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摘 要 以紫苏叶多糖提取液为原料，脱色率和多糖损失率为指标，采用树脂脱色技术，通过正交试验法确定紫苏叶多糖的最佳脱色工艺条件。结果表明，紫苏叶多糖的最佳树脂脱色工艺条件为：树脂用量5.0%，pH6.0，温度70 ℃，时间60 min，紫苏叶多糖提取液脱色率达95.30%，多糖损失率为15.50%。脱色效果较为理想。
关键词 紫苏叶；多糖；脱色工艺；树脂；正交试验设计
中图分类号 TS201.4 文献标识码 A
Abstract An orthogonal experiment design method was used to optimize the decoloration conditions by using resin decoloration technology. The results showed that the optimum decoloration condition of perilla leaf polysaccharid were obtained when resin dosage was 5.0%， pH6.0， decolorization temperature was 70 ℃ and decolorization time was 60 min， the decolorizing rate reached 95.30% and the loss of polysaccharide was 15.50%. The decoloration effects of perilla leaf polysaccharide were well.
Key words Perilla leaf； Polysaccharide； Decoloring technique； Resin； Orthogonal design
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.07.034
紫苏[Perilla frutescens（L.）Britt.]，古名荏，又名白苏、赤苏、红苏、野苏等，属双子叶植物纲、唇形科、紫苏属的1年生草本植物，被划入中国卫生部首次颁布的药食两用的60种中药之一[1-3]。现代药理学研究结果表明，紫苏已经分离鉴定出百余种化学成分[4]，归结为挥发油类[5]、脂肪酸类[6]、黄酮类[7]、 酚酸类[8]、 甾醇类[7]、 维生素类[9]、 苷类[10]、 色素类[11]和萜类化合物[12]等， 具有解热镇静[13]、 抗炎[14]、 抗过敏[15]、 止血[16]、 降血糖[16]、 降血脂[17]、 抑菌[18]、 止呕[17]、 抗微生物[19]、 抗氧化[20]、 促进记忆[21]等多方面的生物活性。紫苏叶多糖中还含有大量的花色素苷，其中包括9种花色素苷及顺式异构体，含量最高的是丙二酰基紫苏宁和紫苏宁[22-24]，导致紫苏叶多糖提取液为红紫色或黑紫色，对其纯度及应用带来影响。到目前为止，未见有关紫苏叶多糖脱色的研究性报道。因此，本文以紫苏叶多糖提取液为原料，以紫苏叶多糖提取液的脱色率和多糖损失率为指标，在单因素的基础上，采用正交试验优化树脂对紫苏叶多糖提取液的最佳脱色工艺条件。该研究成果为紫苏叶多糖的进一步研究提供理想的脱色工艺，对拓展紫苏深加工途径具有重要的理论和实践价值。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料 紫苏，采摘自泉州南安市野生紫苏。
1.1.2 试剂 葡萄糖标准品、柠檬酸缓冲液、苯酚、浓硫酸等均为分析纯。
1.1.3 主要仪器设备 UV-2802S紫外可见分光光度计：龙尼柯上海仪器有限公司；JSP-100型高速多功能粉碎机：浙江省永康市金德机械制造厂；HH-8型数显恒温水浴锅：江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城工贸有限公司；TDL-40B型台式离心机：上海安亭科学仪器厂；电子精密天平：上海梅特勒-托利多仪器有限公司；旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；PHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公司；EG823LC-NA型微波炉：佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司。
1.2 方法
1.2.1 紫苏叶多糖脱色工艺流程 紫苏叶→清洗、沥干→干燥→粉碎、过筛→提取→紫苏叶多糖提取液→树脂脱色→紫苏叶多糖脱色液。
