潘 妍，贾红亮，林少华，黄广学，汤久杨

（北京农业职业学院，北京 102442）

果胶是一种杂多糖，是α-D-吡喃半乳糖醛酸通过α-（1-4）-糖苷键连接而成的聚合物，常带有鼠李糖、木糖、阿拉伯糖等组成侧链，还含有大量的甲酯基[1,2]。果胶作为天然食品添加剂，具有增稠、乳化、稳定等效果；果胶还是极具价值的水溶性膳食纤维，具有降血压、降胆固醇和抗癌等作用[3,4]。臭黄荆（Premna hainanensia）为马鞭草科臭黄荆属植物[5]，主要分布于四川、重庆、贵州、湖北及江西等地区[6]。臭黄荆叶中含有大量的果胶，当地人喜欢利用叶中果胶制作“翡翠凉粉”，其色泽翠绿，口感细滑，入嘴淡苦，具有一定营养价值和保健功能[7]。因此，研究臭黄荆叶中果胶提取工艺可以为其开发和利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

臭黄荆：湖北丹江口移栽至北京农业职业学院。试剂均为常规试剂。

仪器：离心机Sigma公司；DSHZ-300 多用途水浴恒温振荡江苏太仓市试验设备厂；新世纪T6 紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 臭黄荆果胶提取工艺流程

臭黄荆鲜叶→烘干→粉碎→提取→离心→减压浓缩→乙醇沉淀→洗涤→冷冻干燥→果胶。

1.2.2 臭黄荆果胶的提取

选择溶液pH 值、液料比、提取温度和提取时间4 个对提取率影响较大的因素考察对臭黄荆果胶得率的影响。在单因素试验的基础上，利用响应面法建立二次多项式模型对提取工艺参数进行优化，采用Box-Behnken试验设计方案，以提取温度（x1）、提取时间（x2）、pH 值（x3）为影响因素，果胶得率（Y）为响应值，因素编码及水平见表1，每组试验均重复3 次。

表1 响应面分析因素与水平Tab.1 The response surface analysis factors and levels

1.2.3 臭黄荆果胶测定方法

臭黄荆果胶测定采用咔唑比色法。

1.2.4 臭黄荆果胶的纯化

将臭黄荆提取液在80℃下真空浓缩，浓缩液按体积比为1∶3加入无水乙醇，均匀搅拌，然后用布氏漏斗抽滤得到沉淀物。沉淀物在60℃时烘箱中烘干，再用75%的乙醇二次脱色，并用无水乙醇洗涤6 次，所得果胶于60℃真空中干燥至恒重。

1.2.5 数据处理

试验数据采用SPSS20软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验对臭黄荆果胶提取工艺的影响

单因素对臭黄荆果胶提取工艺的影响，见图1～图4。

图1 提取时间对臭黄荆果胶提取工艺的影响Fig.1 The effect of extraction time on pectin extraction process of Premna hainanensia

图2 pH对臭黄荆果胶提取工艺的影响Fig.2 The effect of pH on extraction process of pectin from Premna hainanensia

图3 提取温度对臭黄荆果胶提取工艺的影响Fig.3 The effect of extraction temperature on extraction process of Premna hainanensia pectin

图4 液料比对臭黄荆果胶提取工艺的影响Fig.4 The effect of liquid material ratio on extraction process of Premna hainanensia pectin

如图1，提取条件为液料比50∶1 mL/g、提取温度60℃、pH值2，选择提取时间0.5～2.5 h。结果显示：0.5～1 h臭黄荆果胶含量变化不显著，1.5 h显著升高，1.5～2.5 h 得率显著下降，果胶含量呈现先增加后减小的趋势，当提取时间为1.5 h 时，果胶含量达到最高为147.71±5.32 mg/g。

如图2，提取条件为液料比50∶1 mL/g、提取温度60℃、提取时间1.5 h，选择pH 值1.0～5.0。结果显示：当pH 值小时，提取率高，当pH 值为2 时，臭黄荆果胶含量达到最大值120.73±6.61 mg/g。果胶的得率随着pH的升高逐渐降低，由于酸度的增强有利于果胶的溶解，可以使更多的果胶溶解在提取液中，因此在酸性条件下，果胶的含量增高。

