響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合酶提取蘆薈多糖工藝及其抗氧化活性分析

李亞輝，馬艷弘,*，黃開紅，趙延存，張宏志，王光祠

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014；2.徐州華瑞蘆薈制品有限公司，江蘇 徐州 221700）

響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合酶提取蘆薈多糖工藝及其抗氧化活性分析

李亞輝1，馬艷弘1,*，黃開紅1，趙延存1，張宏志1，王光祠2

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014；2.徐州華瑞蘆薈制品有限公司，江蘇 徐州 221700）

研究復(fù)合酶提取蘆薈多糖的工藝，并測(cè)定其抗氧化性。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合酶提取蘆薈多糖的條件進(jìn)行了優(yōu)化，通過測(cè)定蘆薈多糖的總抗氧化能力、DPPH自由基和羥自由基清除能力研究其抗氧化性。結(jié)果顯示，當(dāng)料液比1∶30（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶3、pH 4.5時(shí)，優(yōu)化最佳提取條件為加酶量0.3%、酶解溫度48 ℃、酶解時(shí)間40 min，此條件下蘆薈多糖的提取率為5.65%，和超聲波輔助法相比提取率提高了4.2%。蘆薈多糖具有較好的抗氧化性，隨著質(zhì)量濃度的增加，其總抗氧化能力、DPPH自由基和羥自由基清除能力逐漸增強(qiáng)，在25 mg/mL時(shí)其DPPH自由基和羥自由基清除率分別達(dá)到75%和90%。復(fù)合酶法是一種新的、有效的蘆薈多糖提取方法；蘆薈多糖具有較好的抗氧化性。

復(fù)合酶法；蘆薈多糖；響應(yīng)面法；抗氧化性

蘆薈為百合科蘆薈屬多年生常綠肉質(zhì)草本植物，分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，目前已有品種600多種，是廣泛應(yīng)用的天然藥用植物，其中庫(kù)拉索蘆薈、木立蘆薈和中華蘆薈等具有重要的食用價(jià)值和藥用價(jià)值[1]。蘆薈的化學(xué)成分較為復(fù)雜，主要包含蒽醌類物質(zhì)、多糖類物質(zhì)、氨基酸、有機(jī)酸、維生素、礦物質(zhì)及微量元素等[2]。其中蘆薈多糖是蘆薈凝膠中的主要生物活性物質(zhì)，具有免疫調(diào)節(jié)、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化、防衰老、防治艾滋病、防止糖尿病、提高免疫力等多種功效[3-8]。

蘆薈中多糖是一種混合多糖，其含量、種

類、組成和結(jié)構(gòu)具有較大差異，相對(duì)分子質(zhì)量約在12 000～7 000 000之間[9-10]。這些多糖主要由葡萄糖、半乳糖、甘露糖和阿拉伯糖等通過β-1-4糖苷鍵連接而成，大多數(shù)蘆薈多糖中都含有乙?；母事短墙Y(jié)構(gòu)[9]。目前，關(guān)于蘆薈多糖的提取方法國(guó)內(nèi)外已有較多報(bào)道，主要有熱水浸提法、微波輔助法、超聲波輔助法[11-15]，超臨界流體萃取法報(bào)道較少，但用酶法提取蘆薈多糖尚未有報(bào)道。植物細(xì)胞壁中含有果膠和纖維素，果膠酶和纖維素酶可破壞植物細(xì)胞壁，提高細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性，加速細(xì)胞內(nèi)溶物的溶出[16-21]。果膠酶和纖維素酶作用條件溫和且容易控制，采用兩者輔助提取植物細(xì)胞內(nèi)有效成分會(huì)具有較好效果[22-24]。蘆薈作為一種保健食品，目前對(duì)其多糖的功能性研究主要側(cè)重于抗腫瘤、抗病毒、提高免疫力等方面，而對(duì)其抗氧化方面的報(bào)道還較少。因此，本研究利用果膠酶和纖維素酶提取蘆薈多糖，通過響應(yīng)面分析得到最佳提取工藝條件，并對(duì)其抗氧化性進(jìn)行了初步研究。這對(duì)蘆薈多糖的提取、加工、利用及功能性研究具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