1.2.2 紫苏叶多糖损失率测定 以葡萄糖标准样为基准，采用苯酚-硫酸法[25]测定紫苏叶多糖含量。所得标准曲线为Y=0.002 2X+0.023（Y表示吸光度OD490 nm值；X表示葡萄糖溶液浓度，μg/mL），R2=0.999 3，表明在0～40 μg/mL范围内葡萄糖溶液浓度与吸光度呈良好的线性关系。
参照葡萄糖标准曲线绘制的测定方法测定紫苏叶多糖提取液脱色前后多糖含量，并按下列公式计算紫苏多糖损失率。
紫苏叶多糖损失率=×100%
式中，M0表示脱色前紫苏叶多糖质量，单位：g；M1表示脱色后紫苏叶多糖质量，单位：g。
1.2.3 紫苏叶多糖脱色率测定 将紫苏叶多糖提取液在紫外-可见分光光度计上进行全波长扫描，设置参数如下，扫描速度：中速，扫描间隔：1.0 nm，扫描范围：190.0～1 100.0 nm，扫描时间：100 s，根据扫描结果可知，选择330 nm作为检测波长测定紫苏叶多糖提取液的脱色率。
将经微波辅助提取获得的紫苏叶多糖提取液经活性炭脱色后，在330 nm波长下检测其脱色前后的吸光度值A330，并根据以下公式计算紫苏叶多糖提取液的脱色率：
紫苏叶多糖脱色率=×100%
式中，A0表示脱色前紫苏叶多糖提取液的吸光度；A1表示脱色后紫苏叶多糖脱色液的吸光度。 1.2.4 紫苏叶多糖提取液树脂脱色工艺的单因素实验
（1）树脂类型对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）分别添加5.0%的树脂LSA-900b、树脂SxD-1、树脂JT-001、树脂LX-900，80 ℃恒温条件下脱色60 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同树脂类型对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（2）树脂用量对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）分别添加2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%的树脂LSA-900b，80 ℃恒温条件下脱色60 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同树脂用量对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（3）脱色时间对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）添加5.0%的树脂LSA-900b，80 ℃恒温条件下分别脱色30、40、50、60、70、80 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同脱色时间对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（4）脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）添加5.0%的树脂LSA-900b，分别在50、60、70、80、90、100 ℃恒温条件下脱色60 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（5）脱色pH对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液分别调整pH5.5、pH6.0、pH6.5、pH7.0、pH7.5、pH8.0后添加5.0%的树脂LSA-900b，80℃恒温条件下脱色60min，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同脱色pH对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
1.2.5 正交试验优化树脂脱色工艺 在单因素实验的基础上，以紫苏叶多糖提取液脱色率和紫苏叶多糖损失率作为指标，选取L9（34）正交表对树脂用量、脱色时间、脱色温度和pH进行优化试验，确定紫苏叶多糖提取液的树脂脱色最优工艺条件，根据单因素实验结果，设计正交因素水平编码见表1。
1.3 数据分析
采用DPS2.0数据处理软件对正交实验结果进行极差分析和方差分析。
2 结果与分析
2.1 树脂类型对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
从图1可见，不同类型的树脂对紫苏叶提取液的脱色率和所造成的多糖损失率不同。其中，树脂LSA-9000b的脱色率最高，为96.40%，但造成了20.10%的多糖损失；树脂LX-900造成的多糖损失最低，仅为2.60%，但其脱色率仅为55.10%；而树脂SxD-1和树脂JT-001的数据显示，脱色率均较低且造成较高的多糖损失。综合脱色率和多糖损失率2个指标，本实验采用树脂LSA-900b作为紫苏叶多糖提取液脱色剂。
