王睿哲，周 霞，杨大帅，马 进，段盛杰，孙芬芳

（青岛农业大学海都学院食品系，山东莱阳 265200）

近几年，随着人们天然、绿色理念的提升，自然界生物活性成分的研究和精深加工成为颇受关注的热点。来源广泛、毒副作业小、药理功效繁多的天然活性物质植物多糖，在医药缓释剂[1]、功能性保健品[2]、绿色食品添加剂[3]、食品贮藏保鲜[4]等领域都有不俗的表现。多糖含量在80%以上[5-6]、由蔷薇科植物桃或山桃等树皮分泌的胶质半透明物质桃胶，其研究和应用十分普遍。在食品行业，既可以作为食品直接食用，也可以作为食品添加剂，制作成风味独特、营养丰富的面条[7]、果冻[8]、冰激凌[9]、蜜饯[10]、软糖[11]等；在医药领域，其控制血糖、血脂的功效十分明显[12-13]，可以用于治疗糖尿病[14]，对烧伤创面的愈合也有积极的疗效[15-16]，另外基于其优良的成膜性，在中药桃胶涂膜剂或者作为天然囊材制作药物微胶囊，以缓释药物在体内的吸收方面也有报道[17-19]。

与桃胶类似，美食界的新宠儿雪燕，也是一种以多糖为主要成分的树胶。与桃胶是树皮分泌物不同，雪燕是刺萍婆树的木髓分泌物，主要产自缅甸和我国云南地区。在缅甸，雪燕作为一种珍贵的滋补品被应用已经有1 000多年的历史了。随着缅甸雪燕国际化进程的加快[20]，雪燕逐渐走上中国人的餐桌并被人们所喜爱。经试验前期研究发现，雪燕的多糖含量达85%以上，其余部分主要是水分，蛋白质、灰分等含量极低，且与桃胶的棕色、褐色相比，雪燕以白色为主，少量淡黄色，在提取多糖的过程中无需脱色处理，工艺简单，是获取多糖的绝佳自然食材。试验以超声波辅助热水浸提雪燕中的水溶性多糖，并采用响应面法优化提取工艺[21-22]，为雪燕多糖的应用开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

雪燕，云南倍恩健食品有限公司提供；95%乙醇，分析纯，莱阳康德化工有限公司提供；水为三级水。

1.2 仪器与设备

Neofuge 18R型台式高速冷冻离心机，利康生物医疗科技控股有限公司产品；SB25-12DTN型超声波清洗机，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；FW135型中草药粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司产品；IKA-Ⅱ型旋转蒸发器，德国伊卡有限公司产品；VFD-2000型真空冷冻干燥机，上海比朗仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 雪燕水溶性多糖的提取方法

将雪燕用中草药粉碎机粉碎，过20目筛，得雪燕粉末。准确称取雪燕粉末2.00 g，置于1 L烧杯中，加入532 mL蒸馏水，静置使其充分溶胀，其间不时用玻璃棒搅拌。待溶胀完全后，将烧瓶置于超声波清洗机上，加热至46℃，超声振荡提取0.75 h。将提取液用双层纱布减压过滤，滤液在旋转蒸发仪上旋转蒸发至原体积的1/5，得到黏稠的多糖水溶液。将该溶液转移至烧杯中，向其中加入4倍体积的95%乙醇，置于冰箱中放置过夜，析出白色絮团状雪燕水溶性多糖。离心，将沉淀置于冷冻干燥机中，冷冻干燥，得雪燕水溶性多糖成品。

1.3.2 单因素试验

进行预试验后，确定单因素试验各变量的区间范围。以水为提取剂，提取雪燕中的水溶性多糖，研究提取温度、超声时间、料液比对雪燕水溶性多糖提取率的影响。

1.3.3 响应面试验设计

以单因素试验结果为参考，水溶性多糖提取率为响应值Y，以提取温度（A）、超声时间（B）、料液比（C） 3个影响因素为自变量，利用软件Design Expert8.0.6中的Box-behnke中心组合试验设计原理，设计三因素三水平的响应面试验，根据响应面等高线图，确定雪燕水溶性多糖的超声辅助热水浸提的最佳提取条件。

1.4 水溶性多糖提取率的计算

1.5 数据统计与分析

利用Excel对单因素试验数据作图并利用Design Expert 8.0.6进行响应面试验设计和分析。

2 结果与分析

2.1 雪燕水溶性多糖提取的单因素试验

2.1.1 提取温度对雪燕水溶性多糖提取率的影响

以水为提取剂，固定料液比1∶200，超声时间0.75 h，在充分溶胀的基础上，考查超声提取温度为20，30，40，50，60℃时提取率的变化情况。

提取温度对水溶性多糖提取率的影响见图1。

图1 提取温度对水溶性多糖提取率的影响

由图1可知，随着提取温度的升高，提取率呈现先升后降的趋势。究其原因可能是在一定温度范围内，多糖分子的运动能力随温度升高而增大，更易溶于溶剂中，因此在低温区随着温度的升高，水溶性多糖提取率逐渐增大。随着温度继续升高，多糖分子结构可能发生改变，水溶性变差，提取率反而下降，故固定提取温度50℃。