庫(kù)拉索蘆薈由徐州華瑞蘆薈制品有限公司提供。

羥自由基清除能力試劑盒 南京建成生物工程研究所；果膠酶 上海杰兔工貿(mào)有限公司；纖維素酶 無(wú)錫明輝國(guó)際貿(mào)易有限公司化工分公司；其他試劑均為市售分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-3802H紫外-可見分光光度儀 上海尤尼柯儀器有限公司；R-120型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 瑞士Büchi公司；LG10-2.4A高速離心機(jī) 北京醫(yī)用離心機(jī)廠；DHG-9070電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蘆薈前處理

取新鮮蘆薈葉洗凈去刺，切成5 mm薄片，用鼓風(fēng)干燥箱50 ℃烘干。將烘干的蘆薈葉放入粉碎機(jī)粉碎，制成蘆薈粉，置于棕色瓶?jī)?nèi)密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 蘆薈多糖的提取

1.3.2.1 復(fù)合酶法提取

將蘆薈干粉按一定料液比加入到蒸餾水中，復(fù)水30 min，調(diào)節(jié)其pH值，加入一定量按一定比例混合的果膠酶和纖維素酶復(fù)合酶，在一定溫度條件下水浴提取一定時(shí)間。將提取液真空抽濾，取濾液并真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至體積約10 mL，然后加入5 倍體積的無(wú)水乙醇，混合均勻，置于4 ℃冰箱靜置12 h，再將其在3 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，沉淀即為粗多糖。

1.3.2.2 超聲波輔助提取

將蘆薈干粉按料液比1∶30（g/mL）加入到蒸餾水中，復(fù)水30 min，然后在70 ℃條件下利用超聲波（超聲功率600 W、超聲時(shí)間15 min）輔助進(jìn)行提取，提取液按照1.3.2.1節(jié)中方法處理得粗多糖。

1.3.3 蘆薈多糖提取率的測(cè)定

以葡萄糖溶液為標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線所得回歸方程為：C=0.997A-0.000 7，R2=0.998 5，式中：C為葡萄糖質(zhì)量濃度/（mg/mL）；A為吸光度。

采用苯酚-硫酸法測(cè)定多糖含量，通過測(cè)定樣品的吸光度，帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線，可得多糖質(zhì)量濃度，并計(jì)算多糖提取率。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

按照1.3.2.1節(jié)所述復(fù)合酶法，分別研究了料液比、果膠酶與纖維素酶配比、pH值、加酶量、酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)蘆薈多糖提取率的影響。

1.3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，選擇料液比1∶30（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶3、pH 4.5，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以加酶量、酶解溫度和酶解時(shí)間3 個(gè)因素為自變量，進(jìn)行響應(yīng)面分析，分別記為X1、X2、X3，并以-1、0、1分別代表自變量的低、中、高3 個(gè)水平，按方程xi=（Xi-X0）/X對(duì)自變量進(jìn)行編碼，其中xi為自變量編碼值，Xi為自變量真實(shí)值，X0為試驗(yàn)中心點(diǎn)處自變量真實(shí)值，X為自變量變化步長(zhǎng)，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 1 Factors and levels used in response surface methodology

1.3.6 蘆薈多糖的抗氧化性分析

1.3.6.1 總抗氧化能力測(cè)定

采用FRAP法[25]。取1 mL不同質(zhì)量濃度的蘆薈多糖水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空白組用水代替，對(duì)照組用同等質(zhì)量濃度的VC代替，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。以1.0 mmol/L FeSO4溶液為標(biāo)準(zhǔn)，樣品抗氧化活性以達(dá)到同樣吸光度所需FeSO4的濃度（μmol/L）表示，定義為FRAP值。

1.3.6.2 DPPH自由基清除能力測(cè)定

參考Atoui等的測(cè)定方法[26]。取1 mL不同質(zhì)量濃度的蘆薈多糖水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空白組用水代替樣品，對(duì)照組用同等質(zhì)量濃度的VC代替，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

