微波法提取牛蒡多糖的工藝研究

呂俊梅 ，朱建飛 ，李 宏 ，陳 崗 ，唐春紅

（1.重慶工商大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院，綠色食品研究所，重慶 400067；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，云南 昆明 650201）

牛蒡?qū)倬湛婆］驅(qū)?，?年生草本植物，又名東洋參。牛蒡根系的肉質(zhì)根中富含多糖、纖維素、胡蘿卜素、多酚、鈣、鐵等成分和氨基酸，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和較廣泛的藥理活性[1]。藥理學(xué)研究證明牛蒡有抗腫瘤、抗糖尿病、抗炎、抗病毒、抗菌等作用[2]。微波法提取植物多糖相比傳統(tǒng)的熱水浸提法，具有提取快速、溶劑用量少、提取率高、成本低、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，是天然產(chǎn)物提取中一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)[3]。多糖是牛蒡中的一種功能成分。筆者考察微波功率、微波處理時(shí)間、液固比3個(gè)因素對(duì)牛蒡多糖提取率的影響，并采用正交試驗(yàn)法確定最佳工藝條件，以期為食品、醫(yī)藥工業(yè)中生產(chǎn)牛蒡多糖提供實(shí)驗(yàn)科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與設(shè)備

試驗(yàn)材料：牛蒡購(gòu)自重慶市超市；葡糖糖、無(wú)水乙醇、苯酚、硫酸均為分析純。試驗(yàn)設(shè)備：G8023YSL-V1型微波爐，SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵，TDZ5-WS多管架自動(dòng)平衡離心機(jī)，721型分光光度計(jì)等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 提取方法 牛蒡→洗凈→去皮→切塊→烘干→打碎→過(guò)篩（40目）→微波提取→抽濾→加3倍體積無(wú)水乙醇沉淀→離心→棄上清液→干燥→粗多糖制品。

1.2.2 多糖測(cè)定 多糖含量測(cè)定采用改進(jìn)的苯酚-硫酸法[6]。多糖得率按如下公式計(jì)算：

1.2.3 牛蒡中水溶性多糖提取的單因素試驗(yàn) （1）微波功率對(duì)多糖提取率的影響。取過(guò)篩的牛蒡粉15份，每份 1.00 g，取液固比為 20∶1，即加入20 mL水作為浸提劑，在微波功率分別為20、40、60、80、100 W條件下處理2 min，測(cè)浸提液中多糖含量。

（2）提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響。取過(guò)篩的牛蒡粉1.00 g，取液固比為20∶1，即加入20 mL水作為浸提劑，在微波功率為60 W的條件下分別處理 0.5、1、2、3、4 min，測(cè)浸提液中多糖含量。

（3）液固比對(duì)多糖提取率的影響。取過(guò)篩的牛蒡粉 1.00 g，分別取液固比為 10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1的水作為浸提劑，在微波功率為60 W的條件下處理2 min，測(cè)浸提液中多糖含量。

1.2.4 牛蒡中水溶性多糖提取的正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定正交試驗(yàn)的因素和水平（表1）。通過(guò)極差分析和方差分析得到牛蒡多糖的優(yōu)化工藝條件。

表1 微波提取牛蒡多糖正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9（33）

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SAS 8.01軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 微波功率對(duì)牛蒡多糖提取率的影響 從不同微波功率對(duì)多糖提取率的影響（圖1）可看出，在微波處理時(shí)間和液固比一致的情況下，隨著微波功率的不斷增大，多糖提取率也隨之升高；當(dāng)微波功率達(dá)60 W時(shí)，多糖提取率達(dá)到最高；當(dāng)繼續(xù)增加微波功率時(shí)，多糖提取率顯著下降，可能是由于微波功率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致牛蒡多糖降解[7]。

