宋海燕，何文輝，彭自然，袁榮榮，張澤華

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響應(yīng)面法優(yōu)化鹿角菜中巖藻多糖的提取工藝

宋海燕，何文輝，彭自然，袁榮榮，張澤華

（上海海洋大學(xué) 省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306）

摘要：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用 Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用響應(yīng)面法對(duì)鹿角菜（Pelvetia siliquosa）中巖藻多糖的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，液料比、水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率均有顯著影響； 最佳提取工藝條件為： 液料比（mL/g）32、 水浴溫度90℃、水浴時(shí)間8.4 h，此時(shí)巖藻多糖最高提取率為5.2005%，與理論值5.2153%相比，相對(duì)誤差很小。響應(yīng)面模型與實(shí)際情況擬合良好，采用響應(yīng)面法對(duì)鹿角菜中巖藻多糖提取條件進(jìn)行優(yōu)化合理可行。

關(guān)鍵詞：鹿角菜； 巖藻多糖； 提??； 響應(yīng)面分析

鹿角菜（Pelvetia siliquosa）隸屬褐藻門（Phaeophyta）、圓子綱（Cyclosporeae）、鹿角菜目（Fucales）、鹿角菜科（Fucaceae）、鹿角菜屬（Pelvetia）［1］。我國沿海岸的鹿角菜藻體骨小，軟骨質(zhì)，叉狀分枝角度較寬，生長托是長角果形［2］。鹿角菜藻體呈黃綠色，干燥后呈深褐色，藻體長度可達(dá) 14～15 cm［1］。巖藻多糖是褐藻中重要的雜多糖，其主要單糖組成是L-巖藻糖。它是一種硫酸多糖，不同產(chǎn)地、不同種類以及不同提取方法所得的巖藻多糖的結(jié)構(gòu)不同，目前，尚未有對(duì)鹿角菜中巖藻多糖進(jìn)行研究的報(bào)告。由于其巖藻多糖具有抗病毒，抗氧化和抗腫瘤等［3］特性，受到許多專家的關(guān)注，在醫(yī)藥、保健品以及功能性食品等領(lǐng)域都有所研究［3］。

褐藻中巖藻多糖的含量較低，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為得到純度高且優(yōu)質(zhì)的巖藻多糖，并使其產(chǎn)業(yè)化，提取工藝備受關(guān)注。響應(yīng)面法［4-5］是利用二次回歸方程擬合不同影響因素和響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系。通過二次回歸方程模型預(yù)測并確定最佳工藝參數(shù)［6-7］，目前，響應(yīng)面越來越多的被用于多糖提取工藝的優(yōu)化［8-10］。水提法主要是利用巖藻多糖溶于熱水，不溶于乙醇的特點(diǎn)來提取巖藻多糖。

本實(shí)驗(yàn)以鹿角菜為原材料，采用傳統(tǒng)水浴提取鹿角菜巖藻多糖，通過單因素和響應(yīng)面優(yōu)化巖藻多糖提取工藝的液料比、水浴溫度和水浴時(shí)間三個(gè)主要參數(shù)，為鹿角菜巖藻多糖的工業(yè)化生產(chǎn)以及深度開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及其預(yù)處理

鹿角菜產(chǎn)自海南省西島附近潮間帶小型島嶼的巖石上，在實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)穩(wěn)定（pH8.2，鹽度33，水溫25℃，光照強(qiáng)度為150 μmol/（m2·s）。挑選無損傷、色澤均勻、生長狀態(tài)良好的鹿角菜藻體作為試驗(yàn)原材料，用海水洗凈之后，晾干，-80℃預(yù)凍24 h，冷凍干燥24 h，研磨粉碎過60目篩，用95%乙醇90℃回流脫脂3次，每次4 h，40℃烘干備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器設(shè)備

無水乙醇、95%乙醇、濃硫酸，均為分析純； L-巖藻糖標(biāo)準(zhǔn)品（Fuc）： 西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；重蒸酚： 生工生物工程（上海）股份有限公司。

