3759g/L，pH为0. 46,转速500r/min。反应完 成后，将混合液倒入分液漏斗中，分层后跟踪萃余液浓度及pH的变化。
[0178] 相比指的是萃取时有机相与水相之比，若以R表示相比、E表示萃取率、D表示分配 比，则：
[0183] 从图6可以看出，随着相比的增大，cs2号萃取率基本保持不变，稳定在30%左 右，而csl号的萃取率与相比呈正相关趋势。增大相比，相当于保持萃取剂浓度不变的情况 下增加萃取剂的用量，通过研究发现萃取剂的用量对csl号、2号萃取体系都有影响，而式 (17)也表明，随着相比增大，理论上萃取率呈逐渐上升的趋势。csl号的萃取率比较符合前 期的研究结果，而cs2号萃取体系与理论及试验结果出现了一定的偏差，这可能是由于单 因素试验过程中，分配比D较小，即使改变相比DR变化也不明显，从而造成萃取率的提升相 对不是很明显。通过后续的正交试验及多级逆流萃取试验研究发现，相比与其它试验因素 存在一定的交互作用，对整个萃取体系具有较明显的影响。进行实际的工艺流程试验时，相 比逐渐成为重要影响因素。
[0184] 5原料液浓度对萃取率及萃余液pH的影响
[0185] 准确量取20mL浓度为0. 5565g/L的原料液5份，分别稀释至原料液浓度的1、4/5、 3/5、2/5、1/5倍，500r/min转速下常温萃取5min，原料液pH 2. 0,相比1:1。反应完成后，将 混合液倒入分液漏斗中，分层后跟踪萃余液浓度及pH的变化。
[0186] 在一般的萃取过程中，随着浓度的增大，分配系数相应地减小，从而造成萃取率相 对减小。但相应的，由于原料液的浓度较高，所以进入有机相的溶质的量相对低浓度时并未 有明显的减少。在逆流萃取过程中，如果1级萃取率太低，则相应的必须增加级数，工艺易 变冗长、复杂；如果原料液浓度太低，则走完一个流程萃得的褐藻多糖硫酸酯量太少。从图 7可以看出，随着原料液浓度的增加，两种萃取剂的萃取率都逐渐下降，当原料液浓度低于 〇. 3g/L的时候，csl号的萃取率要高于cs2号萃取剂；当原料液浓度高于0. 3g/L的时候， cs2号的萃取率要高于csl号萃取剂。两者萃余液的pH变化并无明显的高低变化，随着原 料液浓度增加，萃余液PH都逐渐降低。一是由于原料液浓度越高，稀释倍数越小，pH降低 的越小；二是高浓度下萃取率较低，表明溶液中与萃取剂反应的游离H +较少，pH较低。依 据图7综合考虑，选择的原料液浓度为0. 35g/L左右为宜。
[0187] 6正交试验
[0188] 以温度、转速、原料液浓度、相比和原料液pH作为正交试验的5个因素，cs2号作 为萃取剂，每因素设置4个水平，L 16 (45)正交试验因素水平表，如表4所示：
[0189] 表4正交试验因素水平表
[0191] 通过正交设计助手软件进行试验设计，以萃取率为最终考察指标，实验数据记录 与表5〇
[0192] 表5正交试验方案及结果
[0193]
[0195] 根据表5的试验结果进行直观分析与方差分析，从而考察各因素指标对试验结果 的影响，直观分析表与方差分析表如6、7所不：
[0196] 表6正交试验结果直观分析表
[0198] 从表6可以看出，因素 E对极差R影响最大，其次是因素 A、因素 B、因素 D，因素 C 对极差影响最小。所以可知转速对褐藻多糖硫酸酯萃取率的影响最大。再从因素 A列中K1 较大，因素 B列中K3较大，因素 C列中K 4较大，因素 D列中K 3较大，因素 E列中K 3较大，可 以得出A1B3C4D 3E3为各因素中影响最高的水平，即温度20°C，相比2. 0,原料液浓度0. 3430g/ L，原料液pH 2. 0,转速500r/min这五个影响较显著。
[0199] 表7正交试验结果方差分析表
[0201] 在方差分析中，在方差分析中，当F多？。.。5时，因素影响特别显著；当 ?。.。 5彡？彡？。.1。时，因素影响显著；当？。.1。彡？彡？。.25时，仅可得出该因素有一定影响；当 F时，无法看出该因素对指标的影响。