2.2 树脂用量对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
随着树脂用量的增加，树脂对紫苏叶多糖提取液的脱色率和多糖损失率均呈上升趋势（图2）。当树脂用量达到5.0%时，脱色率达到79.60%、多糖损失率为10.20%；继续增加树脂用量其脱色率有所增加，同时多糖损失率明显增加。综合考虑，树脂用量宜选择5.0%左右。
2.3 树脂脱色时间对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
由图3可知，随着脱色时间的延长，紫苏叶多糖提取液脱色率缓慢增加。多糖损失率在30～60 min内变化不大，而60 min后，多糖损失率迅速增长。因此，选择脱色时间为60 min，此时紫苏叶多糖提取液脱色率为77.70%、多糖损失率为17.70%。
2.4 树脂脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
从图4可见，当脱色温度低于80 ℃时，紫苏叶多糖提取液脱色率增加明显，从68.60%增加至78.50%，而紫苏叶多糖损失率亦有所增加，从13.30%增加至20.00%；当脱色温度高于80 ℃时，紫苏叶多糖提取液脱色率并未继续明显上升，但糖损失率迅速增加，当脱色温度为100 ℃时，紫苏叶多糖损失率达到了79.40%，这可能是高温作用导致紫苏叶多糖被破坏。因此，脱色温度宜选择在80 ℃左右。
2.5 不同pH对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
由图5可知，随着pH的增加，紫苏叶多糖提取液脱色率逐渐下降，从pH5.5时的88.20%下降至pH8.0的77.60%。随着pH的增加，紫苏叶多糖损失率呈先下降后上升的趋势，当pH6.5时，紫苏叶多糖损失率最低为16.40%，此时紫苏叶多糖提取液脱色率为84.80%。综合脱色效果，树脂脱色宜选择pH6.5左右。
2.6 紫苏叶多糖提取液的树脂脱色工艺优化
根据表2正交实验结果，对于树脂对紫苏叶多糖的脱色而言，脱色率越高越好，而多糖损失率越低越好。通过对k值的比较可知，选择A2、B2、C3、D1为树脂对紫苏叶多糖脱色率的最优工艺条件，经测定紫苏叶多糖脱色率为97.40%；选择A1、B2、C1、D2为树脂对紫苏叶多糖损失的最优工艺条件，经测定紫苏多糖损失率为7.60%。
从直观分析发现，单独分析紫苏叶多糖的脱色率和多糖损失率的最优工艺条件并不一致。因此，必须根据因素的影响主次，综合考虑，才能确定最佳工艺条件。树脂对紫苏叶多糖的脱色率而言，比较各列的极差结果R值，可以发现RA﹥RB﹥RD﹥RC，即在实验所设定的因素中，树脂用量对紫苏叶多糖脱色率的影响最大，其次是脱色时间和pH，最后是脱色温度。树脂脱色对紫苏叶多糖造成的损失而言，比较各列的极差结果R值，可以发现RA﹥RC﹥RB﹥RD，即在实验所设定的因素中，树脂用量对紫苏叶多糖损失率的影响最大，其次是脱色温度和脱色时间，最后是pH。对于因素A，即树脂用量，其对脱色率和多糖损失率均排在第一位，此时应取A2或者A1，当取A2时，取A2、B2、C1、D2条件下测定紫苏叶多糖损失率为15.80%，增加了8.20%；当取A1时，取A1、B2、C3、D1条件下测定紫苏叶多糖脱色率为67.10%，减少了30.30%。因此，因素A应该取A2。对于因素B，即脱色时间的最优水平相同，故取B2。对于因素C，即脱色温度，其对脱色率的影响排最后一位而对多糖损失率影响排第二位，故取C1。对于因素D，即pH，其对多糖损失的影响排在最后一位，而对脱色率的影响排第三位，故取D1。 综上所述，树脂脱色的最佳工艺条件应为树脂用量5.0%、脱色时间60 min、脱色温度70 ℃、pH6.0，在此条件下实际测定所得紫苏叶多糖提取液的脱色率为95.30%，紫苏叶多糖损失率为15.50%。
为判断上述4个因素对紫苏叶多糖脱色率的影响程度，根据极差分析结果可知，脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色率的影响最小，故将因素C当作空白项，应用DPS2.0数据处理系统对正交实验结果进行方差分析，利用F值和P值来检验各因素对试验指标的影响程度，分析结果见表3。由表3可知，根据F值和P值的大小，在所选取的4个因素中对紫苏叶多糖提取液脱色率的影响主次顺序为：A﹥B﹥D﹥C，即树脂用量>脱色时间>pH>脱色温度，这与表2中极差分析的结果相一致。进一步统计分析和显著性检验结果表明，因素A、B影响极显著，因素D影响显著，因素C作为空白项。
