通過29組關於多糖提取率的超声粗毛響應麵實驗得到的二次多元回歸模型為:
Y=+84.74+1.55A-1.05B+1.43C+4.63D-0.87AB0.065AC-1.00AD+1.84BC+5.31BD+0.77CD-4.44A2-6.34B2-1.35C2-7.98D2
對該回歸方程的分析見表3。由表3可知,微波模型的协同纤孔F=37.59,P<0.0001,制备作用表明該模型達到極顯著水平,菌多降脂究且失擬項P=0.1394>0.05,糖及体外表明該模型擬合良好,超声粗毛具有統計學意義,微波該模型離散係數CV=1.87%,协同纤孔RPred2=0.8630,制备作用RAdj2=0.9482。菌多降脂究在合理範圍內,糖及体外AdeqPrecision=24.653,超声粗毛表明可以用來預測超聲微波協同萃取IHP的微波提取率。模型中A、协同纤孔C、D、BD、A2、B2、D2對IHP提取率的影響極顯著(P<0.01),B、BC和C2影響顯著(P<0.05),而交互項AB、AC、AD和CD影響不顯著,表明各因素對提取率的影響並不是簡單的線性關係。從一次項來看,根據方差分析中的F值可判斷各個因素對提取率的影響大小為D>A>C>B,即料液比>超聲時間>微波功率>微波時間。
根據所建立的二次回歸模型,使用Design-Expert8.06進行參數優化分析,得到超聲波微波協同提取IHP的最佳工藝條件為:超聲時間51.45min,微波時間50s,微波功率523.89W,料液比1:33.21g:mL,在此條件下多糖的提取率可達85.92%。對軟件得到的最佳工藝參數進行調整:超聲時間51min,微波時間50s,微波功率500W,料液比1:33g:mL,在此條件下進行三次平行實驗,測得IHP的提取率平均為85.61%±1.32%,與模型的預測值較為接近,表明該回歸方程可以很好地反映IHP的提取率。
優化後的超聲微波協同提取法與熱水浸提法、超聲輔助法對粗毛纖孔菌多糖的提取率對比,結果如圖6所示。
由圖6可知,三種提取方法中,超聲微波輔助法提取率最高,為85.05%,其次是超聲輔助法68.11%,提取率最低的是熱水浸提法62.36%,超聲波微波輔助提取法相對於超聲波輔助法,提取率增加24.87%,相對於熱水提取法,提取率增加36.38%。超聲輔助法可以明顯提高IHP的提取率,這主要是由於超聲波的機械效應和空化效應能有效的破碎粗毛纖孔菌的細胞壁,使得多糖快速溶出,從而提高IHP的提取率。超聲微波輔助法提取率明顯高於超聲輔助提取法,可能是由於超聲波和微波協同作用,對粗毛纖孔菌細胞的破碎作用增加,使多糖的溶出率提高,且超聲微波協同作用可以使微波的傳熱均勻,彌補超聲波產熱不足的問題,從而提高IHP的提取率。實驗結果表明,超聲微波輔助提取法可以明顯提高IHP的提取率。
由圖7可知,三種不同方法提取的IHP對甘氨膽酸鈉均有一定的結合能力,且隨著質量濃度的增加,結合率也逐漸升高,呈質量濃度依賴性。但是三種方法提取的IHP在相同質量濃度的條件下對甘氨膽酸鈉的結合能力存在顯著差異(P<0.05),可以看出超聲微波輔助提取的IHP的結合率明顯高於其他兩種方式提取的多糖。當質量濃度為20mg/mL時,三種方式提取IHP對甘氨膽酸鈉的結合率均達到最大值,分別是30.93%、27.32%和23.16%,其中超聲微波輔助法IHP結合率最高,其次是超聲輔助提取,熱水浸提得到的多糖結合率最低。說明超聲微波輔助法提取的IHP與甘氨膽酸鈉結合能力強,推測超聲微波輔助法提取的IHP降血脂效果更好。
由圖8可知,三種不同方式提取的IHP均能結合牛磺膽酸鈉,牛磺膽酸鈉的結合率隨IHP的質量濃度的增加而增加,呈一定的劑量-效應關係。從圖中可以看出,超聲微波輔助提取IHP對牛磺膽酸鈉的結合率高於其他兩種提取方式,三種方式提取多糖質量濃度為20mg/mL時,對牛磺膽酸鈉的結合率達到最高,分別是超聲微波輔助提取32.13%、超聲波輔助28.05%、熱水浸提24.82%。
三種提取方式製備的粗毛纖孔菌多糖對兩種膽酸鹽的結合能力顯示,超聲波微波輔助提取的多糖對牛磺膽酸鈉和甘氨膽酸鈉的結合率均高於其餘兩種方式,其次是超聲波輔助提取,而熱水浸提的粗毛纖孔菌多糖對兩種膽酸鹽的結合能力最低,這可能是因為,超聲波微波輔助提取法中,由於超聲波和微波的作用使得粗毛纖孔菌多糖的官能團暴露出來,從而提高粗毛纖孔菌多糖對兩種膽酸鹽的結合量,使得粗毛纖孔菌多糖的降脂效果增加。三種方式提取的IHP對牛磺膽酸鈉的結合能力均強於甘氨膽酸鈉,這可能是因為牛磺膽酸鈉側鏈末端的磺酸基的極性更大比甘氨膽酸鈉側鏈末端的羧基解離性更強,更加易於與IHP結合。
在單因素實驗基礎上,通過響應麵對粗毛纖孔菌子實體多糖超聲微波協同提取工藝進行優化,對軟件得到的最佳工藝參數進行調整:超聲時間51min,微波時間50s,微波功率500W,料液比1:33g:mL,在此條件下IHP的提取率為85.61%,與模型的預測值較為接近。與熱水浸提法和超聲輔助法相比,提取率分別增加了24.87%、36.83%。體外膽酸鹽結合實驗表明超聲微波輔助提取的粗毛纖孔菌多糖對甘氨膽酸鈉和牛磺膽酸鈉的結合率優於熱水浸提法和超聲波輔助法,呈劑量依賴性,對牛磺膽酸鈉的結合率高於甘氨膽酸鈉。本研究結果表明超聲微波協同提取可增加IHP的提取率促進IHP的膽酸鹽結合能力,為粗毛纖孔菌多糖開發成為一種降血脂功能食品提供理論依據,但其體內降脂的具體機製還需進一步研究探討。
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