响应面法优化发酵发酵中多糖的提取工艺

响应面法优化发酵发酵中多糖的提取工艺

0馒头多糖的组成及提取工艺芋头是又名芋头的一种又名芋头的植物。这是天南星科植物的芋头。它是人们日常生活中经常食用的食物。芋头营养丰富，主要营养成分为淀粉（超过70%），其次是蛋白质、脂肪、钙、磷、铁、胡萝卜、维生素b1、b2、c和养分。糖是自然界中积累丰富的生物聚合物，具有各种生物功能，如生命储存、结构支持、防御和抗原性。虽然糖作为一种药物的毒性很低，但它对测定氨基酸的研究引起了人们的极大兴趣。近年来，一些相关研究人员对山羊糖及其药理作用进行了初步研究，但很少有关于山羊糖提取的技术参数的报告。在这项工作中，我们优化了芋头提取的技术参数，为进一步开发山羊活性成分奠定了基础。1材料和方法1.1u3000近红外分光光度计及紫外分光光度计算(1)原料和试剂.芋头购于超市;95%乙醇、α-淀粉酶、液化酶、糖化酶、浓硫酸、苯酚等均为分析纯.(2)仪器.UV-3150型紫外可见近红外分光光度计(日本岛津);5810R型高速冷冻离心机(德国Eppendorf公司).1.2实验方法1.2.1杏仁糖提取芋头多糖的提取按照文献的方法进行.1.2.2含量测定最大吸收波长的选择:吸取一定浓度的芋头多糖溶液、葡萄糖溶液各2.0mL,分别加入6%苯酚1.0mL、浓硫酸5.0mL,室温放置30min,于紫外可见近红外分光光度计400~510nm波长范围内进行测定,选择最大吸收波长.标准曲线的制作:采用蒽酮-硫酸法,以葡萄糖为标准品,绘制标准曲线.显色稳定性实验:吸取适量的葡萄糖标准溶液,按上述实验方法,每隔30min重复测定其吸光度,观察吸光度随时间变化的稳定性.样品测定:准确称取芋头多糖10mg,用蒸馏水溶解后定容于10mL容量瓶中,吸取1.0mL样品溶液,用蒸馏水补充至2.0mL,按上述操作测定吸光度,根据标准曲线回归方程计算样品溶液的糖含量.1.2.3馒头多糖提取单因素实验多糖提取率/%=(总多糖质量(g)/芋头粉末质量(g))×100%.依据多糖提取研究,影响多糖提取率的主要因素有:温度、时间、料液比等,因此就芋头多糖提取的3个主要因素:提取温度(A)、提取时间(B)、料液比(C)分别进行单因素实验.1.2.5最佳条件筛选在单因素实验的基础上进行正交试验,优化提取工艺.按L9(33)正交法设计,每组分别称取20.00g芋头干粉,以多糖的提取率为指标,优选多糖提取的最佳条件,因素和水平见表1.2结果与讨论2.1乙醇体积分数对多糖提取率的影响(1)最大吸收波长:图1是芋头多糖与葡萄糖溶液经蒽酮-硫酸法显色后的UV谱图,从图中可以看出二者的最大吸收波长均为480nm.(2)标准曲线的绘制:以葡萄糖含量为横坐标,480nm下的吸光度为纵坐标作图,绘制标准曲线,见图2,回归方程为:y=0.0007x-0.0044,r2=0.993.从表3可知,多糖提取率随乙醇体积分数的升高而明显上升,依据实验结果,确定实验中采用体积分数为95%的乙醇进行醇沉.2.3提取次数对多糖提取率的影响称取一定质量的芋头粉末,在一定的料液比、浸提温度下,浸提时间为8h,重复操作4次,测定提取次数对多糖提取率的影响,结果见表4.从表4可见,二次提取基本可将绝大部分多糖浸提出来,因此实验采用二次浸提,每次浸提时间为8h.2.4单因素试验的结果2.4.1最佳提取时间的确定实验结果如图3所示,随着提取时间的增加多糖的提取率增高,但时间过长多糖提取率反而有所下降,这可能是多糖发生部分分解所致,故确定最佳提取时间为6~8h.2.4.2提取温度对多糖提取率的影响从图4可见,在60~100℃温度范围内,随着温度升高,多糖提取率呈上升趋势,但是80℃后变化幅度较小.考虑到温度太高会破坏多糖的生物活性,且其色泽加深,黏度加大,所以提取温度以选择70~80℃为宜.2.4.3料液比对多糖提取率的影响料液比对多糖提取率的影响较大,从图5看出,多糖提取率随料液比的增大而增加;但当料液比大于1∶6以后,提取率变化比较缓慢.实验中还发现,当料液比继续增大时较小相对分子质量的多糖、低聚糖和蛋白质也会沉淀下来,给多糖的纯化带来困难.综合考虑原料和效能,料液比选择1∶6~1∶8为宜.2.6最佳提取工艺的验证根据正交试验筛选出的最佳提取工艺A1B3C3进行验证实验,结果如表7所示,芋头多糖的平均提取率为4.73%,验证结果显示A1B3C3为最佳提取工艺.3提取工艺稳定性实验提取温度、料液比、提取时间是影响芋头多糖提取率的主要因素.本实验在单因素实验的基础上,采用正交试验优化了芋头多糖的提取工艺,结果表明最佳提取工艺为料液比1∶8、提取温度70℃、浸提时间8h,在此条件下粗多糖的提取率可达4.73%.芋头多糖的提取为进一步研究多糖结构组分、理化性质及其生物活性奠定了基础.1.2.4单因素实验(3)显色稳定性实验:稳定性实验结果如表2所示,在3h内测试的结果基本稳定,变异系数为RSD=0.544%.2.2醇沉时乙醇体积分数的确定分别以不同体积分数的乙醇对多糖溶液进行醇沉测定乙醇体积分数对多糖提取率的影响,结果见表3.2.5多糖提取工艺正交试验结果正交试验结果见表5.从正交试验极差R可见,影芋头多糖提取率的各因素的主次顺序依次为料液比(C)>提取时间(B)>提取温度(A),提取的最佳组合为:A1B3C3,即提取温度70℃