正交試驗優化南酸棗多糖的提取工藝

李景恩， 龔 毅， 羅園珍

（1.江西農業大學 食品科學與工程學院，江西 南昌 330045；2.江西正邦科技股份有限公司，江西 南昌330096）

南酸棗屬系漆樹科檳榔青族植物，為一單種屬， 僅有南酸棗 （Choerospondias axillaris（Roxb.）Burtt et Hill）一種，主要分布在我國湖北、湖南、廣東、廣西、福建、云南、浙江、貴州和江西等氣候溫濕適宜、陽光充足、土壤條件合適的地區。除此之外，在日本、印度東北部及中南半島等地也有栽培[1]。南酸棗其果實為橢圓型或卵型，長2～3 cm，寬1.4～2.5 cm。成熟期果實一般為黃色，果肉較酸，有粘液，棗皮具有酸澀味[2]。

據報道，南酸棗果實中主要含有甾醇、脂類、有機酸、糖類物質、黃酮、氨基酸及多種無機元素等化學成分[3-4]。另外，國內許多研究表明多糖是棗屬植物中一類重要的生物活性物質，不僅在體外可促進小鼠脾細胞增殖[5-7]，增強小鼠腹腔巨噬細胞的細胞毒性[8-9]，同時在體內具有清除自由基[10]及抗衰老的作用[11]，并且參與細胞間的信號傳導過程[12-14]。

作者以江西贛州產的南酸棗為研究對象，用蒸餾水為溶劑從南酸棗果實中提取多糖，分別以提取溫度、提取時間、料液質量體積比和提取次數為主要因素進行正交試驗設計，優化其提取工藝，為后續南酸棗多糖的結構分析及藥理活性研究提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

南酸棗：采自江西省贛州市崇義縣，洗凈、去核、烘干、粉碎后備用。

1.2 儀器

METTLER-TOLEDO AL104型電子天平：瑞士梅特勒-托利多公司產品；Milli-Q型超純水制備系統：美國Millipore公司產品。

1.3 方法

1.3.1 南酸棗多糖的提取過程 將南酸棗洗凈去核、烘干、粉碎后，按一定料液質量體積比加入蒸餾水，于恒溫水浴中浸提一段時間，采用抽濾的方法進行分離，收集提取液。抽濾所得殘渣用同樣的方法繼續浸提幾次，合并所有提取液。使用旋轉蒸發儀將所得提取液濃縮至適當體積，邊攪拌邊緩慢加入3倍體積的無水乙醇，攪拌均勻后靜置于4℃冰箱中保持24 h。然后進行離心操作（4 800 r/min，10 min），其取上清液后，收集下層沉淀部分，依次使用無水乙醇、丙酮、無水乙醚洗滌兩次，干燥后得南酸棗多糖，計算其得率。

1.3.2 單因素試驗 選擇不同溫度、提取時間、料液質量體積比及提取時間進行單因素試驗，計算南酸棗多糖的得率。

1.3.3 正交試驗 結合單因素試驗結果，采用L9（34）正交試驗進行南酸棗多糖提取工藝的優化設計。 選擇提取溫度（A）、提取時間（B）、料液比（C）和提取次數（D）為主要因素，每個因素選取3個水平，分析這些因素對南酸棗多糖得率的影響。每個組合重復操作3遍，取其平均值。

1.3.4 驗證試驗 為檢驗正交試驗所得結果的可信性，在上述所得優化條件下進行3次平行實驗，考察其結果的可靠性與重復性。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗分析

2.1.1 提取溫度對南酸棗多糖得率的影響 圖1表明，當固定提取時間4 h，料液質量體積比1 g∶50 mL，提取次數為1次時，在實驗設定溫度范圍內，提取溫度越高，南酸棗多糖得率也越高。當溫度升高到100℃時，南酸棗多糖得率最高為20%，因此采用100℃作為提取的最適溫度。

圖1 提取溫度對南酸棗多糖得率的影響（n=3）Fig.1 Effect of extraction temperature on the yield of polysaccharides from Choerospondias axillaries fruit（n=3）

