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(huì)超，秦令祥

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

玫瑰花，也稱(chēng)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(guó)，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(jīng)，具有降血脂、抑菌、抗病毒、防衰老等功效，被稱(chēng)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(lǐng)域[10-11]。本文通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化玫瑰花多糖提取工藝，并對(duì)玫瑰花多糖口服液制備工藝進(jìn)行研究，為玫瑰花多糖的提取及應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玫瑰花（干）：市內(nèi)張仲景大藥房；苯酚、硫酸、葡萄糖、無(wú)水乙醇（均是分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JY92-ⅡN超聲波細(xì)胞粉碎儀：南京曉曉?xún)x器設(shè)備有限公司；ZA3AS分析天平：上海贊維衡器有限公司；RE-2000E旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：山東博科再生醫(yī)學(xué)有限公司；M400D臺(tái)式低速離心機(jī)：上海邁皋科學(xué)儀器有限公司；UV1800PC紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)：安徽寧懷儀器有限公司；DZF-6090真空干燥箱：濟(jì)南歐萊博技術(shù)有限公司；ZD-10L小型破壁粉碎機(jī)：廣州雷邁機(jī)械設(shè)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(jīng)破壁機(jī)粉碎，過(guò)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(shí)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(cè)定

采用苯酚-硫酸法測(cè)定玫瑰花多糖含量[12]。玫瑰花多糖得率的計(jì)算：

玫瑰花多糖得率=（提取的多糖質(zhì)量/提取的玫瑰花粉樣品質(zhì)量）×100%

1.5 玫瑰花多糖的提取試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.5.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

準(zhǔn)確稱(chēng)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(duì)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(shí)間30 min。分別設(shè)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(shí)間為10 min、20 min、30 min、40 min和50 min，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.5.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取表1列出的4個(gè)因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝。試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)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(diào)配均勻（甜味劑、酸味劑等）→定容→均質(zhì)→灌裝→殺菌→冷卻→成品。

1.6.2 操作要點(diǎn)

（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(diào)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(zhì)：料液在65 ℃，壓力40 MPa，均質(zhì)1次。（4）灌裝：在85 ℃時(shí)灌裝封口。

（5）殺菌：放入高壓殺菌釜，設(shè)定殺菌溫度121 ℃，時(shí)間20 min。

（6）冷卻、成品：殺菌好的口服液分段冷卻，檢驗(yàn)。

1.7 感官評(píng)價(jià)

為使制備的口服液品質(zhì)較好，分別挑選10名具有一定經(jīng)驗(yàn)和鑒別能力的人進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 玫瑰花多糖口服液感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

1.8 玫瑰花多糖口服液制備的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.8.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱(chēng)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(duì)感官評(píng)價(jià)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(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.8.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取表3所列的4個(gè)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(yàn)水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 正交試驗(yàn)因素水平表

1.9 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)平行進(jìn)行3次，結(jié)果為3次的平均值；試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Office進(jìn)行作圖；正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用正交設(shè)計(jì)助手ⅡV3.1專(zhuān)業(yè)版進(jìn)行。

2 結(jié)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?yàn)?，料液比較小時(shí)，隨溶劑量的增大，溶劑與物料濃度差加大，傳質(zhì)加快，玫瑰花多糖得率升高；當(dāng)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(huì)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(duì)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?yàn)?，增大超聲功率，空化作用加?qiáng)，加大了物料細(xì)胞破壁程度，玫瑰花多糖得率升高；過(guò)大的超聲功率可導(dǎo)致部分多糖結(jié)構(gòu)破壞。故取超聲波功率為500 W為佳。

圖2 超聲功率對(duì)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?yàn)?，多糖的溶解度超聲溫度升高而升高，得率升高。?dāng)溫度超過(guò)60 ℃后，再繼續(xù)升高溫度，多糖會(huì)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(duì)玫瑰花多糖得率的影響圖

2.1.4 超聲時(shí)間

由圖4可知，玫瑰花多糖得率隨著超聲時(shí)間的增加先升高后降低。這是因?yàn)?，增加超聲時(shí)間，多糖溶出增多，得率升高。當(dāng)超聲時(shí)間30 min時(shí)，多糖已完全溶出，得率最大，再延長(zhǎng)超聲時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致多糖部分破壞和降解，得率降低。故取超聲時(shí)間30 min為佳。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)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(yàn)結(jié)果

由表4、表5可知，4個(gè)因素的影響關(guān)系為：A＞D＞C＞B。料液比的影響達(dá)到了顯著水平，其他不顯著，通過(guò)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(shí)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(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)試驗(yàn)3次，玫瑰花多糖平均得率為2.11%。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果表

表5 方差分析結(jié)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(píng)分隨著玫瑰花多糖添加量的增加先增大后降低。當(dāng)添加玫瑰花多糖30%時(shí)，感官評(píng)分最高。添加量較低時(shí)，口感和質(zhì)地較差，添加量過(guò)大時(shí)，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(duì)感官評(píng)分的影響圖

2.2.2 白砂糖添加量

由圖6可知，感官評(píng)分隨著白砂糖添加量的增加先增大后降低。當(dāng)添加量為8%時(shí)，感官評(píng)分最高。白砂糖添加過(guò)高和過(guò)低均影響產(chǎn)品的口感。故取白砂糖添加量8%為佳。

圖6 白砂糖添加量對(duì)感官評(píng)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(píng)分隨著檸檬酸添加量增加先增大后降低。當(dāng)添加檸檬酸0.08%時(shí)，感官評(píng)分最高。添加量較小，味道偏甜，酸味不足；檸檬酸添加量過(guò)大時(shí)，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(duì)感官評(píng)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(píng)分隨著黃原膠添加量增加先增大后降低。當(dāng)添加黃原膠0.06%時(shí)，感官評(píng)分最高。黃原膠過(guò)低，產(chǎn)生分層；黃原膠過(guò)高，產(chǎn)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(duì)感官評(píng)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(yàn)結(jié)果

由表6、表7可知，4個(gè)因素的影響關(guān)系為A＞D＞C＞B。玫瑰花多糖添加量的影響達(dá)到了顯著水平，其他不顯著，通過(guò)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(yàn)證試驗(yàn)，平行3次，玫瑰花多糖口服液感官評(píng)分平均分為89分。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果表

表7 方差分析結(jié)果表

3 結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)采用超聲波輔助提取玫瑰花多糖及制備口服液，并對(duì)其工藝進(jìn)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(shí)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(píng)分為89分。本試驗(yàn)結(jié)論可為玫瑰花多糖的開(kāi)發(fā)、推廣及應(yīng)用提供一定的參考。