DHG-9041A型電熱恒溫干燥箱： 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司； SP-722可見分光光度計(jì)： 上海光譜儀器有限公司； SXT-06索氏提取器： 上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司； DK-S24型電熱恒溫水浴鍋： 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司； LXJ-IIB低速大容量離心機(jī)： 上海安亭科學(xué)儀器

［Fundation： Shanghai major scientific and technological projects in the field of Science and Technology for Social Development Board （09DZ120010C）；Shanghai College of Fisheries Science class Academic Discipline Project］

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 巖藻多糖的提取

脫脂藻粉加入適量的蒸餾水溶脹，水浴處理一段時(shí)間后，提取液冷卻至室溫，5 000 r/min離心20 min后，棄沉淀，上清液濃縮至1/5體積，冷卻后加無水乙醇至濃度為30%，以除去褐藻酸鈉，靜置1 h，4 000 r/min離心20 min，上清液濃縮至1/5體積，蒸餾水稀釋至一定倍數(shù)后，按照苯酚硫酸法［11］測定巖藻多糖的含量。

1.3.2 巖藻多糖含量的測定

制備標(biāo)準(zhǔn)曲線： 量取 L-巖藻糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，加蒸餾水至2.0 mL，再加入6%苯酚1.0 mL，混勻后，迅速加入5.0 mL濃硫酸，搖勻，靜置5 min，沸水浴加熱20 min后，冷卻至室溫。490 nm處測吸光度，以 L-巖藻糖的濃度（C，μg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度（A）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。

圖1 L-巖藻糖含量測定標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig. 1 Standard curve for L-glucose

樣品溶液的制備： 將濃縮后的上清液稀釋至125 mL后取1 mL，置于試管中，加蒸餾水至2.0 mL，再加入6 %苯酚1.0 mL，混勻，迅速加入5.0 mL濃硫酸，搖勻，靜置5 min，沸水浴加熱20 min后，冷卻至室溫。490 nm處測定吸光度，根據(jù)回歸方程計(jì)算巖藻多糖提取率。

C為 L-巖藻糖含量測定標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)的回歸方程計(jì)算所得的濃度值。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用苯酚-硫酸法以 L-巖藻糖為標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，得回歸方程

Y=0.0198C+0.0527，R2=0.9976

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在水浴溫度為90℃，提取時(shí)間6 h條件下，設(shè)定液料比（mL/g）在20～60之間，研究液料比（mL/g）為20、30、40、50、60對(duì)巖藻多糖提取率的影響，如圖2所示。隨著液料比（mL/g）的增加，巖藻多糖提取率先增加后降低，在 30～60之間，巖藻多糖提取率迅速降低。當(dāng)液料比為30，提取率有最大值為3.41%。因此選擇30 作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)。

圖2 液料比對(duì)巖藻多糖提取率的影響Fig. 2 Effect of liquid-solid ratio on the extraction of fucoidan

2.2.2 水浴溫度對(duì)巖藻多糖提取率的影響

固定液料比（mL/g）30，提取時(shí)間 6 h，在水浴溫度60、70、80、90、100℃下進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，如圖3所示。隨著水浴溫度的不斷提高，巖藻多糖提取率不斷提高，當(dāng)溫度達(dá)到100℃，巖藻多糖提取率明顯下降，而在 90℃時(shí)，巖藻多糖提取率最高，因此選擇80、90、100℃作為中心組合實(shí)驗(yàn)。

2.2.3 水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率的影響

選擇液料比（mL/g）為 30，水浴溫度為 90℃，水浴時(shí)間為6、7、8、9、10 h來研究對(duì)巖藻多糖提取率的影響。如圖4所示。隨著水浴時(shí)間的延長，巖藻多糖提取率逐漸提高，原因是隨著時(shí)間的不斷延長，多糖逐漸浸出，當(dāng)水浴時(shí)間達(dá)到8 h時(shí)，巖藻多糖提取率趨于穩(wěn)定，而延長至10 h時(shí)，巖藻多糖提取率反而降低。因此選擇8、9、10 h進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

圖3 水浴溫度對(duì)巖藻多糖提取率的影響Fig. 3 Effect of water bath temperature on the extraction of fucoidan

圖4 水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率的影響Fig. 4 Effect of water bath time on the extraction of fucoidan

