正交優(yōu)化超聲波輔助提取玫瑰花多糖的工藝及口服液制備研究

◎ 馬利平，劉會超，秦令祥

（1.河南科技學院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.漯河食品職業(yè)學院，河南 漯河 462300）

玫瑰花，也稱刺玫花，是薔薇目、薔薇科植物玫瑰的干燥花或花蕾[1]。玫瑰花起源于中國，在世界各地都有種植。中醫(yī)研究發(fā)現(xiàn)，玫瑰花甘溫、微苦，歸肝脾經，具有降血脂、抑菌、抗病毒、防衰老等功效，被稱為“花中皇后”[2-6]，是一種藥食同源的花卉。玫瑰花多糖是玫瑰中重要的生物活性成分，具有抗氧化、降血糖和抗衰老等作用[7-9]，廣泛用于食品、醫(yī)藥、制茶、保健品等領域[10-11]。本文通過正交試驗優(yōu)化玫瑰花多糖提取工藝，并對玫瑰花多糖口服液制備工藝進行研究，為玫瑰花多糖的提取及應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玫瑰花（干）：市內張仲景大藥房；苯酚、硫酸、葡萄糖、無水乙醇（均是分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

JY92-ⅡN超聲波細胞粉碎儀：南京曉曉儀器設備有限公司；ZA3AS分析天平：上海贊維衡器有限公司；RE-2000E旋轉蒸發(fā)器：山東博科再生醫(yī)學有限公司；M400D臺式低速離心機：上海邁皋科學儀器有限公司；UV1800PC紫外-可見分光光度計：安徽寧懷儀器有限公司；DZF-6090真空干燥箱：濟南歐萊博技術有限公司；ZD-10L小型破壁粉碎機：廣州雷邁機械設備有限公司。

1.3 超聲波輔助提取玫瑰花多糖

玫瑰花（60 ℃烘箱中干燥至恒重）→玫瑰花粉（經破壁機粉碎，過60目篩）→加一定比例的水、混勻→超聲波輔助提取（一定的超聲功率、超聲溫度、超聲時間）→提取液離心（5 000 r·min-1，10 min）→上清液減壓濃縮→乙醇溶液沉淀（加3倍體積95%乙醇）→靜置（4 ℃冰箱，靜置24 h）→離心（5 000 r·min-1，10 min）→真空干燥→即得玫瑰花粗多糖。

1.4 玫瑰花多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法測定玫瑰花多糖含量[12]。玫瑰花多糖得率的計算：

玫瑰花多糖得率=（提取的多糖質量/提取的玫瑰花粉樣品質量）×100%

1.5 玫瑰花多糖的提取試驗設計

1.5.1 單因素試驗設計

準確稱取5份10.0 g玫瑰花粉末，按照1.3的方法提取，研究不同因素對玫瑰花多糖得率的影響。固定條件為：料液比1∶30（g·mL-1），超聲波功率500 W，超聲溫度60 ℃，超聲時間30 min。分別設定料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40和1∶50（g·mL-1），超聲波功率為200 W、300 W、400 W、500 W和600 W，超聲溫度為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃，超聲時間為10 min、20 min、30 min、40 min和50 min，進行單因素試驗。

1.5.2 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，選取表1列出的4個因素，采用L9（34）正交試驗優(yōu)化提取工藝。試驗水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.6 玫瑰花多糖口服液的制備方法

1.6.1 工藝流程

玫瑰花多糖（一定含量）→調配均勻（甜味劑、酸味劑等）→定容→均質→灌裝→殺菌→冷卻→成品。

1.6.2 操作要點

（1）玫瑰花多糖：按照1.3方法制備得到玫瑰花多糖。

（2）混合調配：將玫瑰花多糖提取液、白砂糖、檸檬酸、黃原膠按一定比例添加。

（3）均質：料液在65 ℃，壓力40 MPa，均質1次。（4）灌裝：在85 ℃時灌裝封口。

（5）殺菌：放入高壓殺菌釜，設定殺菌溫度121 ℃，時間20 min。

（6）冷卻、成品：殺菌好的口服液分段冷卻，檢驗。

1.7 感官評價

為使制備的口服液品質較好，分別挑選10名具有一定經驗和鑒別能力的人進行感官評價，感官評價標準見表2。

表2 玫瑰花多糖口服液感官評價標準表

1.8 玫瑰花多糖口服液制備的試驗設計

1.8.1 單因素試驗設計

稱取5份20.0 g 玫瑰花多糖，按照1.6的方法制備玫瑰花多糖口服液，研究不同因素對感官評價的影響。固定條件是：玫瑰花多糖添加量30%，白砂糖添加量8%，檸檬酸添加量0.08%，黃原膠添加量0.06%。分別加入玫瑰花多糖（15%、20%、25%、30%和35%），白砂糖（2%、4%、6%、8%和10%），檸檬酸（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.10%），黃原膠（0.03%、0.04%、0.05%、0.06%和0.07%），進行單因素試驗。

1.8.2 正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，選取表3所列的4個因素，采用L9（34） 的正交優(yōu)化玫瑰花多糖口服液的制備工藝。試驗水平設計見表3。

表3 正交試驗因素水平表

1.9 數(shù)據(jù)處理

每組試驗平行進行3次，結果為3次的平均值；試驗數(shù)據(jù)采用Office進行作圖；正交試驗數(shù)據(jù)分析采用正交設計助手ⅡV3.1專業(yè)版進行。

