正交试验优化南酸枣多糖的提取工艺

李景恩， 龚 毅， 罗园珍

（1.江西农业大学 食品科学与工程学院，江西 南昌 330045；2.江西正邦科技股份有限公司，江西 南昌330096）

南酸枣属系漆树科槟榔青族植物，为一单种属， 仅有南酸枣 （Choerospondias axillaris（Roxb.）Burtt et Hill）一种，主要分布在我国湖北、湖南、广东、广西、福建、云南、浙江、贵州和江西等气候温湿适宜、阳光充足、土壤条件合适的地区。除此之外，在日本、印度东北部及中南半岛等地也有栽培[1]。南酸枣其果实为椭圆型或卵型，长2～3 cm，宽1.4～2.5 cm。成熟期果实一般为黄色，果肉较酸，有粘液，枣皮具有酸涩味[2]。

据报道，南酸枣果实中主要含有甾醇、脂类、有机酸、糖类物质、黄酮、氨基酸及多种无机元素等化学成分[3-4]。另外，国内许多研究表明多糖是枣属植物中一类重要的生物活性物质，不仅在体外可促进小鼠脾细胞增殖[5-7]，增强小鼠腹腔巨噬细胞的细胞毒性[8-9]，同时在体内具有清除自由基[10]及抗衰老的作用[11]，并且参与细胞间的信号传导过程[12-14]。

作者以江西赣州产的南酸枣为研究对象，用蒸馏水为溶剂从南酸枣果实中提取多糖，分别以提取温度、提取时间、料液质量体积比和提取次数为主要因素进行正交试验设计，优化其提取工艺，为后续南酸枣多糖的结构分析及药理活性研究提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

南酸枣：采自江西省赣州市崇义县，洗净、去核、烘干、粉碎后备用。

1.2 仪器

METTLER-TOLEDO AL104型电子天平：瑞士梅特勒-托利多公司产品；Milli-Q型超纯水制备系统：美国Millipore公司产品。

1.3 方法

1.3.1 南酸枣多糖的提取过程 将南酸枣洗净去核、烘干、粉碎后，按一定料液质量体积比加入蒸馏水，于恒温水浴中浸提一段时间，采用抽滤的方法进行分离，收集提取液。抽滤所得残渣用同样的方法继续浸提几次，合并所有提取液。使用旋转蒸发仪将所得提取液浓缩至适当体积，边搅拌边缓慢加入3倍体积的无水乙醇，搅拌均匀后静置于4℃冰箱中保持24 h。然后进行离心操作（4 800 r/min，10 min），其取上清液后，收集下层沉淀部分，依次使用无水乙醇、丙酮、无水乙醚洗涤两次，干燥后得南酸枣多糖，计算其得率。

1.3.2 单因素试验 选择不同温度、提取时间、料液质量体积比及提取时间进行单因素试验，计算南酸枣多糖的得率。

1.3.3 正交试验 结合单因素试验结果，采用L9（34）正交试验进行南酸枣多糖提取工艺的优化设计。 选择提取温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）和提取次数（D）为主要因素，每个因素选取3个水平，分析这些因素对南酸枣多糖得率的影响。每个组合重复操作3遍，取其平均值。

1.3.4 验证试验 为检验正交试验所得结果的可信性，在上述所得优化条件下进行3次平行实验，考察其结果的可靠性与重复性。

2 结果与分析

2.1 单因素试验分析

2.1.1 提取温度对南酸枣多糖得率的影响 图1表明，当固定提取时间4 h，料液质量体积比1 g∶50 mL，提取次数为1次时，在实验设定温度范围内，提取温度越高，南酸枣多糖得率也越高。当温度升高到100℃时，南酸枣多糖得率最高为20%，因此采用100℃作为提取的最适温度。

图1 提取温度对南酸枣多糖得率的影响（n=3）Fig.1 Effect of extraction temperature on the yield of polysaccharides from Choerospondias axillaries fruit（n=3）