为判断上述4个因素对紫苏叶多糖损失率的影响程度，根据极差分析结果可知，pH对紫苏叶多糖损失率的影响最小，故将该因素D当作空白项，应用DPS2.0数据处理系统对正交试验结果进行方差分析，利用F值和P值来检验各因素对试验指标的影响程度，分析结果见表4。由表4可以看出，4个因素中对紫苏叶多糖损失率的影响主次顺序为树脂用量>脱色时间>脱色温度>pH，与表2中极差分析的结果相一致。进一步统计分析和显著性检验结果表明，因素A的影响极显著，因素C的影响显著，因素B的影响不显著，因素D作为空白项。
3 讨论与结论
紫苏叶经微波辅助提取后获得紫苏叶粗多糖溶液，其中存在着较多的色素，这不仅影响紫苏叶多糖的色泽，而且影响其纯度，从而影响其生物活性，也阻碍了对紫苏叶多糖的组成及结构与其生物活性关系的理论研究，不利于紫苏叶多糖成分的进一步分离鉴定和产品开发。因此，必须对紫苏叶多糖进行脱色。目前，脱色方法较多，树脂脱色具有选择性强、条件温和、易操作等优点成为较常采用的方法之一。
本研究在单因素基础上，以紫苏叶多糖的脱色率和多糖损失率为指标，通过正交实验优化树脂用量、脱色时间、脱色温度和pH对紫苏叶多糖的树脂脱色工艺。其中，树脂用量对紫苏叶多糖的脱色率和多糖损失率的影响均为极显著水平；脱色时间对紫苏叶多糖的脱色率的影响极显著而对多糖损失率影响不显著；脱色温度对紫苏叶多糖的脱色率的影响不显著而对多糖损失率影响显著；pH对紫苏叶多糖的脱色率的影响显著而对多糖损失率无显著影响。紫苏叶多糖提取液的最佳树脂脱色工艺条件为：树脂用量5.0%，pH6.0，温度80 ℃，时间60 min，紫苏叶多糖提取液脱色率达96.10%，多糖损失率为15.60%。
脱色过程造成多糖不同程度的损失是无法避免。廖春燕[26]等采用树脂对车前草多糖进行脱色处理，结果表明，脱色率为79.78%，多糖损失率为10.24%。蓝闽波[27]等采用树脂对厚朴多糖进行脱色处理，结果表明，厚朴多糖的脱色率达到79.26%，多糖损失率达32.24%。张华林[28]等采用树脂对巴戟天多糖进行脱色处理，结果表明，巴戟天多糖的脱色率为89.87%，多糖损失率18.92%。采用树脂对紫苏叶多糖进行脱色处理同样会造成紫苏叶多糖的损失，为了达到最佳脱色效果，在多糖损失率可接受的范围内，尽量提高脱色率有利于达到更好的脱色效果。从正交实验分析结果可知，在所得树脂脱色的最佳工艺条件下，紫苏叶多糖脱色率高达96.10%，而多糖损失仅为15.50%。所得实验结果在取得较高脱色率前提下多糖损失率并未明显高于其它实验结果，因此，实验结果可接受。
参考文献
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关键词 紫苏叶；多糖；脱色工艺；树脂；正交试验设计
中图分类号 TS201.4 文献标识码 A
Abstract An orthogonal experiment design method was used to optimize the decoloration conditions by using resin decoloration technology. The results showed that the optimum decoloration condition of perilla leaf polysaccharid were obtained when resin dosage was 5.0%， pH6.0， decolorization temperature was 70 ℃ and decolorization time was 60 min， the decolorizing rate reached 95.30% and the loss of polysaccharide was 15.50%. The decoloration effects of perilla leaf polysaccharide were well.
Key words Perilla leaf； Polysaccharide； Decoloring technique； Resin； Orthogonal design
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.07.034
