响应面法优化菊芋菊糖的提取工艺.docx

1响应面法优化菊芋菊糖的提取工艺李峰陈帅晏敏闫彬许程剑石河子大学食品学院石河子摘要为了提高菊芋菊糖的提取率本文采用热浸提法对菊芋进行处理并通过响应面法优化提取条件在单因素实验的基础上依据中心组合设计原理采用数据分析软件对菊糖提取进行了三因素三水平的优化分析确立最佳提取条件浸提时间浸提温度液料比在此条件下蛋白质的提取理论值达到关键词菊芋菊糖热水浸提响应面法中图分类号文献标识码文章编号作者简介李峰女河南淮阳人硕士研究生研究方向为食品加工与安全许程剑通讯作者男安徽庐江人副教授工学博士从事天然产物制备与功能活性研究引言菊芋又名洋姜属于向日葵属的多年生草本植物耐贫瘠和干旱对气候和土壤条件要求不高适应性很强广泛种植于我国很多省区一次种植收获亩产可达是一种急待开发的半野生资源新鲜的菊芋含有大量的菊糖特2别是块茎中占干物质的以上是自然界中已知的含菊糖含量最高的植物之一也是生产菊糖低聚果糖及高果糖浆的原料菊糖又名菊粉土木香粉是由呋喃果糖经糖苷键聚合而成的一种果聚糖呈直链结构其还原性末端连有一分子葡萄糖每个菊糖分子约含个果糖残基菊糖是一种功能性食品原料具有良好的保健作用被食品界称为第七营养素因此研究菊芋多糖的最佳提取工艺参数为工业化生产提供理论依据使得菊芋资源得到充分利用具有很大的现实意义本研究以提取时间提取温度料液比个因素通过试验设计利用响应面建立二次多项式模型来预测不同提取条件下的菊糖提取率通过响应面分析研究不同变量的交互关系优化多糖提取工艺参数材料与方法主要材料和仪器实验材料菊芋新疆石河子市浓硫酸苯酚二硝基水杨酸等均为国产分析纯实验仪器型酶标仪美国公司型紫外分光光度仪美国公司型分析天平北京赛多利斯仪器系统有限公司其他为实验室常规仪器3实验方法总糖标准曲线的绘制量取果糖对照品溶液浓度分别置于具塞试管中加蒸馏水补充至加入浓硫酸加苯酚液密塞摇匀室温放置水浴迅速冷却至室温在处测定吸光度值浓度为横坐标吸光度值为纵坐标绘制标准曲线还原糖标曲曲线的绘制量取果糖对照品溶液加蒸馏水至各加试液沸水浴迅速冷却至室温在处测吸光度值浓度为横坐标吸光度值为纵坐标绘制标准曲线菊糖含量的测定以菊芋提取液为样品依据和的方法和标准曲线分别测定和计算出提取液的总糖和还原糖的含量之后根据下列公式计算出菊芋样品中的菊糖含量菊糖含量总还稀释倍数样式中总为总糖浓度还为还原糖浓度为溶液体积样菊芋样品取样量菊芋中菊糖的提取工艺流程菊芋预处理切碎打浆热水浸提除杂脱色纯化喷雾干燥菊粉4由于菊芋极易褐变和霉变实验前应及时预处理将鲜菊芋快速冻干保存单因素实验选择影响菊糖提取率的因素浸提时间浸提温度液料比进行单因素实验分别考察各个单因素对菊糖提取的影响响应面优化实验在单因素的基础上选取对菊糖提取效果影响较大的三个因素采用响应面分析软件建立三因素三水平的模型通过实验确立最佳提取工艺参数变量因素编码表及水平见表数据分析实验一式三份进行数据值为平均值标准偏差数据分析采用以及软件结果与讨论菊芋中菊糖含量测定由图得总糖含量的标准曲线为由图得还原糖的标准曲线为如表经过测定计算出新鲜菊芋样品中菊糖的含量为单因素实验结果提取时间对提取率的影响在热浸提温度液料比的条件下不同提取时间条件下菊5糖提取率随着时间的延长而上升在时提取率达到最大时略微减少可能是长时间高温使菊糖分解导致因此热浸提时间选择左右为宜提取温度对提取率的影响在浸提时间液料比的条件下不同提取温度的条件下菊糖提取率随着温度升高而上升之后增加趋势变缓考虑到节约能耗提高效率因此浸提温度选择左右为宜液料比对提取率的影响在浸提温度时间的条件下不同液料比条件下菊糖提取率随着液料比的增大呈上升趋势液料比越大菊芋细胞两侧的浓度差越大对菊糖溶出越有利液料比到增幅最大因此选择左右为宜响应面优化分析根据响应面分析法试验结果对试验数据进行多元回归拟合分析得到菊糖提取率与各因素变量的二次方程模型回归方程的相关系数说明该方程与实际情况拟合良好模型的失拟项的不显著表明建立的该模型可以用来分析和预测菊糖提取的工艺参数同时由表中的回归模型显著性分析可知对菊糖提取率的影响显著对菊糖提取率的影响不显著响应面曲线和等高线图可以直接反映交互关系等高线的越接近椭圆6表示交互作用越显著而圆形则相反由图可得等高线图呈椭圆形说明时间与温度之间的交互作用显著由时间与温度的图可看出菊糖提取率随温度变化的坡度较陡彼此之间的交互作用较显著与回归模型的方差分析结果相符由图可得时间与液料比的等高线图呈椭圆形说明两者之间的交互作用较显著并且由图可知菊糖提取率随时间变化的坡度较陡时间对其影响较大两者之间的交互作用较显著与回归模型的方差分析结果相符由图可得等高线图相比较圆说明温度和液料比之间的交互作用不显著图可看出彼此之间的交互作用较不显著响应面结果分析及验证实验由模型方程计算可得菊糖提取率的最优实验方案为时间温度液料比在此条件下的蛋白提取率的理论值达到根据试验的实际情况将实验条件调整为时间温度液料比重复试验次最终得到的菊糖提取率的平均值为与理论值基本一致结果表明该模型可以较好地反映出菊糖提取的条件从而也证明了响应曲面法优化提取菊糖条件参数的可行性结论在本文中通过响应面法全面且直观地分析了各因素对菊糖提取率的7影响以及各因素之间对提取过程的交互影响建立了二次多项式数学模型经验证该模型合理可靠表明影响浸提效果的主要因素是温度与料液比菊芋菊糖最佳提取条件为浸提时间浸提温度液料比经过验证试验菊糖提取率为工艺参数可供生产应用参考参考文献饶志娟郑建仙贾里祥功能性食品基料菊粉的研究进展中国甜菜糖业吴东儒糖类生物化学北京高等教育出版社张明淘顾显红杨琳菊糖的原生素作用研究进展动物营养学报穆莎茉莉李洪军刘丽娜菊糖生理功能研究进展粮食与油脂史贤俊林影吴晓英内切菊糖酶的分离纯化及性质研究食品科学国蓉李剑君国亮等采用响应曲面法优化甘草饮片中甘草酸的超声提取工艺西北农林科技大学学报自然科学版杨艳艳许牡丹杨雯响应面法优化枣渣可溶性膳食纤维提取工艺的研究陕西科技大学学报赵志永蒲彬贺玉凤等响应面法优化新疆红枣总黄酮乙醇提取工艺中国酿造8