[0202] 以原料液浓度为误差所在列，以Faffi为显著性判定指标对试验结果进行方差分 析，从表7可以看出，温度与转速对褐藻多糖硫酸酯的萃取的影响特别显著，pH、相比、原料 液浓度对萃取率的影响不明显。
[0203] 综合表5、6、7的数据，最终确定的褐藻多糖硫酸酯的最佳萃取条件为：将浓度为 0· 3430g/L的原料液pH调节为2. 0,在20°C时以2:1的相比萃取5min，搅拌速度500r/min。
[0204] 二、逆流萃取工艺
[0205] 逆流萃取是指有机相和含有被萃物的水相分别从萃取设备的两端以相反方向流 入，经连续多次接触后分层，达到萃取分离的目的。相较于单一的错流萃取，逆流萃取具有 更高的萃取率以及萃取效率。
[0206] 假设体积为V的原料液中褐藻多糖硫酸酯的含量为m，每次使用体积为Vx的新萃 取剂进行η次萃取，最后原料液中褐藻多糖硫酸酯P的含量m n为式（18)所示，萃得的褐藻 多糖硫酸酯的质量如式（19)所示：
[0209] 假设用体积11^的萃取剂进行一次萃取，则剩余褐藻多糖硫酸酯的质量分数可用 式（20)表示：
[0213] 萃取结束后，原料中的褐藻多糖硫酸酯质量分数越小，代表有机相中萃得的褐藻 多糖硫酸酯越多，萃取率越高。想要证明多级逆流萃取效率高于错流萃取，结合式（20)和 (21)，只需证明：
[0219] 因为V、VX、Λρ、η均恒为正值，所以式（22)恒成立，即多次逆流萃取的萃取率要高 于错流萃取。多级逆流萃取的工艺流程图如图8所示。
[0220] 其中W、P--水相进口、出口流量；
[0221] 0、L--有机相进口、出口流量；
[0222] y。· · *yN-一1_N级负载有机相中褐藻多糖硫酸酯浓度；
[0223] X。· · ·χΝ--I-N级水相中褐藻多糖硫酸酯浓度。
[0224] 依据式（15)计算得到的理论级数进行逆流萃取工艺设计，按照1:1的相比，在 20°C恒温水浴锅中以500r/min的转速萃取pH为2. 0、浓度为0. 3430g/L的预处理之后的海 带酶解液或水解液，结果如表8所示：
[0225] 表8相比I: I、pH 2. 0时逆流萃取试验结果
[0227] 从表8数据可以看出，8级逆流萃取率稳定在71%左右，与理论相差较大，从而跟 踪了第1轮各级出口水相浓度及pH，绘制了萃取率变化曲线，同时以水相pH为横坐标，萃 取率为纵坐标绘制各级萃取率随pH变化曲线，观察其结果是否与单因素试验结果一致，如 图9、10所示。从图9看出，随着级数的增加，各级萃取率总体呈现下降的趋势，当pH较低 时，萃取率还可以保持的较高，但随着pH的进一步升高，萃取率迅速下降，最终只有5%左 右，所以造成逆流萃取率相对理论水平有较大的降幅。而从图11可以看出，各级萃取率随 PH的变化与单因素试验的结果较一致，由此改善工艺条件，将原料液pH调为I. 0进行新一 轮的逆流萃取工艺，结果如表9所示。
[0228] 表9相比I: I、pH L 0时逆流萃取数据
[0231] 从表9可以看出，随着pH的下降，萃取率上升了 10%左右，表明通过降低原料液 PH的方法可以有效提升逆流萃取率，考虑到原料液pH为0.46,所以为进一步提升逆流萃取 率，同时降低工艺复杂性，原料液不调PH直接进行逆流萃取，试验结果如表3-7所示。
[0232] 表10相比I: I、pH 0· 46时逆流萃取数据
[0233]
[0234] 从表10可以看出，随着pH的进一步降低，逆流萃取率并未得到明显的提升，依旧 保持在80%，但考虑到试验过程中的操作简便性，工艺连续性，所以最终确定后续试验中都 不调节pH，直接用预处理完的原料液进行逆流萃取。为进一步验证pH对逆流萃取率的影 响，将原料液PH调为3. 0后进行了逆流萃取，观察逆流萃取率是否能有明显的下降。试验 结果如表11所示。
[0235] 表11相比I: I、pH 3. 0时逆流萃取数据