紫苏[Perilla frutescens（L.）Britt.]，古名荏，又名白苏、赤苏、红苏、野苏等，属双子叶植物纲、唇形科、紫苏属的1年生草本植物，被划入中国卫生部首次颁布的药食两用的60种中药之一[1-3]。现代药理学研究结果表明，紫苏已经分离鉴定出百余种化学成分[4]，归结为挥发油类[5]、脂肪酸类[6]、黄酮类[7]、 酚酸类[8]、 甾醇类[7]、 维生素类[9]、 苷类[10]、 色素类[11]和萜类化合物[12]等， 具有解热镇静[13]、 抗炎[14]、 抗过敏[15]、 止血[16]、 降血糖[16]、 降血脂[17]、 抑菌[18]、 止呕[17]、 抗微生物[19]、 抗氧化[20]、 促进记忆[21]等多方面的生物活性。紫苏叶多糖中还含有大量的花色素苷，其中包括9种花色素苷及顺式异构体，含量最高的是丙二酰基紫苏宁和紫苏宁[22-24]，导致紫苏叶多糖提取液为红紫色或黑紫色，对其纯度及应用带来影响。到目前为止，未见有关紫苏叶多糖脱色的研究性报道。因此，本文以紫苏叶多糖提取液为原料，以紫苏叶多糖提取液的脱色率和多糖损失率为指标，在单因素的基础上，采用正交试验优化树脂对紫苏叶多糖提取液的最佳脱色工艺条件。该研究成果为紫苏叶多糖的进一步研究提供理想的脱色工艺，对拓展紫苏深加工途径具有重要的理论和实践价值。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料 紫苏，采摘自泉州南安市野生紫苏。
1.1.2 试剂 葡萄糖标准品、柠檬酸缓冲液、苯酚、浓硫酸等均为分析纯。
1.1.3 主要仪器设备 UV-2802S紫外可见分光光度计：龙尼柯上海仪器有限公司；JSP-100型高速多功能粉碎机：浙江省永康市金德机械制造厂；HH-8型数显恒温水浴锅：江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城工贸有限公司；TDL-40B型台式离心机：上海安亭科学仪器厂；电子精密天平：上海梅特勒-托利多仪器有限公司；旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；PHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公司；EG823LC-NA型微波炉：佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司。
1.2 方法
1.2.1 紫苏叶多糖脱色工艺流程 紫苏叶→清洗、沥干→干燥→粉碎、过筛→提取→紫苏叶多糖提取液→树脂脱色→紫苏叶多糖脱色液。
1.2.2 紫苏叶多糖损失率测定 以葡萄糖标准样为基准，采用苯酚-硫酸法[25]测定紫苏叶多糖含量。所得标准曲线为Y=0.002 2X+0.023（Y表示吸光度OD490 nm值；X表示葡萄糖溶液浓度，μg/mL），R2=0.999 3，表明在0～40 μg/mL范围内葡萄糖溶液浓度与吸光度呈良好的线性关系。
参照葡萄糖标准曲线绘制的测定方法测定紫苏叶多糖提取液脱色前后多糖含量，并按下列公式计算紫苏多糖损失率。
紫苏叶多糖损失率=×100%
式中，M0表示脱色前紫苏叶多糖质量，单位：g；M1表示脱色后紫苏叶多糖质量，单位：g。
1.2.3 紫苏叶多糖脱色率测定 将紫苏叶多糖提取液在紫外-可见分光光度计上进行全波长扫描，设置参数如下，扫描速度：中速，扫描间隔：1.0 nm，扫描范围：190.0～1 100.0 nm，扫描时间：100 s，根据扫描结果可知，选择330 nm作为检测波长测定紫苏叶多糖提取液的脱色率。
将经微波辅助提取获得的紫苏叶多糖提取液经活性炭脱色后，在330 nm波长下检测其脱色前后的吸光度值A330，并根据以下公式计算紫苏叶多糖提取液的脱色率：
紫苏叶多糖脱色率=×100%
式中，A0表示脱色前紫苏叶多糖提取液的吸光度；A1表示脱色后紫苏叶多糖脱色液的吸光度。 1.2.4 紫苏叶多糖提取液树脂脱色工艺的单因素实验
（1）树脂类型对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）分别添加5.0%的树脂LSA-900b、树脂SxD-1、树脂JT-001、树脂LX-900，80 ℃恒温条件下脱色60 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同树脂类型对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（2）树脂用量对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）分别添加2.5%、5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%的树脂LSA-900b，80 ℃恒温条件下脱色60 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同树脂用量对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（3）脱色时间对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）添加5.0%的树脂LSA-900b，80 ℃恒温条件下分别脱色30、40、50、60、70、80 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同脱色时间对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（4）脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液（pH6.7）添加5.0%的树脂LSA-900b，分别在50、60、70、80、90、100 ℃恒温条件下脱色60 min后，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
（5）脱色pH对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。紫苏叶多糖提取液分别调整pH5.5、pH6.0、pH6.5、pH7.0、pH7.5、pH8.0后添加5.0%的树脂LSA-900b，80℃恒温条件下脱色60min，以紫苏叶多糖提取液脱色率和多糖损失率为测定指标，研究不同脱色pH对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响。
1.2.5 正交试验优化树脂脱色工艺 在单因素实验的基础上，以紫苏叶多糖提取液脱色率和紫苏叶多糖损失率作为指标，选取L9（34）正交表对树脂用量、脱色时间、脱色温度和pH进行优化试验，确定紫苏叶多糖提取液的树脂脱色最优工艺条件，根据单因素实验结果，设计正交因素水平编码见表1。
1.3 数据分析
采用DPS2.0数据处理软件对正交实验结果进行极差分析和方差分析。
2 结果与分析
2.1 树脂类型对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
从图1可见，不同类型的树脂对紫苏叶提取液的脱色率和所造成的多糖损失率不同。其中，树脂LSA-9000b的脱色率最高，为96.40%，但造成了20.10%的多糖损失；树脂LX-900造成的多糖损失最低，仅为2.60%，但其脱色率仅为55.10%；而树脂SxD-1和树脂JT-001的数据显示，脱色率均较低且造成较高的多糖损失。综合脱色率和多糖损失率2个指标，本实验采用树脂LSA-900b作为紫苏叶多糖提取液脱色剂。
2.2 树脂用量对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
随着树脂用量的增加，树脂对紫苏叶多糖提取液的脱色率和多糖损失率均呈上升趋势（图2）。当树脂用量达到5.0%时，脱色率达到79.60%、多糖损失率为10.20%；继续增加树脂用量其脱色率有所增加，同时多糖损失率明显增加。综合考虑，树脂用量宜选择5.0%左右。
2.3 树脂脱色时间对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
由图3可知，随着脱色时间的延长，紫苏叶多糖提取液脱色率缓慢增加。多糖损失率在30～60 min内变化不大，而60 min后，多糖损失率迅速增长。因此，选择脱色时间为60 min，此时紫苏叶多糖提取液脱色率为77.70%、多糖损失率为17.70%。
2.4 树脂脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
从图4可见，当脱色温度低于80 ℃时，紫苏叶多糖提取液脱色率增加明显，从68.60%增加至78.50%，而紫苏叶多糖损失率亦有所增加，从13.30%增加至20.00%；当脱色温度高于80 ℃时，紫苏叶多糖提取液脱色率并未继续明显上升，但糖损失率迅速增加，当脱色温度为100 ℃时，紫苏叶多糖损失率达到了79.40%，这可能是高温作用导致紫苏叶多糖被破坏。因此，脱色温度宜选择在80 ℃左右。
2.5 不同pH对紫苏叶多糖提取液脱色效果的影响
由图5可知，随着pH的增加，紫苏叶多糖提取液脱色率逐渐下降，从pH5.5时的88.20%下降至pH8.0的77.60%。随着pH的增加，紫苏叶多糖损失率呈先下降后上升的趋势，当pH6.5时，紫苏叶多糖损失率最低为16.40%，此时紫苏叶多糖提取液脱色率为84.80%。综合脱色效果，树脂脱色宜选择pH6.5左右。
2.6 紫苏叶多糖提取液的树脂脱色工艺优化
根据表2正交实验结果，对于树脂对紫苏叶多糖的脱色而言，脱色率越高越好，而多糖损失率越低越好。通过对k值的比较可知，选择A2、B2、C3、D1为树脂对紫苏叶多糖脱色率的最优工艺条件，经测定紫苏叶多糖脱色率为97.40%；选择A1、B2、C1、D2为树脂对紫苏叶多糖损失的最优工艺条件，经测定紫苏多糖损失率为7.60%。
