%大致符合。结论：该工艺参数稳定可行，可用于黄精多糖的分离及提取。

关键词：黄精多糖;响应面法;水提醇沉法;优化

Optimization of the Extraction Process of Polygonatum Polysaccharide by Response Surface Methodology

JIN Haoyi， LIN Hongyu， ZHAO Dongfu， FENG Yurong， SONG Run， LI Lu*

（Changchun University of Chinese Medicine， Changchun 130117， China）

Abstract： Objective： To study the water extraction and alcohol precipitation process and content determination of Polygonatum polysaccharides. Method： Using response surface method to evaluate the yield of Polygonatum polysaccharides， the four influencing factors were investigated， such as particle size， solid-liquid ratio， pH and extraction time; at the same time， the extraction process of extracting Polygonatum polysaccharides by water extraction and alcohol precipitation was optimized. Result： Under the conditions of particle size 80 mesh， solid-liquid ratio 1∶26， pH 9.5 and extraction time 2.4 h， the yield of Polygonatum polysaccharide was 4.21%， which was roughly in line with the theoretical prediction value of 4.38%. Conclusion： The process parameters are stable and feasible， and can be used for the separation and extraction of Polygonatum polysaccharides.

Keywords： Polygonatum polysaccharide; response surface methodology; water extraction and alcohol precipitation; optimization

黄精为药食同源植物，可食用、也可药用。多糖是黄精的主要功效成分，具有抗自由基[1-2]、抗脂质过氧化[3]、免疫调节[4]、调节血糖和血脂[5]、抗疲劳[6]、抗病毒[7]、抑菌[8]和抗炎[9]等多种活性，且应用广泛。本研究采用响应面法优化了黄精多糖的提取工艺。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与设备

黄精、葡萄糖标准品为上海源叶生物公司产品;其余试剂均为国产分析纯;电子天平，购自德国赛多利斯公司;紫外分光光度计，上海让奇仪器公司。

1.2 实验方法

1.2.1 黄精多糖的提取工艺

黄精多糖的提取工艺为黄精→55 ℃干燥→粉碎→过筛→称重→用水浸泡→过滤→加80%终浓度的乙醇沉淀→离心得沉淀→干燥→苯酚-浓硫酸法测吸光度值→计算黄精多糖得率。

1.2.2 响应面法制备黄精多糖

参考单因素实验结果[10]，采用Design-Expert 8.0.6.1软件依据Box-Behnken实验设计原理，选择A粒度、B料液比、C pH和D提取时间4个因素进行优化，见表1。

1.2.3 数据处理

实验数据以平均值±方差（x±s）表示，SPSS Statistics 24软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 响应面优化结果

运用Design-Expert 8.0.6.1软件进行响应面优化结果分析，见表2。

2.2 模型的建立与方差分析

运用Design-Expert 8.0.6.1软件进行多元回归拟合，得到黄精得率（Y）与粒度（A）、料液比（B）、pH（C）以及提取时间（D）的回归方程为Y=4.03+0.60A+0.50B+0.45C+0.73D+0.17AB+0.013AC-0.30AD+0.15BC+0.16BD+0.12CD-0.87A2-1.17B2-1.09C2-0.93D2。由表3可知，F值为39.674 31，P<0.000 1，说明模型成立。失拟项方差分析表明，F值为5.357 348，P>0.05，说明无需拟合更高次项方程，模型合理。模型决定系数为0.975，调整决定系数为0.951，说明响应值的变化95.1%来源于所选因素。本模型中信噪比值为19.17，远大于4，说明了模型的充分性和合理性，能准确地反映实验结果，具有较高的精确度。根据F值大小，对得率影响的因素大小顺序为D>A>B>C。

2.3 三维响应曲面图分析

图1为粒度、料液比、pH以及提取时间4个因素对响应值的三维曲面图以及等高线图。由图1可知，AB、AC、BC、BD以及CD间等高线近似圆形，显示因素间没有交互作用;其中，AD等高线近似椭圆形，说明A、D两因素间存在交互作用，且A因素对综合评分的影响低于D因素。同时，A和D因素响应面图显示，黄精多糖的得率随A粒度因素的增加而增加，但当达到一定值时则开始降低。

2.4 最佳工艺条件及验证

依据方差分析及三维响应曲面图分析结果，得出黄精多糖最佳提取工艺为粒度为82.69目、料液比为1∶26.38、pH 9.49、提取时间为2.38 h时，理论最佳得率的预测值为4.38%。根据上述条件，选取粒度80目、料液比1∶26、pH 9.5、提取时间2.4 h时，测定黄精粗多糖得率，实验重复3次，取平均值为4.21%，与理论最佳得率的预测值接近，且误差小于5%。

3 结论

综上所述，黄精多糖最优的提取条件为粒度80目、料液比1∶26、pH 9.5、提取时间2.4 h，得率为4.21%，与理论预测值4.38%大致符合，证明该工艺具有实际操作性。

参考文献

[1]叶素英，周艳阳，叶绍凡.黄精多糖对大强度训练大鼠血红蛋白、乳酸及脑组织抗氧化能力、一氧化氮体系的影响[J].中国老年学杂志，2014（23）：6706-6708.

[2]王玉勤，于晓婷，吴晓岚，等.黄精多糖对力竭小鼠脑组织自由基代谢影响[J].中国公共卫生，2014，30（9）：

1165-1167.

[3]李丽，龙子江，高华武，等.黄精多糖对急性心肌梗死模型大鼠炎症及氧化应激反应的影响[J].实验动物科学，2016，33（5）：33-38.

[4]吕品田，段昕波.黄精多糖对MFC胃癌荷瘤小鼠抑瘤及免疫调节作用[J].中成药，2020，42（8）：2169-2172.

[5]陆建平，张静，张艳贞.黄精多糖的功能活性及应用前景[J].食品安全质量检测学报，2013（1）：273-278.

[6]石娟，赵煜，雷杨，等.黄精粗多糖抗疲劳抗氧化作用的研究[J].时珍国医国药，2011，22（6）：1409-1410.

[7]晏为力，蒲蔷，蒙义文.两种黄精多糖衍生物的制备及其抗病毒活性比较研究[J].天然产物研究与开发，2000，12（5）：60-65.

[8]曹冠华，李泽东，赵荣华，等.生黄精多糖与制黄精多糖抑菌效果比较研究[J].食品科技，2017，42（9）：202-206.

[9]马怀芬，方欢乐，师西兰，等.黄精多糖对心脏重塑小鼠心脏组织中ICAM-1、VCAM-1蛋白表达的影响[J].环球中医药，2018，11（1）：25-29.

[10]周东月，关敬，付博，等.黄精多糖提取工艺优化及体外抗氧化研究[J].安徽农业科学，2021，49（13）：180-183.