式中：A1為樣品組的吸光度，A0為對(duì)照組的吸光度。

1.3.6.3 羥自由基清除能力測(cè)定

采用2-脫氧核糖法[27]。取500 μL不同質(zhì)量濃度的蘆薈多糖水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空白組用水代替樣品，對(duì)照組用同等質(zhì)量濃度的VC代替，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

式中：A1為樣品組的吸光度，A0為空白組的吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 18.0和Design-Expert V8.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合酶法提取蘆薈多糖的單因素試驗(yàn)

2.1.1 料液比對(duì)多糖提取率的影響

在果膠酶與纖維素酶配比1∶2、pH 5.0、加酶量0.2%條件下，40 ℃酶解30 min，料液比對(duì)多糖提取率的影響如圖1所示。隨著提取液用量的增加多糖提取率逐漸升高，但料液比在1∶30之后提取率增加幅度明顯減小，因此選擇1∶30為最佳料液比。

圖1 料液比對(duì)多糖提取率的影響Fig.1 Effect of solid-to-liquid ratio on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.1.2 果膠酶與纖維素酶配比對(duì)多糖提取率的影響

在料液比1∶2 0（g/mL）、pH 5.0、加酶量0.2%條件下，40 ℃酶解30 min，果膠酶與纖維素酶配比對(duì)多糖提取率的影響如圖2所示。隨著纖維素酶含量的增多，多糖提取率逐漸升高，可能是因?yàn)樘J薈細(xì)胞壁中纖維素含量較高，提高纖維素酶量可以使細(xì)胞壁破裂更快更徹底，從而使多糖溶出更多。當(dāng)果膠酶與纖維素酶比例小于1∶3時(shí)，多糖提取率增加幅度明顯減小，因此選擇1∶3為果膠酶與纖維素酶的最佳配比。

圖2 果膠酶與纖維素酶配比對(duì)多糖提取率的影響Fig.2 Effect of pectinase/cellulase ratio on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.1.3 pH值對(duì)多糖提取率的影響

在料液比1∶20（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶2、加酶量0.2%條件下，40 ℃酶解30 min，pH值對(duì)多糖提取率的影響如圖3所示。當(dāng)反應(yīng)液pH值小于4.5時(shí)，多糖提取率隨著pH值的升高逐漸升高，當(dāng)pH值大于4.5時(shí)，提取率隨著pH值的升高逐漸降低，pH 4.5可能是果膠酶和纖維素酶這兩種酶酶解蘆薈細(xì)胞壁的最佳pH值，在此條件下蘆薈細(xì)胞壁破裂較快，從而使較多多糖溶出，因此選擇pH 4.5為提取液最佳pH值。

圖3 反應(yīng)液pH值對(duì)多糖提取率的影響Fig.3 Effect of hydrolysis pH on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.1.4 加酶量對(duì)多糖提取率的影響

在料液比為1∶20（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶2、pH 5.0條件下，40 ℃酶解30 min，復(fù)合酶添加量對(duì)多糖提取率的影響如圖4所示。隨著加酶量的增大，多糖提取率逐漸增大，但當(dāng)加酶量大于0.3%時(shí)提取率增加幅度明顯減小，考慮到實(shí)際生產(chǎn)中成本問題，選擇復(fù)合酶最佳添加量為0.3%。

圖4 復(fù)合酶添加量對(duì)多糖提取率的影響Fig.4 Effect of total enzyme dosage on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.1.5 酶解溫度對(duì)多糖提取率的影響

在料液比1∶20（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶2、pH 5.0、酶解30 min條件下，酶解溫度對(duì)多糖提取率的影響如圖5所示。在50 ℃時(shí)提取率最高，此溫度可能是果膠酶與纖維素酶在提取條件下的最適溫度，因此選為最佳提取溫度；60 ℃時(shí)提取率降低可能是因?yàn)槊傅幕盍ο陆翟斐傻模?0 ℃時(shí)提取率升高可能是因?yàn)楫?dāng)酶失活后高溫可增加多糖的溶出造成的。

圖5 酶解溫度對(duì)多糖提取率的影響Fig.5 Effect of hydrolysis temperature on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.1.6 酶解時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