如图3，臭黄荆果胶随温度的升高逐渐增加，70℃后得率提高趋于平缓，70℃与80℃差异不明显，在提取温度为70℃时，果胶含量为148.36±2.91 mg/g。

如图4，提取条件为pH 值为2、提取温度80℃、提取时间1.5 h，选择液料比50∶1～90∶1 mL/g。结果显示：臭黄荆果胶得率随液料比的增加先上升再下降，可能是由于溶剂的增加，可以使果胶更易溶解在溶剂中，但是当液料比增加到一定程度时，溶液中的溶质达到饱和，影响了传质效率，因此果胶含量下降，液料比到70∶1时达到最大值135.33±3.67 mg/g。

如上所述，最佳单因素条件为：提取时间1.5 h、pH 值2、提取温度70℃、液料比70∶1 mL/g，用单因素最佳条件进行提取，得到果胶的提取量为147.22±4.23 mg/g。

2.2 响应面试验结果

根据Box-Behnken 试验设计原理，确定了三因素三水平的响应面分析方法，果胶提取响应面试验设计与结果，见表2。

表2 果胶提取响应面试验的Box-Behnken试验设计与结果Tab.2 The Box-Behnken test design and results of pectin extraction response surface experiment

2.2.1 回归模型的建立

以提取温度（x1）、提取时间（x2）、pH 值（x3）为影响因素，果胶得率（Y）为因变量，利用Design-Expert 8.0.6 软件，对各组合处理得到的果胶得率进行二次回归分析，建立多元二次响应面回归模型：

2.2.2 回归模型的方差分析

通过试验数据的方差分析，对模型的统计学意义进行了检验，结果见表3。

该方程的自变量与应变量之间相互影响的F检验和P值检验如表3 所示，pH（x3）的影响、温度的二次项、时间的二次项和pH 的二次项是极显著的（P≤0.01），其次是温度和时间的交互项（x1x2）。本试验所用的回归模型F=252.93，P＜0.000 1 是极显著的（P≤0.01），失拟项P=0.267 2 是不显著的（P＞0.05），其决定系数R2=0.997 8，修正系数R2=0.993 9，说明该模型可以很好地解释响应值，拟合度较好，试验误差小，适合对臭黄荆果胶提取进行分析。

表3 回归模型方差分析Tab.3 The variance analysis of regression model

2.2.3 双因素交互作用

从图5～图7 因素对果胶含量的响应面图能够直观地反映出各变量与响应值间的关系。果胶得率与pH 值、提取时间、液料比间的关系是二次的，其所表征的抛物面开口向下，具有极大值点。

图5 提取时间和温度的交互作用Fig.5 The interaction between extraction time and temperature

图6 提取温度和pH的交互作用Fig.6 The interaction between extraction temperature and pH

图7 提取时间和pH的交互作用Fig.7 The interaction between extraction time and pH

2.2.4 最佳参数的确认及验证

结合回归模型的数学分析可知，臭黄荆果胶提取最优工艺参数为提取温度69.92℃，提取时间为1.53 h，pH 值为1.89，在此最优条件下的预测值为148.977 mg/g。为进一步检验响应面分析法的可靠性，采用上述最优条件进行果胶提取（提取温度70℃，提取时间1.5 h），与理论值相比相对误差较小，实际提取的果胶含量为149.68±2.49 mg/g。将最优条件提取的臭黄荆果胶提取液经过脱色、纯化后得到白色果胶粉末，测定其半乳糖醛酸含量为85.13%。

3 结论

通过单因素试验研究了臭黄荆果胶的最佳工艺条件，最佳单因素条件为pH 值为2、液料比70∶1（mL/g）、提取温度70℃、提取时间1.5 h，其中料液比因素不显著，得到果胶的提取率为143.76 mg/g左右。在此基础上，进一步采用响应面优化，研究提取温度、提取时间和pH 值对臭黄荆果胶提取的最佳方案，得到最优工艺参数为提取温度69.92℃，提取时间为1.53 h，pH 值为1.89，果胶含量为149.68±2.49 mg/g。通过方差分析，整个模型极其显著，探讨得出对臭黄荆果胶得率影响，从大到小依次是pH 值、提取时间和提取温度，其中pH 值因素影响极其显著。将臭黄荆果胶纯化后，其半乳糖醛酸占85.13%。

臭黄荆野生资源非常丰富，产量较大，食用和药用价值较高。文章通过单因素试验和响应面法，得到臭黄荆果胶提取的最优工艺参数，因时间有限，目前对这一种提取方法做了研究，后续可以对其他提取方法，比如酶法、超声波法等继续研究，为开发产品提供更多的理论基础。