圖1 不同微波功率對(duì)多糖提取率的影響

2.1.2 微波處理時(shí)間對(duì)牛蒡多糖提取率的影響從不同微波處理時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響結(jié)果（圖2）可看出，微波處理時(shí)間對(duì)牛蒡多糖提取率的影響也較為顯著。在微波功率和液固比一致的情況下，微波處理時(shí)間低于2 min時(shí)，隨著微波提取時(shí)間的增加，多糖提取率也隨之升高；當(dāng)微波提取時(shí)間為2 min時(shí)多糖提取率達(dá)到極大值；超過(guò)2 min，多糖提取率也顯著下降，原因可能是微波作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致多糖降解[8]。

圖2 不同微波處理時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

2.1.3 液固比對(duì)牛蒡多糖提取率的影響 從不同液固比對(duì)多糖提取率的影響結(jié)果（圖3）可看出，在一致的微波功率和相同的微波提取時(shí)間下，在液固比低于30∶1時(shí)，隨著液固比的增加，多糖提取率也隨之升高；當(dāng)液固比達(dá)到30∶1的時(shí)候，提取率達(dá)到極大值；之后隨著液固比的升高，提取率逐漸下降。這可能是由于水分太多，相同的功率和時(shí)間條件下，經(jīng)處理的牛蒡由于溫度不夠，多糖未充分溶解于提取液中。

圖3 不同液固比對(duì)多糖提取率的影響

2.2 牛蒡中水溶性多糖提取的正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，以微波功率、處理時(shí)間、浸提液固比為考察因素，進(jìn)行了三因素三水平L9（33）正交實(shí)驗(yàn)（如表1所示）。按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件提取牛蒡多糖，微波提取牛蒡多糖的正交試驗(yàn)結(jié)果、各因素的方差分析結(jié)果分別如表3所示。

由極差分析結(jié)果（表2）可知，各因子對(duì)浸提效果影響的大小順序?yàn)椋何⒉üβ剩ˋ）＞提取時(shí)間（B）＞液固比（C），各因素水平的最佳組合為A3B2C3，即微波提取牛蒡多糖的優(yōu)化工藝條件為：微波功率80 W，微波提取時(shí)間2 min，液固比40∶1。由表3各因素的方差分析結(jié)果可知，微波功率和微波處理時(shí)間對(duì)牛蒡多糖提取率有極顯著影響，而液固比沒(méi)有顯著影響。對(duì)正交試驗(yàn)得到的優(yōu)化工藝進(jìn)行驗(yàn)證，得到牛蒡多糖實(shí)際提取率為24.4%。

表2 微波提取牛蒡多糖的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 正交試驗(yàn)各因素的方差分析

3 結(jié)論與討論

本研究通過(guò)對(duì)影響牛蒡中多糖得率的多種因素進(jìn)行優(yōu)選，對(duì)于后續(xù)大量制備牛蒡粗多糖具有重要的參考價(jià)值。研究表明，微波提取牛蒡中水溶性多糖的最佳提取工藝條件為：在微波功率80 W下，40∶1的液料比浸提2 min，多糖得率為24.4%，高于董玉瑋等[4]采用酶法提取牛蒡多糖的得率（12.40%），低于羅巔輝采用超聲法提取牛蒡多糖的得率（59.5%）。但牛蒡的品種不同，其多糖的含量也會(huì)有差異。以微波法提取多糖，提取時(shí)間明顯縮短，生產(chǎn)效率大大提高，對(duì)于牛蒡多糖提取工藝的改進(jìn)具有重要意義。

[1]高祀亮，混 旭，袁 瑾.菊科植物牛蒡營(yíng)養(yǎng)成分分析[J].氨基酸和生物資源，2009，31（3）：23-24.

[2]姚 欣，常 禹，劉 淼，等.道地藥材牛蒡子特性與生態(tài)因子的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，（11）：18-21.

[3]劉恒宇，袁金田，孫國(guó)峰，等.微波法提取龍膽多糖的工藝研究[J].中藥材，2007，30（12），1605-160.

[4]董玉瑋，苗敬芝，曹澤虹，等.不同工藝條件對(duì)酶法提取牛蒡多糖的影響[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，22（12）：20-23.