在料液比1∶20（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶2、pH 5.0、酶解溫度40 ℃條件下，酶解時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響如圖6所示。隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，多糖提取率逐漸增大，但當(dāng)酶解時(shí)間大于60 min時(shí)提取率增加的幅度明顯減小，所以選擇最佳酶解時(shí)間為60 min。 2.2 復(fù)合酶法提取蘆薈多糖的響應(yīng)面優(yōu)化

圖6 酶解時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響Fig.6 Effect of hydrolysis time on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.2.1 回歸模型的建立及其顯著性檢驗(yàn)

復(fù)合酶法提取蘆薈多糖的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及其預(yù)測(cè)值如表2所示（實(shí)測(cè)值為3 次平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值）。對(duì)表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得蘆薈多糖提取率對(duì)自變量復(fù)合加酶量、酶解溫度、酶解時(shí)間的二次多項(xiàng)回歸模擬方程如下：

式中：x1、x2、x3分別為加酶量、酶解溫度和酶解時(shí)間的編碼值。利用該方程所得預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值較為接近。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Experimental design and results for response surface methodology

所得回歸模擬方程的方差分析如表3所示。酶解溫度（x2）對(duì)多糖提取率影響顯著（P≤0.05），加酶量二次項(xiàng)（x12）和酶解溫度二次項(xiàng)（x22）對(duì)多糖提取率影響極顯著（P≤0.01）。所得模型極顯著（P≤0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.650 3），且表1中試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值較接近，說(shuō)明該回歸模型合理，可很好解釋響應(yīng)值。

表3 回歸模型方差分析Table 3 ANOVA for the response surface model

2.2.2 響應(yīng)面分析及優(yōu)化

回歸方程響應(yīng)面如圖7～9所示，任何兩個(gè)交互因素的響應(yīng)面都存在最高點(diǎn)，加酶量和酶解溫度對(duì)多糖提取率的影響較大，而酶解時(shí)間對(duì)提取率的影響較小。通過軟件（Design-Expert V8.0）分析得到最佳多糖提取條件為加酶量0.29%、酶解溫度48.18 ℃、酶解時(shí)間40 min，在此條件下蘆薈多糖提取率的預(yù)測(cè)值為5.87%。為了驗(yàn)

證該響應(yīng)面結(jié)果的可行性，對(duì)所得最佳條件進(jìn)行了優(yōu)化和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在加酶量、酶解溫度和酶解時(shí)間分別為0.3%、48 ℃和40 min條件下進(jìn)行5 次實(shí)驗(yàn)，所得蘆薈多糖提取率平均值為5.65%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.105%，說(shuō)明該條件下試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定；與預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差為3.75%，說(shuō)明該響應(yīng)面結(jié)果可靠。

圖7 加酶量和酶解溫度對(duì)多糖提取率影響的響應(yīng)面圖Fig.7 Response surface model plot showing the effect of total enzyme amount and temperature on the extraction yield of aloe polysaccharides

圖8 加酶量和酶解時(shí)間對(duì)多糖提取率影響的響應(yīng)面圖Fig.8 Response surface plot showing the effect of total enzyme amount and hydrolysis time on the extraction yield of aloe polysaccharides

圖9 酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)多糖提取率影響的響應(yīng)面圖Fig.9 Response surface model plot showing the effect of hydrolysis temperature and time on the extraction yield of aloe polysaccharides

2.3 復(fù)合酶法與超聲波輔助法的比較

利用超聲波輔助法提取蘆薈多糖的提取率為5.42%，響應(yīng)面優(yōu)化的復(fù)合酶法提取率為5.65%，復(fù)合酶法的提取率比超聲波輔助法提高了4.2%。超聲波輔助法是目前提取蘆薈多糖常用并且效率較高的方法，復(fù)合酶法不僅可以達(dá)到較高的提取率，而且和超聲波輔助法相比還具有反應(yīng)條件溫和、溫度低、耗能少、對(duì)設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合酶法具有較好的蘆薈多糖提取效果，可能是因?yàn)楣z酶和纖維素酶在短時(shí)間內(nèi)快速降解了蘆薈細(xì)胞壁中的果膠和纖維素，從而破壞了其細(xì)胞壁，提高了細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性，加速了細(xì)胞內(nèi)部多糖的溶出[16-22]。