从直观分析发现，单独分析紫苏叶多糖的脱色率和多糖损失率的最优工艺条件并不一致。因此，必须根据因素的影响主次，综合考虑，才能确定最佳工艺条件。树脂对紫苏叶多糖的脱色率而言，比较各列的极差结果R值，可以发现RA﹥RB﹥RD﹥RC，即在实验所设定的因素中，树脂用量对紫苏叶多糖脱色率的影响最大，其次是脱色时间和pH，最后是脱色温度。树脂脱色对紫苏叶多糖造成的损失而言，比较各列的极差结果R值，可以发现RA﹥RC﹥RB﹥RD，即在实验所设定的因素中，树脂用量对紫苏叶多糖损失率的影响最大，其次是脱色温度和脱色时间，最后是pH。对于因素A，即树脂用量，其对脱色率和多糖损失率均排在第一位，此时应取A2或者A1，当取A2时，取A2、B2、C1、D2条件下测定紫苏叶多糖损失率为15.80%，增加了8.20%；当取A1时，取A1、B2、C3、D1条件下测定紫苏叶多糖脱色率为67.10%，减少了30.30%。因此，因素A应该取A2。对于因素B，即脱色时间的最优水平相同，故取B2。对于因素C，即脱色温度，其对脱色率的影响排最后一位而对多糖损失率影响排第二位，故取C1。对于因素D，即pH，其对多糖损失的影响排在最后一位，而对脱色率的影响排第三位，故取D1。 综上所述，树脂脱色的最佳工艺条件应为树脂用量5.0%、脱色时间60 min、脱色温度70 ℃、pH6.0，在此条件下实际测定所得紫苏叶多糖提取液的脱色率为95.30%，紫苏叶多糖损失率为15.50%。
为判断上述4个因素对紫苏叶多糖脱色率的影响程度，根据极差分析结果可知，脱色温度对紫苏叶多糖提取液脱色率的影响最小，故将因素C当作空白项，应用DPS2.0数据处理系统对正交实验结果进行方差分析，利用F值和P值来检验各因素对试验指标的影响程度，分析结果见表3。由表3可知，根据F值和P值的大小，在所选取的4个因素中对紫苏叶多糖提取液脱色率的影响主次顺序为：A﹥B﹥D﹥C，即树脂用量>脱色时间>pH>脱色温度，这与表2中极差分析的结果相一致。进一步统计分析和显著性检验结果表明，因素A、B影响极显著，因素D影响显著，因素C作为空白项。
为判断上述4个因素对紫苏叶多糖损失率的影响程度，根据极差分析结果可知，pH对紫苏叶多糖损失率的影响最小，故将该因素D当作空白项，应用DPS2.0数据处理系统对正交试验结果进行方差分析，利用F值和P值来检验各因素对试验指标的影响程度，分析结果见表4。由表4可以看出，4个因素中对紫苏叶多糖损失率的影响主次顺序为树脂用量>脱色时间>脱色温度>pH，与表2中极差分析的结果相一致。进一步统计分析和显著性检验结果表明，因素A的影响极显著，因素C的影响显著，因素B的影响不显著，因素D作为空白项。
3 讨论与结论
紫苏叶经微波辅助提取后获得紫苏叶粗多糖溶液，其中存在着较多的色素，这不仅影响紫苏叶多糖的色泽，而且影响其纯度，从而影响其生物活性，也阻碍了对紫苏叶多糖的组成及结构与其生物活性关系的理论研究，不利于紫苏叶多糖成分的进一步分离鉴定和产品开发。因此，必须对紫苏叶多糖进行脱色。目前，脱色方法较多，树脂脱色具有选择性强、条件温和、易操作等优点成为较常采用的方法之一。
本研究在单因素基础上，以紫苏叶多糖的脱色率和多糖损失率为指标，通过正交实验优化树脂用量、脱色时间、脱色温度和pH对紫苏叶多糖的树脂脱色工艺。其中，树脂用量对紫苏叶多糖的脱色率和多糖损失率的影响均为极显著水平；脱色时间对紫苏叶多糖的脱色率的影响极显著而对多糖损失率影响不显著；脱色温度对紫苏叶多糖的脱色率的影响不显著而对多糖损失率影响显著；pH对紫苏叶多糖的脱色率的影响显著而对多糖损失率无显著影响。紫苏叶多糖提取液的最佳树脂脱色工艺条件为：树脂用量5.0%，pH6.0，温度80 ℃，时间60 min，紫苏叶多糖提取液脱色率达96.10%，多糖损失率为15.60%。
脱色过程造成多糖不同程度的损失是无法避免。廖春燕[26]等采用树脂对车前草多糖进行脱色处理，结果表明，脱色率为79.78%，多糖损失率为10.24%。蓝闽波[27]等采用树脂对厚朴多糖进行脱色处理，结果表明，厚朴多糖的脱色率达到79.26%，多糖损失率达32.24%。张华林[28]等采用树脂对巴戟天多糖进行脱色处理，结果表明，巴戟天多糖的脱色率为89.87%，多糖损失率18.92%。采用树脂对紫苏叶多糖进行脱色处理同样会造成紫苏叶多糖的损失，为了达到最佳脱色效果，在多糖损失率可接受的范围内，尽量提高脱色率有利于达到更好的脱色效果。从正交实验分析结果可知，在所得树脂脱色的最佳工艺条件下，紫苏叶多糖脱色率高达96.10%，而多糖损失仅为15.50%。所得实验结果在取得较高脱色率前提下多糖损失率并未明显高于其它实验结果，因此，实验结果可接受。
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