響應面法優化蛹蟲草多肽提取工藝研究

賈洪偉 李丹 王冰梅 徐廣宇 張德花 苑廣信

【摘要】目的：對蛹蟲草多肽提取工藝進行了優化研究；方法：以蛹蟲草子實體提取多肽為對象，通過Box-Behnken設計星點響應面實驗進行優化實驗；結果：優化蛹蟲草多肽提取工藝為提取最佳時間為5.39小時，加酶量1.65%，底物濃度9.3%，蛹蟲草多肽提取的OD值為0.85g/L；結論：經實驗得證，通過星點響應面實驗方法進行蛹蟲草多肽提取工藝條件優化，結果合理有效，優化效果良好。

【關鍵詞】蛹蟲草；響應面；工藝優化

響應面面優化實驗則能夠對多因素多水平篩選最優條件，獲得理想的結果，是目前優化工藝中常用的優化方法[3]。本文通過設計星點Box-Behnken響應面實驗，以蛹蟲草為對象，對多肽提取方法條件進行了優化研究。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

蟲草子實體（沈陽妮子北冬蟲夏草種植基地）。

1.2 試劑

胃蛋白酶（活力：30003500u·mg-1）、胰蛋白酶（活力：250u·mg-1），均購自北京鼎國昌盛生物技術有限公司，石油醚（30～60℃），茚三酮。

1.3 北冬蟲夏草多肽的提取工藝

脫脂：將北冬蟲夏草子實體粉碎，取定量粉末，按1：3（w：v）比例加入石油醚，在55℃恒溫下振蕩3h，過濾，將濾渣烘干獲得脫脂粉。

酶解過程：取3g北冬蟲夏草脫脂粉，按底物濃度不同加入一定量蒸餾水，常溫靜置30min。用NaOH溶液或HC1溶液調節至酶的最佳pH水平，按加酶量不同加入定量蛋白酶，將樣品置恒溫振蕩器中進行水解。水解結束后，樣品煮沸10min，使酶失活，冷卻，4500r·min-1離心10min，取上清液備用。

1.4 實驗儀器

THZ-C恒溫振蕩器（太倉市實驗設備廠），UV-2550型紫外可見分光光度計（島津國際貿易有限公司）54308低溫高速離心機（美國eppendorf公司），AL204電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.5 星點設計

本研究根據星點設計原理，利用Design-Expert.8.06軟件，對蛹蟲草多肽提取工藝：時間（因素A）、加酶量（因素B）、底物濃度（因素C）進行了優化試驗。本試驗采用三因素三水平對提取工藝進行優化，因素水平見表1，并對所得數據進行二次回歸擬合，求得回歸方程。

2 結果與分析

2.1 Elisa響應面優化實驗設計

對模型進行方差分析，結果見表2。由表2可以看出：模型的P<0.0001，表明模型高度顯著，并能解釋97.86%的響應值變化（調整確定系數R2=97.86）。通過上述所得數據，表明該模型具有良好的擬合度及較小的實驗誤差。

由回歸方程系數顯著性檢驗（表2）可知，因素A和因素B對蛹蟲草多肽提取影響顯著，而因素C對蛹蟲草多肽提取影響不顯著；因素A^2和C^2對蛹蟲草多肽提取影響其曲面效應顯著，而B^2對蛹蟲草多肽提取影響曲面效應不顯著；因素AC和BC對蛹蟲草多肽提取影響很顯著，因素AB對蛹蟲草多肽提取影響效應比較顯著。

我們又對實驗結果進行響應面分析，結果見圖1至圖30從圖1至圖3中可以直接看出其中兩兩影響條件的交互作用是否互相影響，圓形（圖1）表示兩兩影響條件互相作用不顯著，而橢圓形（圖2圖3）則表示兩兩影響條件互相作用顯著。

從圖1中可以看出，在底物濃度為9.3%時，提取時間與加酶量的交互影響不顯著。圖2顯示了在加酶量為最佳（1.65%）時，提取時間與底物濃度對蛹蟲草多肽提取影響效應。從其等高線圖可以直觀的看出此兩因素的交互作用比較顯著。由圖2可知，提取時間與底物濃度都很高時，蛹蟲草多膚提取效率高，都低時蛹蟲草多肽提取效率低。由此可知，在實驗水平范圍內，適當調整提取時間與底物濃度。圖3顯示了在提取時間（5.39小時）時，加酶量與底物濃度對蛹蟲草多肽提取的交互影響效應。從其等高線圖可以直觀看出此兩因素的交互作用顯著，加酶量與底物濃度存在交互作用。由等高線圖和響應面圖可知，回歸模型存在最大值，即在提取最佳時間為5.39小時，加酶量1.65%，底物濃度9.3%條件下，蛹蟲草多肽提取的OD值最大值為0.87。

2.2 重復性實驗驗證

在優化后的蛹蟲草多肽提取工藝下進行5組平行試驗，所得蛹蟲草多肽提取量的OD值分別為0.86、0.84、0.84、0.85、0.85，平均值為0.85。通過軟件所得的預測值為0.87與驗證試驗的平均值0.85非常接近，證明應用響應面法優化蛹蟲草多肽提取工藝可行。

3 結論

實驗結果證明，采用Box-Behnken統計學實驗設計方法對蛹蟲草多肽提取工藝進行優化，不僅科學合理，而且快速有效。

（通訊作者：苑廣信）

參考文獻

[1]鄭壯麗，黃春花，梅彩英等.蛹蟲草國內外研究的新進展[J].環境昆蟲學報，2011，33（02）：225-233.