2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

2.3.1 巖藻多糖提取因素水平

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)對(duì)影響因素進(jìn)行全面分析，根據(jù)中心組合試驗(yàn)（Box-Benhnken）設(shè)計(jì)原理［12］，選取液料比、水浴溫度、水浴時(shí)間三個(gè)因素，以巖藻多糖提取率（R1）作為響應(yīng)值，采用三因素三水平二次多項(xiàng)回歸組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)。原始因素液料比、水浴溫度、水浴時(shí)間分別以 A1、B1、C1表示，以-1 、0、1 代表自變量低、中、高三個(gè)水平，對(duì)三因素做相應(yīng)變換： A=（A1-30）/10；B=（B1-90）/10； C=（C1-9）/1。響應(yīng)面因素水平表見表1。

有研究發(fā)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)手術(shù)后發(fā)生認(rèn)知功能障礙患者術(shù)后血清S100β水平高于正?；颊?，提示腦損傷可能參與術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生發(fā)展過程[19]。本研究通過對(duì)患者手術(shù)前后S100β蛋白表達(dá)水平的比較，發(fā)現(xiàn)C組患者術(shù)后6小時(shí)和術(shù)后24小時(shí)外周血S100β蛋白水平較術(shù)前明顯增加，而M組外周血S100β蛋白水平無明顯變化，表明褪黑素可減少圍術(shù)期腦組織的損害，對(duì)圍術(shù)期腦功能有保護(hù)作用。

表1 響應(yīng)面因素水平表Tab. 1 Analytical factors and levels for RSM

2.3.2 數(shù)據(jù)分析

采用Design-Expert 8.05軟件對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合、方差分析、顯著性檢測和響應(yīng)面分析。多項(xiàng)回歸方程的擬合度由 R2表達(dá)［13］，影響因素的顯著性由P值檢驗(yàn)，P＜0.05表示具有顯著性差異，P＜0.001表示差異極顯著［14-15］。

2.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

采用Box-Benhnken對(duì)巖藻多糖提取工藝進(jìn)行響應(yīng)面分析，17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，12個(gè)析因?qū)嶒?yàn)點(diǎn)，分別為A、B和C所構(gòu)成三維空間的頂點(diǎn)，5個(gè)零點(diǎn)是三維空間的中心點(diǎn)，零點(diǎn)試驗(yàn)重復(fù) 5次，用作估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差，響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果Tab. 2 Design and experimental results of RSM

利用Design Expert8.05軟件對(duì)表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到巖藻多糖提取率（R1）對(duì)編碼自變量（液料比、水浴溫度、水浴時(shí)間）二次回歸方程如下所示：

由巖藻多糖提取率二次回歸方程可知，各個(gè)系數(shù)絕對(duì)值越大，則該因素對(duì)響應(yīng)面的影響程度就越大［16］，二次項(xiàng) A2、B2、C2的系數(shù)均為負(fù)數(shù)，因而推斷回歸方程所對(duì)應(yīng)的拋物面開口向下，說明有極大值點(diǎn)?？梢杂靡赃M(jìn)行優(yōu)化分析［17］。通過方程一次項(xiàng)系數(shù)以及表3中一次項(xiàng)的F值和P值，可以得出影響鹿角菜巖藻多糖提取率的因素的順序依次為水浴時(shí)間（C）＞水浴溫度（B）＞液料比（A）。

為檢驗(yàn)回歸方程的有效性，對(duì)巖藻多糖提取的回歸模型進(jìn)行方差分析，方差分析結(jié)果見表3?；貧w模型項(xiàng) P＜0.0001，說明該回歸模型極顯著，且模型失擬項(xiàng)在 α=0.05水平上不顯著（P=0.0729＞0.05），說明未知因素對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果干擾小。因此可以說明該回歸模型可以較顯著的擬合液料比（A）、水浴溫度（B）、水浴時(shí)間（C）對(duì)巖藻多糖提取率（R1）的影響，可以用于對(duì)鹿角菜巖藻多糖提取率的分析。決定系數(shù)R2= 0.9987，說明該二次回歸模型與實(shí)際試驗(yàn)值擬合度好且可靠性高。調(diào)整系數(shù) R2adj=0.9970，說明該二次回歸模型可以解釋 99.70%的響應(yīng)值的變化。只有0.30%的總變異不能用該二次回歸模型解釋。表明該回歸模型擬合度好，可以用此模型對(duì)鹿角菜巖藻多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。

