Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法技术

本发明专利技术属活性成分提取技术领域，为解决羊肚菌多糖提取率较低，生产成本高，产物分离困难等问题，提供一种Plackett‑Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法。用Minitab17软件，依Plackett‑Burman设提取料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间和温度，超声功率、温度和时间，在单因素基础上，以多糖得率为响应值，筛选主效应因子，主效应因子为响应面设计因素，建立响应值与各因素的数学模型，得羊肚菌多糖的理论得率，确定提取最佳工艺参数，提取羊肚菌多糖。获得理论得率为7.83%、实际得率为7.79%、误差0.5%，提高羊肚菌子实体多糖得率，为羊肚菌资源开发利用提供理论依据。

Optimization of extraction of Morchella polysaccharides by Plackett-Burman design and response surface methodology

The invention belongs to the technical field of extracting active components. In order to solve the problems of low extraction rate, high production cost and difficult product separation of Morchella polysaccharides, a method for optimizing the extraction of Morchella polysaccharides by combining Plackett Burman design with response surface methodology is provided. According to Plackett_Burman, the ratio of extract to liquid, the amount of enzyme, the pH value, the time and temperature of enzymatic hydrolysis, the ultrasonic power, the temperature and the time were determined by Minitab 17 software. On the basis of single factor and polysaccharide yield as the response value, the main effect factor was selected as the response surface design factor, and the response value and the number of each factor were established. The theoretical yield of Morchella polysaccharide was obtained, and the optimum extraction process parameters were determined. The theoretical yield was 7.83%, the actual yield was 7.79%, and the error was 0.5%. The polysaccharide yield of Morchella fruiting body was increased, which provided a theoretical basis for the development and utilization of Morchella resources.