2.1.2 提取時間對南酸棗多糖得率的影響 當固定提取溫度90℃，料液質量體積比1 g∶50 mL，提取次數為1次時，不同提取時間下南酸棗多糖的得率見圖2。由圖可知，當提取時間達到5 h時，多糖得率最大，為16.95%。超過5 h之后，南酸棗多糖得率開始下降，可能是因為較高的提取溫度和較長的提取時間導致多糖發生部分水解，因此選擇5 h作為最適提取時間。

2.1.3 料液質量體積比對南酸棗多糖得率的影響由圖3可知，當料液質量體積比為1 g∶10 mL和1 g∶20 mL時，南酸棗得率并未達到最大值，這可能因為較小的料液質量體積比使得提取溶液過早達到飽和狀態，因而多糖無法完全溶出。而當繼續提高料液質量體積比為1 g∶50 mL時，南酸棗多糖得率達到最大值18.6%。此時若繼續增大料液比，多糖得率則無明顯增加，因此選擇1 g∶50 mL作為合適的料液質量體積比。

圖2 提取時間對南酸棗多糖得率的影響（n=3）Fig.2 Effectofextraction time on the yield of polysaccharidesfrom Choerospondiasaxillaris fruit（n=3）

圖3 料液質量體積比對南酸棗多糖得率的影響（n=3）Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on the yield of polysaccharidesfrom Choerospondiasaxillaris fruit（n=3）

2.1.4 提取次數對南酸棗多糖得率的影響 稱取原料2.0 g，固定提取溫度100℃，提取時間5 h，料液質量體積比1 g∶50 mL，提取次數分別選擇1次，2次，3次，4次和5次，南酸棗多糖得率的變化情況見圖4。

圖4 提取次數對南酸棗多糖得率的影響（n=3）Fig.4 Effectofextraction timeson the yield of polysaccharidesfrom Choerospondiasaxillaris fruit（n=3）

圖4表明，提取2次比提取1次時，南酸棗多糖的得率更高。但當提取次數大于2次時，多糖得率將不再顯著增加，因此從提取成本、節約能源方面考慮，選擇提取次數2次，此時南酸棗多糖得率為20.03%。

2.2 正交試驗設計

將提取溫度、提取時間、料液質量體積比和提取次數分別標記為字母A、B、C、D，進行4因素3水平的L9（34）正交試驗設計，各因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 直觀分析結果Table 2 Intuitive analysis results

表3 方差分析結果Table 3 Variance analysis result

正交試驗直觀分析表（表 2）中，K1，K2，K3分別表示在各因素各水平條件下南酸棗多糖得率的平均值。極差值R通過多糖平均得率的最大值與最小值之差計算，用于反映各因素在不同水平下對多糖得率的影響大小。極差值大的對結果的影響也大，反之亦然。由直觀分析結果（表2）可知，提取溫度（極值R=9.184）對南酸棗多糖得率的影響最大，其次為料液質量體積比 （R=4.556）、提取時間 （R=3.590）和提取次數（R=2.590）。結合方差分析結果（表3），最后確定試驗結果組合為A3B3C2D1，即當提取溫度100℃，提取時間5 h，料液質量體積比1 g∶40 mL，提取次數1次時，南酸棗多糖得率最高，最大值為21.79%。

2.3 驗證試驗

為驗證正交試驗結果的準確性，按照2.2中所得最佳提取條件進行3次驗證試驗，得率分別見表4。

表4 驗證試驗結果Table 4 Results of the confirmatory experiment

結果表明，3次平行試驗中所得南酸棗多糖的得率分別為21.02%，20.47%和22.87%，平均值為21.46%，與表2中9號試驗的結果（21.79%）相差不大，說明應用正交試驗法優化南酸棗多糖的提取工藝是可行的。

3 結 語

利用單因素試驗和正交試驗得到南酸棗多糖的最佳提取工藝，即提取溫度100℃，提取時間5 h，料液質量體積比1 g∶40 mL，提取次數1次，且上述因素中提取溫度對多糖得率的影響最大。在此條件下，南酸棗多糖得率可達21.79%，說明南酸棗果實中含有豐富的多糖成分。該研究結果不僅為南酸棗多糖的提取工藝提供一定的參考依據，同時也有助于這一天然野生資源得到更好地開發與利用。