變異來源 　　平方和 　　自由度 　　均方Model 　8.41340 　9 　0.93482 A 　0.10490 　1 　0.10490 B 　0.12209 　1 　0.12209 C 　0.21637 　1 　0.21637 AB 　0.03222 　1 　0.03222 AC 　0.81410 　1 　0.81410 BC 　0.00709 　1 　0.00709 A^2 　6.34873 　1 　6.34873 B^2 　0.25995 　1 　0.25995 C^2 　0.18055 　1 　0.18055殘差誤差 　0.01084 　7 　0.00155失擬差 　0.00863 　3 　0.00288純誤差 　0.00222 　4 　0.00055總和 　8.42424 　16 R2=0.9987 　R2adj=0.9971 F值 　P值 　　顯著性603.42477 　　＜ 0.0001 　** 67.71578 　?。?0.0001 　** 78.81167 　?。?0.0001 　** 139.66413 　?。?0.0001 　** 20.79691 　0.0026 　* 525.49910 　　＜ 0.0001 　** 4.57417 　0.0698 4098.08788 　　＜ 0.0001 　** 167.79815 　?。?0.0001 　** 116.54572 　?。?0.0001 　** 5.18347 　0.0729

一次項(xiàng)中A、B和C均為差異極顯著（P＜0.001），說明在鹿角菜巖藻多糖提取工藝過程中，液料比，水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖的提取有極其顯著的影響，是多糖提取率的主要限制因子，三因素的變化可引起巖藻多糖提取率很大的改變。交互項(xiàng)中AB差異顯著（P＜0.05），AC差異極顯著（P＜0.001），表明液料比和水浴溫度對(duì)巖藻多糖的提取率有顯著的影響，液料比和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖的提取率有極其顯著的影響。

2.3.4 鹿角菜巖藻多糖提取率的響應(yīng)面分析圖

根據(jù)二次回歸方程建立響應(yīng)面分析圖，分析響應(yīng)面曲面形狀，分析液料比、水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率的影響。

圖 5 液料比和水浴溫度對(duì)巖藻多糖提取率影響的響應(yīng)面圖Fig. 5 Response surface of the liquid-solid ratio and water bath temperature on the extraction of fucoidan

圖 5顯示了水浴時(shí)間在中心水平時(shí)，液料比和水浴溫度對(duì)巖藻多糖提取率的影響。由圖中等高線可判斷出，液料比和水浴溫度的交互作用較強(qiáng)，當(dāng)液料比或者水浴溫度一定時(shí)，巖藻多糖提取率均隨著水浴溫度或者液料比先增加后降低。并且圖中可以看出液料比對(duì)巖藻多糖提取率的曲線很陡峭，說明在液料比和水浴溫度交互作用中，液料比影響更大。

圖 6顯示了水浴溫度在中心水平時(shí)，液料比和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率的影響。由圖中等高線可判斷出，液料比和水浴時(shí)間交互作用較強(qiáng)。水浴溫度固定在中心水平，巖藻多糖提取率隨著液料比的增加，呈先增加后減小趨勢，且增加幅度較大。巖藻多糖提取率隨著水浴時(shí)間延長先增加，后趨于平穩(wěn)。

圖6 液料比和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率影響的響應(yīng)面圖Fig. 6 Response surface of the liquid-solid ratio and water bath time on the extraction of fucoidan

圖7 水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率影響的響應(yīng)面圖Fig. 7 Response surface of water bath temperature and water bath time on the extraction of fucoidan

圖 7顯示了液料比在中心水平時(shí)，水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率的影響。由圖中等高線可判斷出，水浴溫度和水浴時(shí)間對(duì)巖藻多糖提取率影響十分顯著。液料比固定在中心水平，巖藻多糖提取率隨著水浴溫度的升高而不斷增加，隨著水浴時(shí)間的延長而呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。