【技术实现步骤摘要】
Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法
本专利技术属于活性成分提取
，具体涉及一种Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法。
技术介绍
羊肚菌(Morchellaesculenta)是一种珍惜的野生食、药用蕈茵。由于肉质脆嫩，美味可口，含有人体所需的必需氨基酸，受到国内外消费者的喜爱。羊肚菌药用价值在我国的《新华本草纲要》和《本草纲目》等典籍均有报道。据记载，羊肚菌有助消化、益肠胃、化痰理气的功效，主要用于消化不良，痰多咳嗽等病症。现代发现，羊肚菌多糖有抗疲劳、抗肿瘤、抗菌活性等诸多作用。关于羊肚菌多糖提取工艺的报道主要集中在热水浸提法、酸提法、碱提法、微波萃取法、和超声波萃取法。文献《云南野生羊肚菌多糖的分离纯化与性质研究[D]:杨虎等，西南大学,2007.》用水提羊肚菌多糖发现，料液比1:50，提取时间2h，提取次数为3次,温度95℃时多糖的得率达到4.96%。据目前国内外文献报道，羊肚菌菌丝体的多糖提取通常采用热水浸提和酶法浸提。热水浸提提取率较低，而加酶提取不仅生产成本高，同时也给产物的分离带来困难。有研究表明，食用菌菌丝胞壁是由几丁质小纤维构成的网状结构赋予细胞壁以硬性，活性多糖存在于菌丝胞壁的基质内。菌丝胞壁的网状结构使多糖的提取时间过长或提取不完全。超声波的高频率及其产生的“空化效应”，使菌丝胞壁的网状结构被破坏，从而加快了多糖从胞壁中的释放。超声波提取具有时间短、效率高、提取率高等特点，同时可防止提取物在长时间和高温条件下发生降解、褪色等变化。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前羊肚菌多糖提取率较低，或者生产成本高，产物分离困难等问题，提供了一种Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法。本专利技术由如下技术方案实现的：一种Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法，利用Minitab17软件，根据Plackett-Burman实验设计提取羊肚菌多糖的料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间、酶解温度，超声功率、超声温度，超声时间，在单因素实验的基础上，以羊肚菌多糖得率作为响应值，对料液比、酶用量、酶解时间、酶解pH值、超声时间5个影响因素进行评价，筛选出主效应因子，将主效应因子作为响应面设计的因素，建立响应值与各因素之间的数学模型，依据模型预测羊肚菌多糖的理论得率，然后确定羊肚菌多糖提取的最佳工艺参数，用超声波辅助提取羊肚菌多糖。具体包括以下步骤：（1）原料处理：挑选羊肚菌子实体，清洗、干燥粉碎后过80目筛；（2）单因素实验：控制酶解温度为50℃、超声功率240W、超声温度50℃，以羊肚菌多糖得率为响应值，利用Minitab17软件，根据Plackett-Burman实验设计提取羊肚菌多糖的料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间和超声时间，分别考察料液比为1:10、1:15、1:20、1:25g/mL，酶用量为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0%，酶解pH为3.2、3.6、4.0、4.4、4.8，酶解时间为20、40、60、80、100min，超声时间为10、20、30、40、50min条件下对羊肚菌多糖提取效果的影响；（3）Plackett-Burman实验：在单因素实验的基础上，以羊肚菌多糖得率作为响应值，对5个影响因素进行评价，筛选出主效应因子；（4）响应面实验设计：依据Plackett-Burman实验结果，选主效应因子作为响应面设计的因素，建立响应值与各因素之间的数学模型，依据模型预测羊肚菌多糖的理论得率，确定羊肚菌多糖提取的最佳工艺参数；（5）根据优化的最佳工艺参数条件，采用纤维素酶解与超声波辅助提取羊肚菌多糖。纤维素酶酶解温度为50℃，过筛后的羊肚菌子实体粉末与蒸馏水按照料液比为1:10-1:25g/ml混合，酶用量为羊肚菌子实体粉末质量的0.2-1.0%，酶解pH值为3.2-4.8，酶解时间为20-100min。超声波提取的超声波功率为240W，超声温度为50℃，超声时间为10-50min。超声处理后进行灭酶处理：90℃灭酶30min后4500r/min离心15min，提取上清液，用体积为上清液体积3倍的95%乙醇醇沉过夜，然后4500r/min离心15min，沉淀用蒸馏水复溶，定容至100mL,稀释25倍，测定吸光度，计算羊肚菌多糖得率。最优工艺参数为：料液比为1∶22g/mL，酶用量为0.8%、酶解pH为4.0、超声时间19min。本专利技术通过单因素实验、Plackett－Burman实验设计以及在此基础上三因素三水平响应面法实验，建立了响应值与各因素之间的数学模型，依此模型预测了羊肚菌多糖的理论得率，并结合实际操作，确定羊肚菌多糖提取的最佳工艺参数：料液比1∶22(g/mL)、酶解pH4.0、超声时间19min。在此条件下多糖理论得率为7.83%、实际得率为7.79%、误差为0.5%，表明Plackett－Burman设计与响应面分析方法(RSM)相结合可以快速、有效地从众多影响羊肚菌多糖得率的因素中筛选出比较重要的影响因素并实现其水平优化，优化结果与实际多糖得率吻合较好。同时也表明超声波辅助纤维素酶提取方法简单、效率高，可作为羊肚菌多糖的提取工艺。本专利技术首次将超声波法与酶法结合，利用响应面分析法对羊肚菌多糖提取工艺进行优化，并建立了二次多项回归模型。酶法提取反应条件温和、时间短、试剂消耗少，适于工业化大规模生产。为羊肚菌多糖抗相关性质的研究奠定一定的基础。采用Plackett-Burman实验设计和响应面分析法对羊肚菌多糖的超声协同酶法提取工艺进行优化，提高羊肚菌子实体多糖的得率，为羊肚菌资源的开发利用提供一定的理论依据。附图说明图1为料液比对羊肚菌多糖得率的影响结果图；图2为酶用量对羊肚菌多糖得率的影响结果图；图3为酶解时间对羊肚菌多糖得率的影响结果图；图4为酶解pH值对羊肚菌多糖得率的影响结果图；图5为超声时间对羊肚菌多糖得率的影响结果图；图6为各因子交互作用的响应面分析图，图中：a为料液比与酶解pH值之间交互作用响应面分析图；b为料液比与超声时间之间交互作用响应面分析图；c为超声时间与酶解pH值之间交互作用响应面分析图。具体实施方式实施例1：一种Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法，利用Minitab17软件，根据Plackett-Burman实验设计提取羊肚菌多糖的料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间、酶解温度，超声功率、超声温度，超声时间，在单因素实验的基础上，以羊肚菌多糖得率作为响应值，对料液比、酶用量、酶解时间、酶解pH值、超声时间5个影响因素进行评价，筛选出主效应因子，将主效应因子作为响应面设计的因素，建立响应值与各因素之间的数学模型，依据模型预测羊肚菌多糖的理论得率，然后确定羊肚菌多糖提取的最佳工艺参数，用超声波辅助提取羊肚菌多糖。材料与仪器：羊肚菌：购于山西省安泽县，野生菌；纤维素酶(酶活力3U/mg)，购于Sigma公司；葡萄糖、无水乙醇、苯酚、浓硫酸、柠檬酸、柠檬酸钠等均为分析纯。JS30-230型多功能搅拌机：浙江苏泊尔股份有限公司；AL204型电子分析天平：梅特勒-托利多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Plackett‑Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法，其特征在于：利用Minitab17 软件，根据Plackett‑Burman 实验设计提取羊肚菌多糖的料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间、酶解温度，超声功率、超声温度，超声时间，在单因素实验的基础上，以羊肚菌多糖得率作为响应值，对料液比、酶用量、酶解时间、酶解pH值、超声时间5个影响因素进行评价，筛选出主效应因子，将主效应因子作为响应面设计的因素，建立响应值与各因素之间的数学模型，依据模型预测羊肚菌多糖的理论得率，然后确定羊肚菌多糖提取的最佳工艺参数，用超声波辅助提取羊肚菌多糖。

【技术特征摘要】
1.一种Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法，其特征在于：利用Minitab17软件，根据Plackett-Burman实验设计提取羊肚菌多糖的料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间、酶解温度，超声功率、超声温度，超声时间，在单因素实验的基础上，以羊肚菌多糖得率作为响应值，对料液比、酶用量、酶解时间、酶解pH值、超声时间5个影响因素进行评价，筛选出主效应因子，将主效应因子作为响应面设计的因素，建立响应值与各因素之间的数学模型，依据模型预测羊肚菌多糖的理论得率，然后确定羊肚菌多糖提取的最佳工艺参数，用超声波辅助提取羊肚菌多糖。2.根据权利要求1所述的一种Plackett-Burman设计和响应面法联用优化提取羊肚菌多糖的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（1）原料处理：挑选羊肚菌子实体，清洗、干燥粉碎后过80目筛；（2）单因素实验：控制酶解温度为50℃、超声功率240W、超声温度50℃，以羊肚菌多糖得率为响应值，利用Minitab17软件，根据Plackett-Burman实验设计提取羊肚菌多糖的料液比、酶用量、酶解pH值、酶解时间和超声时间，分别考察料液比为1:10、1:15、1:20、1:25g/mL，酶用量为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0%，酶解pH为3.2、3.6、4.0、4.4、4.8，酶解时间为20、40、60、80、100min，超声时间为10、20、30、40、50min条件下对羊肚菌多糖提取效果的影响；（3）Plackett-Burman实验：在单因素实验的基础上，以羊肚菌多糖得率作为响应值，对5个影...

【专利技术属性】
技术研发人员：范三红，张锦华，任嘉兴，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14