2 結果與分析

2.1 玫瑰花多糖的提取工藝優(yōu)化

2.1.1 料液比

由圖1可知，玫瑰花多糖得率隨著溶劑量的增大呈逐漸升高，最后趨于平緩。這是因為，料液比較小時，隨溶劑量的增大，溶劑與物料濃度差加大，傳質加快，玫瑰花多糖得率升高；當溶劑的量增大到一定程度后，多糖已基本完全溶出，再繼續(xù)增大溶劑，得率也不會明顯增加，而趨于平緩。故取料液比為1∶30為佳。

圖1 料液比對玫瑰花多糖得率的影響圖

2.1.2 超聲功率

由圖2可知，玫瑰花多糖得率隨著超聲功率的增大而升高，并趨于穩(wěn)定。這是因為，增大超聲功率，空化作用加強，加大了物料細胞破壁程度，玫瑰花多糖得率升高；過大的超聲功率可導致部分多糖結構破壞。故取超聲波功率為500 W為佳。

圖2 超聲功率對玫瑰花多糖得率的影響圖

2.1.3 超聲溫度

由圖3可知，玫瑰花多糖得率隨著超聲溫度的升高先上升后略有下降。這是因為，多糖的溶解度超聲溫度升高而升高，得率升高。當溫度超過60 ℃后，再繼續(xù)升高溫度，多糖會部分發(fā)生水解，得率略有降低。故取超聲溫度60 ℃為佳。

圖3 超聲溫度對玫瑰花多糖得率的影響圖

2.1.4 超聲時間

由圖4可知，玫瑰花多糖得率隨著超聲時間的增加先升高后降低。這是因為，增加超聲時間，多糖溶出增多，得率升高。當超聲時間30 min時，多糖已完全溶出，得率最大，再延長超聲時間，會導致多糖部分破壞和降解，得率降低。故取超聲時間30 min為佳。

圖4 超聲時間對玫瑰花多糖得率的影響圖

2.1.5 玫瑰花多糖提取正交試驗結果

由表4、表5可知，4個因素的影響關系為：A＞D＞C＞B。料液比的影響達到了顯著水平，其他不顯著，通過k值的分析，最佳工藝參數(shù)為A2D2C3B2，即料液比1∶30（g·mL-1），超聲時間30 min，超聲溫度70 ℃，超聲波功率500 W，在此最優(yōu)條件下做驗證試驗，重復試驗3次，玫瑰花多糖平均得率為2.11%。

表4 正交試驗結果表

表5 方差分析結果表

（續(xù)表4）

2.2 玫瑰花多糖口服液的制備工藝優(yōu)化

2.2.1 玫瑰花多糖添加量

由圖5可知，感官評分隨著玫瑰花多糖添加量的增加先增大后降低。當添加玫瑰花多糖30%時，感官評分最高。添加量較低時，口感和質地較差，添加量過大時，玫瑰味太重，影響口感和滋味。故取玫瑰花多糖添加量30%為佳。

圖5 玫瑰花多糖添加量對感官評分的影響圖

2.2.2 白砂糖添加量

由圖6可知，感官評分隨著白砂糖添加量的增加先增大后降低。當添加量為8%時，感官評分最高。白砂糖添加過高和過低均影響產品的口感。故取白砂糖添加量8%為佳。

圖6 白砂糖添加量對感官評分的影響圖

白砂糖添加量/%

2.2.3 檸檬酸添加量

由圖7可知，感官評分隨著檸檬酸添加量增加先增大后降低。當添加檸檬酸0.08%時，感官評分最高。添加量較小，味道偏甜，酸味不足；檸檬酸添加量過大時，口感偏酸。故取檸檬酸添加量0.08%為佳。

圖7 檸檬酸添加量對感官評分的影響圖

檸檬酸添加量/%

2.2.4 黃原膠添加量

由圖8可知，感官評分隨著黃原膠添加量增加先增大后降低。當添加黃原膠0.06%時，感官評分最高。黃原膠過低，產生分層；黃原膠過高，產品黏度太大，口感發(fā)黏。故取黃原膠添加量0.06%為佳。

圖8 果膠添加量對感官評分的影響圖

2.2.5 玫瑰花多糖口服液制備配方優(yōu)化試驗結果

由表6、表7可知，4個因素的影響關系為A＞D＞C＞B。玫瑰花多糖添加量的影響達到了顯著水平，其他不顯著，通過k值的分析，最佳工藝參數(shù)為A2D2C1B3，即玫瑰花多糖添加量30%，黃原膠添加量0.06%，檸檬酸添加量0.06%，白砂糖添加量10%。在此最佳條件下作驗證試驗，平行3次，玫瑰花多糖口服液感官評分平均分為89分。

表6 正交試驗結果表

表7 方差分析結果表

3 結語

本試驗采用超聲波輔助提取玫瑰花多糖及制備口服液，并對其工藝進行優(yōu)化。得到超聲波輔助提取的最佳工藝參數(shù)為：料液比1∶30（g·mL-1），超聲時間30 min，超聲溫度70 ℃，超聲波功率500 W，在此條件下玫瑰花得率為2.11%。玫瑰花多糖口服液最佳工藝參數(shù)為：玫瑰花多糖添加量30%，黃原膠添加量0.06%，檸檬酸添加量0.06%，白砂糖添加量10%。該條件下玫瑰花多糖口服液感官評分為89分。本試驗結論可為玫瑰花多糖的開發(fā)、推廣及應用提供一定的參考。