2.1.2 提取时间对南酸枣多糖得率的影响 当固定提取温度90℃，料液质量体积比1 g∶50 mL，提取次数为1次时，不同提取时间下南酸枣多糖的得率见图2。由图可知，当提取时间达到5 h时，多糖得率最大，为16.95%。超过5 h之后，南酸枣多糖得率开始下降，可能是因为较高的提取温度和较长的提取时间导致多糖发生部分水解，因此选择5 h作为最适提取时间。

2.1.3 料液质量体积比对南酸枣多糖得率的影响由图3可知，当料液质量体积比为1 g∶10 mL和1 g∶20 mL时，南酸枣得率并未达到最大值，这可能因为较小的料液质量体积比使得提取溶液过早达到饱和状态，因而多糖无法完全溶出。而当继续提高料液质量体积比为1 g∶50 mL时，南酸枣多糖得率达到最大值18.6%。此时若继续增大料液比，多糖得率则无明显增加，因此选择1 g∶50 mL作为合适的料液质量体积比。

图2 提取时间对南酸枣多糖得率的影响（n=3）Fig.2 Effectofextraction time on the yield of polysaccharidesfrom Choerospondiasaxillaris fruit（n=3）

图3 料液质量体积比对南酸枣多糖得率的影响（n=3）Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on the yield of polysaccharidesfrom Choerospondiasaxillaris fruit（n=3）

2.1.4 提取次数对南酸枣多糖得率的影响 称取原料2.0 g，固定提取温度100℃，提取时间5 h，料液质量体积比1 g∶50 mL，提取次数分别选择1次，2次，3次，4次和5次，南酸枣多糖得率的变化情况见图4。

图4 提取次数对南酸枣多糖得率的影响（n=3）Fig.4 Effectofextraction timeson the yield of polysaccharidesfrom Choerospondiasaxillaris fruit（n=3）

图4表明，提取2次比提取1次时，南酸枣多糖的得率更高。但当提取次数大于2次时，多糖得率将不再显著增加，因此从提取成本、节约能源方面考虑，选择提取次数2次，此时南酸枣多糖得率为20.03%。

2.2 正交试验设计

将提取温度、提取时间、料液质量体积比和提取次数分别标记为字母A、B、C、D，进行4因素3水平的L9（34）正交试验设计，各因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 直观分析结果Table 2 Intuitive analysis results

表3 方差分析结果Table 3 Variance analysis result

正交试验直观分析表（表 2）中，K1，K2，K3分别表示在各因素各水平条件下南酸枣多糖得率的平均值。极差值R通过多糖平均得率的最大值与最小值之差计算，用于反映各因素在不同水平下对多糖得率的影响大小。极差值大的对结果的影响也大，反之亦然。由直观分析结果（表2）可知，提取温度（极值R=9.184）对南酸枣多糖得率的影响最大，其次为料液质量体积比 （R=4.556）、提取时间 （R=3.590）和提取次数（R=2.590）。结合方差分析结果（表3），最后确定试验结果组合为A3B3C2D1，即当提取温度100℃，提取时间5 h，料液质量体积比1 g∶40 mL，提取次数1次时，南酸枣多糖得率最高，最大值为21.79%。

2.3 验证试验

为验证正交试验结果的准确性，按照2.2中所得最佳提取条件进行3次验证试验，得率分别见表4。

表4 验证试验结果Table 4 Results of the confirmatory experiment

结果表明，3次平行试验中所得南酸枣多糖的得率分别为21.02%，20.47%和22.87%，平均值为21.46%，与表2中9号试验的结果（21.79%）相差不大，说明应用正交试验法优化南酸枣多糖的提取工艺是可行的。

3 结 语

利用单因素试验和正交试验得到南酸枣多糖的最佳提取工艺，即提取温度100℃，提取时间5 h，料液质量体积比1 g∶40 mL，提取次数1次，且上述因素中提取温度对多糖得率的影响最大。在此条件下，南酸枣多糖得率可达21.79%，说明南酸枣果实中含有丰富的多糖成分。该研究结果不仅为南酸枣多糖的提取工艺提供一定的参考依据，同时也有助于这一天然野生资源得到更好地开发与利用。