2.4 蘆薈多糖的抗氧化性分析

圖10 蘆薈多糖的總抗氧化能力Fig.10 Total antioxidant power of aloe polysaccharides

蘆薈多糖的總抗氧化能力測(cè)定結(jié)果如圖10所示，隨著蘆薈多糖質(zhì)量濃度的增加其總抗氧化能力逐漸增強(qiáng)，當(dāng)質(zhì)量濃度為25 mg/mL時(shí)其總抗氧化能力達(dá)到約130 μmol/L。與同質(zhì)量濃度的VC相比蘆薈多糖的總抗氧化能力略小，說(shuō)明所提取蘆薈多糖具有一定的總抗氧化能力。

圖11 蘆薈多糖的DPPH自由基清除能力Fig.11 DPPH radical scavenging capacity of aloe polysaccharides

蘆薈多糖的DPPH自由基清除能力測(cè)定結(jié)果如圖11所示，當(dāng)蘆薈多糖質(zhì)量濃度在0～15 mg/mL時(shí)，隨著質(zhì)量濃度的增加其DPPH自由基清除能力增加較快；在15～25 mg/mL時(shí)，其DPPH自由基清除能力增加較慢；在25 mg/mL時(shí)其清除率達(dá)到75%。和VC相比，蘆薈多糖的DPPH自由基清除率略大于同質(zhì)量濃度的VC，說(shuō)明所提取蘆薈多糖具有較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力。

蘆薈多糖的羥自由基清除能力測(cè)定結(jié)果如圖12所示，與其DPPH自由基清除能力測(cè)定結(jié)果相似，在0～15 mg/mL時(shí)，其羥自由基清除能力增加較快，在

15～25 mg/mL時(shí)，其清除能力增加較慢；在25 mg/mL時(shí)其羥自由基清除率約為90%；其羥自由基清除率略大于同質(zhì)量濃度的VC，說(shuō)明所得提取蘆薈多糖具有較強(qiáng)的羥自由基清除能力。蘆薈多糖對(duì)羥自由基清除能力在其他文獻(xiàn)中也有報(bào)道[28]。

圖12 蘆薈多糖的羥自由基清除能力Fig.12 Hydroxyl radical scavenging capacity of aloe polysaccharides

由以上所述可以得到蘆薈多糖具有一定的抗氧化性，這些結(jié)果和已有報(bào)道[28-29]（蘆薈多糖具有抗氧化性）一致。蘆薈多糖是由葡萄糖、半乳糖、甘露糖和阿拉伯糖等糖基由1-4糖苷鍵連接而成的一種混合多糖，其種類、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有較大差異。到底是哪一種多糖、多糖的什么結(jié)構(gòu)使其具有抗氧化性目前還不清楚。在對(duì)蘆薈多糖提取的基礎(chǔ)上，還需對(duì)其進(jìn)行分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定和進(jìn)一步的功能研究，相關(guān)實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。

3 結(jié) 論

本研究在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合酶提取蘆薈多糖的條件進(jìn)行了優(yōu)化，并建立了合理可靠的二次多項(xiàng)模型。當(dāng)料液比1∶30（g/mL）、果膠酶與纖維素酶配比1∶3、pH 4.5時(shí)，優(yōu)化的最佳復(fù)合酶法提取條件為加酶量0.3%、酶解溫度48 ℃、酶解時(shí)間40 min。在此條件下蘆薈多糖的提取率為5.65%，和超聲波輔助法相比，提取率提高了4.2%。對(duì)所提取蘆薈多糖的抗氧化實(shí)驗(yàn)顯示，隨著質(zhì)量濃度的增加，其總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力和羥自由基清除能力逐漸增強(qiáng)，在25 mg/mL時(shí)其DPPH自由基清除率和羥自由基清除率分別達(dá)到75%和90%。酶法提取蘆薈多糖用時(shí)短、效率高、條件溫和且干凈環(huán)保，為蘆薈多糖的提取提供了一種新的、更有效的方法。

[1] 黨秀麗, 劉雪英, 王慶偉, 等. 蘆薈多糖的分離純化及其相對(duì)分子質(zhì)量和含量測(cè)定[J]. 醫(yī)藥導(dǎo)報(bào), 2012, 31(1): 67-70.