2.4 最佳工藝條件確定以及工藝驗(yàn)證

為進(jìn)一步確定最佳提取工藝條件，對(duì)回歸模型求一階偏導(dǎo)，并令其等于零，則可以得到曲面最大點(diǎn)。

則求導(dǎo)方程為：

求解方程組得： A=0.1641，B=0.3190，C=-0.5886。由中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［18-19］優(yōu)化得試驗(yàn)最優(yōu)工藝條件為： 液料比（mL/g）31.64、水浴溫度93.19℃、水浴時(shí)間8.41 h，

此時(shí)，巖藻多糖最大提取率理論預(yù)測值可達(dá)5.2153%?？紤]到實(shí)際操作，將鹿角菜巖藻多糖提取的最佳提取工藝條件修改為液料比32（mL/g） 、水浴溫度90℃、水浴時(shí)間8.4 h。采用最佳提取工藝條件進(jìn)行三次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如表 4，巖藻多糖平均提取率為5.2005%，與理論預(yù)測值相近。因而可以采用響應(yīng)面法來優(yōu)化巖藻多糖的提取工藝條件。

驗(yàn)證試驗(yàn) 　　巖藻多糖提取率（%） 　平均提取率（%）1 　5.20351 2 　5.19868 3 　5.19934 5.20054

2.5 討論

本研究首先通過巖藻多糖的單因素實(shí)驗(yàn)，確定了三個(gè)影響因素的最佳條件，以用于響應(yīng)面分析，采用 Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及響應(yīng)面分析，建立二次回歸模型，通過對(duì)三因素進(jìn)行方差分析以及交互作用分析，最終得到鹿角菜巖藻多糖水浴提取的最優(yōu)工藝條件。

在單因素實(shí)驗(yàn)中，巖藻多糖的提取率隨著液料比、水浴溫度和水浴時(shí)間均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當(dāng)液料比（mL/g）為 20～30之間，提取率從 3.173% 升高至3.410% ，原因是液料比增加，細(xì)胞內(nèi)和外部溶劑濃度差加大，溶劑迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，并且增強(qiáng)多糖的脫附作用，但在30～60之間，液料比過大，使溶劑擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)部的距離延長，因此提取率迅速降低［20，21］。姚蘭［22］通過水提法獲取海帶中巖藻多糖時(shí)，在30時(shí)提取率最大。

液料比在 60～69之間，溫度提高使得多糖擴(kuò)散系數(shù)增大，溶劑對(duì)藻粉中多糖的溶解能力提高，且分子熱運(yùn)動(dòng)加快促進(jìn)多糖從細(xì)胞中不斷溶出［23］，因此提取率從2.297%增加至3.414%，增幅明顯。當(dāng)溫度達(dá)到 100℃，巖藻多糖提取率顯著下降，可能是高溫破快了多糖結(jié)構(gòu)，使糖鏈斷裂，多糖降解。且高溫生產(chǎn)對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格［24］且加大能耗［25］。試驗(yàn)結(jié)果與姚蘭［22］水提醇沉獲取海帶巖藻多糖結(jié)果相符，均在90℃時(shí)，提取率最大。熊皓平等［26］在優(yōu)化硇洲馬尾藻多糖提取工藝的單因素實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在 60～90℃之間，提取率隨著溫度的升高而不斷增加，超過 90℃，提取率變化不大，但不再升高。

在6～8 h之間，隨著時(shí)間延長，液體不斷滲入藻粉中，多糖溶解加快，隨后擴(kuò)散到熱水介質(zhì)中［27，28］，從而使提取率從3.353%增加到3.939%，當(dāng)水浴時(shí)間延長至 10 h時(shí)，巖藻多糖提取率反而降低，說明水浴時(shí)間過長可能導(dǎo)致多糖降解，且增加能耗［29］。丁曉平等［30］通過熱水浸提海帶中巖藻多糖，發(fā)現(xiàn)最佳提取時(shí)間為8 h。