[0238] 从表11可以看出，随着原料液pH的进一步升高，达到3. 0时，逆流萃取效率显著 下降，只有62%左右，从而依据表8、9、10、11的数据可以充分说明，在逆流萃取过程中，原 料液的PH变化对多级逆流萃取率起着显著影响，不同于正交试验结果的非显著性影响。但 是，仅通过改变原料液的pH无法使得逆流萃取率达到90%，这时考虑到了相比这一影响因 素。单因素试验中，相比对1级萃取率并无明显影响，而正交试验中，相比对萃取率还是产 生了一定的影响，这时考虑到通过调节相比来观察萃取率是否可以有进一步的提升。控制 原料液pH为0. 46,以相比3:2进行逆流萃取工艺研究，结果如表12所示。
[0239] 表12相比3:2、pH 0· 46时逆流萃取数据
[0241] 从表12看出，当相比为3:2时，萃取率相较1:1时上升了约5%，稳定在85%左 右，表明随着相比的升高，逆流萃取率也相应升高，从而将相比调节为2:1，继续进行逆流萃 取试验，跟踪出口水相浓度，计算萃取率，结果如表3-10所示。
[0242] 表13相比2:1、pH 0· 46时逆流萃取数据
[0246] 从表13看出，当相比达到2:1时萃取率已达90%，逐渐接近95%，为此进一步将 相比增加到5:2,结果如表3-11所示。
[0247] 表14相比5:2、pH 0· 46时逆流萃取数据
[0249] 从表14看出，当相比达到5:2时已经满足了逆流萃取率达到95%的要求，经8级 逆流萃取后水相中褐藻多糖硫酸酯浓度小于0. 〇15g/L，选定的多级逆流萃取相比为5:2。
[0250] 通过研究多级逆流萃取工艺，优化出的最佳多级逆流萃取条件为：原料液 pHO. 46,原料液浓度控制在0. 35g/L左右，转速500r/min，常温萃取5min，相比5:2,进行8 级逆流萃取，此时多级逆流萃取率为96%，满足工艺要求。
[0251 ] 三、反萃条件单因素试验
[0252] -种新的不含被萃物的水相与负载有机相接触，使被萃物再回到水相的过程叫反 萃取，也称反萃；使被萃物回到水相的物质叫反萃剂。新的水相经过进一步精制得到高纯度 产品，有机相经过进一步处理再生，可以重复使用。褐藻多糖硫酸酯作为多糖，具有极强的 水溶性，而且cs2号萃取体系对褐藻多糖硫酸酯的萃取为放热反应，所以高温有利于反萃， 因此采用热水作为反萃剂。原料液经过8级逆流萃取后，收集到的饱和负载有机相用作反 萃单因素试验，考察了温度、相比、转速对反萃率的影响。
[0253] 1温度对反萃率、反萃液pH及分配比的影响
[0254] 准确量取20mL饱和负载有机，加入20mL双蒸水，分别在40、50、60、70、80 °C恒温水 浴中以500r/min的转速搅拌5min后转移至分液漏斗静置分层，计算反萃率，随着温度的升 高，反萃率先增长后下降，在333K时反萃率最高。cs2号对褐藻多糖硫酸酯的萃取是放热反 应，理论上温度的升高有利于反萃，在313-333K的温度范围内也符合这个规律，但是随着 温度的进一步升高，反萃率反而下降。这可能是在高温条件下萃合物的结构发生转变，分子 间结合力变强，不利于反萃。分配比越大，表明有机相中被萃物越多，水相中被萃物越少，所 以选择的反萃温度为333K，此时反萃率越高，分配比越小，越适合被萃物的分离。
[0255] 2相比对反萃率、反萃液pH及分配比的影响
[0256] 量取20mL饱和负载有机，按照1:1、2:3、2:4、2:5、2:6的有机相比水相的比例加入 双蒸水，在60°C的恒温水浴锅中以500r/min的转速搅拌反应5min，置于125mL分液漏斗中 静置分层，分层后放出下层水相，测定褐藻多糖硫酸酯浓度，计算反萃率、分配比。试验结果 如图11所示。从图11可以看出，随着水相体积减小，反萃率上升，反萃液pH下降。随着水 相体积增加，反萃所得褐藻多糖硫酸酯浓度变低，造成反萃率下降，同时实际反萃到的褐藻 多糖硫酸酯的量逐渐变大。当相比达到2:5以后，从图11可以看出，反萃率的变化已不明 显，这时结合图12看出，虽然萃取率随相比增大趋于稳定，但是分配比仍有较明显下降。分 配比越大，有机相与被萃物结合力越强，萃合物越难从有机相中分离出来，所以反