[2] 黃鳳蘭, 高鴻蒙, 李娜娜, 等. 蘆薈的研究進(jìn)展[J]. 內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2012, 27(5): 553-556.

[3] WANG Zaojing, LUO Dianhui. Antioxidant activities of different fraction of polysaccharide purified from Gynostemma pentaphyllum Makino[J]. Carbohydrate Polymers, 2007, 68(1): 54-58.

[4] BHAT G, KUDVA P, DODWAD V. Aloe vera: natures soothing healer to periodontal disease[J]. Journal of Indian Society Periodontology, 2011, 15(3): 205-209.

[5] MIDRED A D, CHRISTOPHER R, PATEL S, et al. Aloe-emodin modulates PKC isozymes, inhibits proliferation, and induces apoptosis in U-373MG glioma cells[J]. International Immunopharmacology, 2004, 4(14): 1775-1784.

[6] JIA Yimei, ZHAO Guodong. JIA Jicheng. Preliminary evaluation the effects of Aloe Miller and Aloe arboresers Miller on word healing[J]. Journal of Ethnophar-macology, 2008, 120(2): 181-189.

[7] MARIITA R M, ORODHO I A, OKEMO P O, et al. Methanolic extracts of Aloe secundiflora Engl. inhibits in vitro growth of tuberculosis and diarrhea-causing bacteria[J]. Pharmacognosy Research, 2011, 3(2): 95-99.

[8] WU Junhua, XU Chen, SHAN C Y, et al. Antioxidant properties and PC12 cell protective erects of APS-1, a polysaccharide from Aloe vera var. chinensis[J]. Chinensis Life Sciences, 2006, 78(6): 622-630.

[9] 孔祥榮, 王宗偉. 蘆薈多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物活性[J]. 國(guó)外醫(yī)藥: 植物藥分冊(cè), 2003, 18(1): 7-12.

[10] 趙華, 趙進(jìn), 何聰芬, 等. 轉(zhuǎn)基因庫(kù)拉索蘆薈多糖的分離純化與結(jié)構(gòu)表征[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(15): 17-20.

[11] 何思微, 何鳳林, 趙立超, 等. 庫(kù)拉索蘆薈中蘆薈多糖提取方法比較[J].食品研究與開發(fā), 2012, 33(2): 32-35.

[12] 安勝欣, 王紀(jì)紀(jì), 唐小瓊, 等. 微波輔助提取蘆薈多糖的研究[J]. 安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2012, 32(3): 37-40.

[13] 韓秋菊, 王美珠. 木立蘆薈多糖提取工藝研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 45(5): 103-104; 107.

[14] 韓秋菊, 盧生有. 微波法提取木立蘆薈多糖的工藝研究[J]. 化學(xué)與生物工程, 2013, 30(5): 65-66; 71.

[15] 劉曉鵬, 姜寧, 向東山, 等. 庫(kù)拉索蘆薈多糖超聲輔助提取工藝的研究[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(10): 286-289.

[16] CHANDINIA S K, JAGANMOHAN R L, GOWTHAMAN M K, et al. Enzymatic treatment to improve the quality of black tea extracts[J]. Food Chemistry, 2011, 127(3): 1039-1045.

[17] 袁春龍, 張金. 纖維素酶和果膠酶對(duì)番茄紅素提取的影響[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(13): 100-104.

[18] 王璐, 胡仁和, 沈敏, 等. 纖維素酶和果膠酶共固定化研究[J]. 廣東化工, 2013, 40(13): 79-80; 65.

[19] 裴海閏, 曹學(xué)麗, 徐春明. 響應(yīng)面法優(yōu)化纖維素酶提取蘋果渣多酚類物質(zhì)[J]. 北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009, 24(3): 50-54.

[20] 韓立宏, 馬濤. 超聲波輔助纖維素酶-堿液提取大棗皮紅色素工藝的響應(yīng)面優(yōu)化研究[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(7): 221-225.