2.1.2 超声时间对雪燕水溶性多糖提取率的影响

在超声波的空化、振荡等机械作用下，分子内部的氢键等被破坏，物料结构变松散，使水溶性多糖更易溶出。因此，超声辅助提取对提取率的提高是有利的。

超声时间对水溶性多糖提取率的影响见图2。

图2 超声时间对水溶性多糖提取率的影响

由图2可知，当固定料液比1∶200，提取温度50℃时，多糖提取率随超声时间延长而增大，在超声0.75 h时，提取率达到最大值66.82%。随着超声时间的进一步延长，多糖提取率反而有所下降，究其原因，可能是由于长时间的超声空化效应使物料局部温度升高，导致多糖分子失活、变性。因此，超声时间选择0.75 h较为合适。

2.1.3 料液比对雪燕水溶性多糖提取率的影响

随着料液比增加，多糖扩散压增大，从而促使多糖分子向溶液中扩散，提取率随之提升。但随着溶剂比例的持续上升，多糖产率增速放缓，同时雪燕中的其他杂质成分也可能随之溶出，导致产品纯度下降，另外也为后续的过滤、减压浓缩等操作带来不便，因此将料液比设定为1∶200。

料液比对水溶性多糖提取率的影响见图3。

图3 料液比对水溶性多糖提取率的影响

2.2 提取工艺的响应面优化

2.2.1 响应面优化试验设计与数据分析

基于单因素试验结果，以雪燕水溶性多糖提取率为响应值，以提取温度、超声时间、料液比3个因素为自变量，获得响应值最大时的各种条件组合。

响应面试验因素与水平设计见表1。

表1 响应面试验因素与水平设计

根据Box-behnken试验设计原理，利用响应面设计三因素三水平优化试验，实施17个试验点，其中12个为分析因子，5个为中心试验以估计误差。

响应面优化设计及结果见表2。

2.2.2 回归性方程的方差分析及显著性检验

采用Design Expert 8.0.6对试验结果进行回归拟合分析，得到多糖提取率（Y）和超声温度（A）、超声时间（B）、料液比（C） 的三元二次回归方程：

表2 响应面优化设计及结果

回归模型的方差分析见表3。

表3 回归模型的方差分析

模型F值93.88表明模型是具有显著性的。而由于噪音造成此类较大模型值的概率仅有0.01%，可忽略。决定系数C2=0.991 8，R2adj=0.981 2，R2pred=0.905 7与R2adj=0.981 2接近，证明该模型与实际试验过程拟合程度较高。由此可知，该回归模型可行度较高，可以利用该模型对雪燕多糖提取率、单因素水平变化的关系、数据波动进行预测。

对p值进行分析，当p＜0.050 0时，该因素为显著因素，当p＜0.010 0时，该因素为极显著因素。失拟项p达到0.163 4，不显著，说明残差主要由随机误差组成，对优化试验结果影响不显著。交互项BC交互作用显著，而AB，AC的p值均大于0.050 0，交互作用较弱。一次项A和二次项A2，B2达到极显著水平，对多糖提取率影响极显著，B，C的p值较大（p＞0.1），代表该因素不显著，对于响应值的波动起次要作用。因此3个因素提取温度、超声时间、料液比对雪燕多糖提取率影响的主次顺序为超声温度＞料液比＞超声时间。

2.2.3 交互作用对多糖产率影响的响应面分析图

利用Design Expert 8.0.6软件绘制出3个因素中任意两因素之间的交互作用响应面分析图。交互作用对于多糖产率影响越显著意味着相应曲面的陡峭程度越大。

交互作用AB对多糖产率影响的响应面分析图见图5，交互作用AC对多糖产率影响的响应面分析图见图6，交互作用BC对多糖产率影响的响应面分析图见图7。

图5 交互作用AB对多糖产率影响的响应面分析图

由图5～图7可知，交互作用BC的相应曲面陡峭程度最大，而交互作用AB，AC的曲面相对平滑，陡峭程度小。对图5～图7的等高线图进行分析，交互作用BC的轴向等高线密度明显大于交互作用AB，BC。响应面图与等高线图的分析结果与方差分析结果一致。

2.2.4 提取工艺最佳参数的确定和验证

利用Design Expert 8.0.6进行分析计算，得出提取工艺的最佳参数超声温度46.49℃，超声时间0.74 h，料液比1∶266.10，理论最高产率为68.914%。为便于实际试验验证，将条件简化为超声温度46℃，超声时间0.74 h，料液比1∶266，严格按照该条件平行试验5次，得到多糖产率为67.39%±0.53%，与理论产率68.91%的相对误差为1.56%，误差较小，说明该回归模型与实际试验过程拟合度较高，所建模型与采用的优化方法可靠，适用于雪燕水溶性多糖的超声波辅助提取工艺优化和分析。

图7 交互作用BC对多糖产率影响的响应面分析图

3 结论

通过响应面法对雪燕水溶性多糖超声波辅助提取法进行优化，建立了由超声提取温度、超声时间和料液比为考查因素，水溶性多糖提取率为响应值的回归模型。在简化实际生产流程的基础上得到提取工艺的最佳参数超声提取温度46℃，超声时间0.74 h，料液比1∶266。在该条件下，雪燕多糖提取率为67.39%±0.53%，与预期结果相符。说明用响应面法优化得到的提取条件准确可靠，为雪燕多糖提取研究提供了一定的数据支持。相较于桃胶多糖的广泛研究和应用，同为树胶的雪燕水溶性多糖的研究尚未展开。在植物多糖生理活性被广泛关注的背景下，雪燕水溶性多糖的性质和应用研究是值得深入探讨的课题。