從響應(yīng)面分析圖可直觀地看出各因素之間的相互作用。當(dāng)特征值均為正數(shù)時(shí)，響應(yīng)面分析圖為山谷形曲面，有極小值存在； 當(dāng)特征值為負(fù)值時(shí)，為山丘曲面，有極大值存在； 當(dāng)特征值有正有負(fù)時(shí)，為馬鞍形曲面，無極值存在［31］。因?yàn)榈雀呔€的形狀反映交互作用的強(qiáng)弱，等高線為橢圓形時(shí)，則交互作用較強(qiáng)，等高線為圓形時(shí)，則反之［32-33］。

3 結(jié)論

利用傳統(tǒng)水浴提取鹿角菜中的巖藻多糖的方法，不需要特殊設(shè)備，操作簡單，成本低，更便于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，是一種可取的方法。通過單因素實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，采用中心組合試驗(yàn)（Box-Benhnken）設(shè)計(jì)，利用響應(yīng)面進(jìn)行分析，建立水浴提取巖藻多糖的二次回歸模型。通過方差分析，該歸回模型擬合度良好，可用于對(duì)巖藻多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)化?？紤]到實(shí)際操作，最終確定巖藻多糖最佳提取工藝條件為液料比（mL/g）32、水浴溫度90℃、水浴時(shí)間8.4 h。采用最佳工藝條件進(jìn)行三次驗(yàn)證試驗(yàn)，三次所得平均提取率為 5.2005%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.00265，與理論預(yù)測值5.2153%相比，相對(duì)誤差較小。說明響應(yīng)面法適用鹿角菜巖藻多糖提取工藝進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化及數(shù)學(xué)模型的建立。

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（本文編輯： 康亦兼）

中圖分類號(hào)：S985.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3096（2016）04-0073-08

doi：10.11759/hykx20150509001

收稿日期：2015-05-09； 修回日期： 2015-08-05

基金項(xiàng)目：上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域重大科技項(xiàng)目（09DZ120010C）； 上海高校水產(chǎn)學(xué)一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助

作者簡介：宋海燕（1991-），女，江蘇宿遷人，碩士研究生，主要從事大型海藻多糖提取，結(jié)構(gòu)和活性研究，E-mail： shynina@163.com； 何文輝，通信作者，男，副教授，主要從事大型海藻的應(yīng)用以及生態(tài)修復(fù)，E-mail：whhe@shou.edu.cn廠； 美國LABCONCO冷凍干燥機(jī)： 無錫凱派克斯科技有限公司； FB224自動(dòng)內(nèi)校電子分析天平： 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司； Alpha-Pure 15純水系統(tǒng)： 上海瑞楓生物科技有限公司； R-201 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀： 上海申勝生物技術(shù)有限公司； Q-150A3粉碎機(jī)： 上海冰都電器有限公司。

Optimization of fucoidan extraction process from Pelvetia siliquosa Tsenget C. F. Chang by using response surface methodology

SONG Hai-yan，HE Wen-hui，PENG Zi-ran，YUAN Rong-rong，ZHANG Ze-hua
（Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources，Shanghai Ocean University，Ministry of Education，Shanghai 201306，China）

Received： May 8，2015

Key words：Pelvetia siliquosa Tsenget C.F. Chang； Fucoidan； extraction； response surface methodology

Abstract：For the development of fucoidan obtained from Pelvetia siliquosa Tsenget C. F. Chang （P. siliquosa Tsenget C. F. Chang），fucoidan from P. siliquosa Tsenget C. F. Chang were extracted using the traditional water bath method. Based on a single factor experiment using the Box-Benhnken central composite design method，the process of extracting fucoidan from P. siliquosa Tsenget C. F. Chang was optimized using the response surface method （RSM）. Results show that the liquid material ratio，water bath temperature，and water bath time have a significant effect on the extraction rate of fucoidan. Optimum extraction conditions were as follows： liquid-solid ratio of 32 ml/g，temperature of 90℃，and water bath time of 8.4 h. The extraction rate of fucoidan reached 5.2005%，and compared with the theoretical value of 5.2153% the relative error of the true value was small. The response surface method was found to match well with the actual process，which shows good applicability and feasibility of using the RSM for the optimization of the extraction process of fucoidan from P. siliquosa Tsenget C. F. Chang.