[21] 高文秀, 趙文卓, 李平平. 果膠酶酶解法輔助超聲波法提取山楂中總黃酮的初步工藝優(yōu)化[J]. 吉林化工學(xué)院院報(bào), 2013, 30(7): 29-32.

[22] DEEPA D, YOGENDER P K, RAMESH C K. Optimization of cellulose production by a brown rot fungus Fomitopsis sp. RCK2010 under solid state fermentation[J]. Bioresource Technology, 2011, 102: 6065-6072.

[23] 趙光遠(yuǎn), 常楊. 復(fù)合酶法生產(chǎn)紅棗澄清汁工藝研究[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2013, 28(3): 5-8.

[24] 余森艷, 劉海松, 張文碩. 復(fù)合酶法提取草莓汁的工藝優(yōu)化[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2013(7): 43-45.

[25] BENZIE I F, STRAIN J J. The ferric reducing ability of plasma as a measure of “antioxidant power”: the FRAP assay[J]. Analytic Biochemistry, 1996, 239: 70-76.

[26] ATOUI A K, MANSOURI A, BOSKOU G, et al. Tea and herbal infusions: their antioxidant activity and phenolic profile[J]. Food Chemistry, 2005, 89(1): 27-36.

[27] 曹煒, 盧珂, 陳衛(wèi)軍, 等. 不同種類蜂蜜抗氧化活性的研究[J]. 食品科學(xué), 2005, 26(8): 352-357.

[28] 相炎紅, 牛帥, 鄭波, 等. 蘆薈多糖的提取及其抗氧化性研究[J]. 中國(guó)食品工業(yè), 2010(12): 74-75.

[29] 吳廣楓, 湯堅(jiān). 蘆薈多糖的純化與體外抗氧化活性的研究[J]. 食品科學(xué), 2002, 23(9): 129-132.

Optimization of Enzymatic Hydrolysis Conditions for the Extraction of Aloe Polysaccharides Using Response Surface Methodology and Assessment of Their Antioxidant Activity

LI Ya-hui1, MA Yan-hong1,*, HUANG Kai-hong1, ZHAO Yan-cun1, ZHANG Hong-zhi1, WANG Guang-ci2
(1. Institute of Farm Product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 2. Xuzhou Huarui Aloe Products Co. Ltd., Xuzhou 221700, China)

The present study focused on the extraction of aloe polysaccharides by enzymatic hydrolysis using pectinase and cellulase together, and the antioxidant activity of aloe polysaccharides was also evaluated. The extraction conditions were optimized using response surface methodology on the basis of single factor experiments, and the antioxidant activity was assessed by measuring total antioxidant capacity, DPPH and hydroxyl radical scavenging capacity. Results showed that the optimum extraction process was found to be extraction at 48 ℃ with a total enzyme dosage of 0.3% under the pre-established conditions: solid-to-liquid ratio, 1:30 (g/mL); ratio of pectinase to cellulase, 1:3; and hydrolysis pH, 4.5. The yield of aloe polysaccharides under the optimized conditions was 5.65%, an increase of 4.2% over that obtained with ultrasonic-assisted extraction. The aloe polysaccharides obtained possessed potent antioxidant activity, showing a positive concentrationeffect relationship for total antioxidant capacity, and DPPH and hydroxyl radical scavenging capacity. The concentration 25 mg/mL scavenged 75% of DPPH free radical and 90% of hydroxyl free radical. To conclude, multienzymatic hydrolysis can provide a new effective method for the extraction of aloe polysaccharides with good antioxidant activity.

multienzymatic hydrolysis; aloe polysaccharide; response surface methodology; antioxidant activity

S567.2

A

1002-6630（2014）18-0063-06

10.7506/spkx1002-6630-201418012

2014-01-06

江蘇省蘇北科技發(fā)展計(jì)劃—科技型企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（BC2012408）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目（CX（12）1005）

李亞輝（1985—），男，助理研究員，博士，研究方向?yàn)槭称钒l(fā)酵與生物技術(shù)。E-mail：liqianhao217@126.com

*通信作者：馬艷弘（1972—），女，副研究員，博士，研究方向?yàn)槭称饭δ芤蜃娱_發(fā)利用。E-mail：ma_yhhyy@126.com