正交試驗法提取黃芪多糖工藝研究

韓小見

（長治學院 化學系，山西 長治 046011）

正交試驗法提取黃芪多糖工藝研究

韓小見

（長治學院 化學系，山西 長治 046011）

以黃芪多糖粗提物綜合評價，利用L9（34）正交實驗從水提醇沉法中優(yōu)選黃芪多糖最佳提取工藝條件，為黃芪多糖的開發(fā)利用提供實驗基礎(chǔ)。最佳工藝條件為：100℃、4 h、140 mL/10克、pH（8），醇沉以無水、三倍量最佳。

黃芪多糖；正交試驗；水提醇沉法

黃芪是豆科植物蒙古黃芪（Astragalus membranaceus（Fisch）Bge Var mongholicus（Bge）Hsiao）或膜莢黃芪（A.membranaceus（Fisch）Bge）的干燥根，是重要的益氣中藥，其味甘，性微溫，具有補氣升陽、益衛(wèi)固表、利尿脫毒、斂瘡生肌等功效。其中含有多糖、皂苷、黃酮、氨基酸及多種微量元素等有效成分。其中黃芪多糖（Astragalus polysaccharides，APS）是含量最多的一種，也是黃芪中最重要的天然有效成分，具有促進免疫功能，提高巨噬細胞活性，雙向調(diào)節(jié)血糖等作用。APS與人參多糖配伍可顯著提高抗癌活性，降低化療副作用[1-3]。目前APS的提取主要采取水提醇沉法[4-6]，該法工藝簡單，操作方便，但缺點是多糖粗品的收率極低，從而限制了黃芪多糖的進一步開發(fā)利用。因此本文從工業(yè)化生產(chǎn)的實際情況設(shè)計水平，以多糖得率作為指標，用正交法對黃芪多糖收率進行了研究，旨在探索水提醇沉法提取黃芪多糖的最佳工藝條件，提高APS的收率，為黃芪多糖工業(yè)化提供實驗基礎(chǔ)和科學依據(jù)。

1 試劑與原料

1.1 原料：

中藥黃芪200 g（產(chǎn)地山西渾源縣）。

1.2 試劑：

95%乙醇（石家莊市有機化工廠A.R）；α-萘酚（上海試劑三廠A.R）；氧化鈣CaO（孟城試劑化工廠A.R）；蒸餾水。

2 實驗方法

2.1 黃芪的預(yù)處理

黃芪→干燥箱中烘干（80℃烘干兩小時）→粉碎→實驗樣品。

2.2 CaO水溶液提取黃芪粗多糖[4]

稱取黃芪粉10 g克放入250mL的三頸瓶中加入CaO水溶液，調(diào)節(jié)pH，煮沸，抽濾得濾液，濃縮時調(diào)至pH值為6.5。然后向濃縮液中加入濃縮液適量體積的乙醇，靜置30min,離心，得粗多糖。除去上清液，多糖加蒸餾水溶解，離心除去不溶物，取上清液，加入適量乙醇，離心得粗多糖。將粗多糖洗滌干燥，稱重，計算產(chǎn)率。

2.2.1 以煎煮溫度（A）、煎煮時間（B）、起始 pH（C）、和氧化鈣溶液用量（D）為考察因素，進行3水平4因素正交試驗。見表1。

表1 因素水平表Table 1 Table of factorsand levels

3 結(jié)果與分析

3.1 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理見表2。

表2 L9（34）正交實驗設(shè)計表及結(jié)果Table 2 The design and resultoforthogonalexperiment

由表可知，在100℃、4 h、140 mL下提取黃芪多糖收率最高，pH值對產(chǎn)率影響不大。

3.1.1 確定四因素的主次關(guān)系

從表中R數(shù)值可知：RD>RA>RB>RC，則主次關(guān)系為D>A>B>C。

即：氧化鈣溶液用量＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時間＞pH

3.1.2 最佳提取條件

（先考慮三個主要因素，pH隨之而定）：由K值和主次關(guān)系可知，最佳條件為：A3B2C2D3即（溫度：1000 ℃，時間：4 h，pH：8，氧化鈣溶液：140mL）

3.1.3 提取指標-因素圖（見圖1）

由上述指標─因素圖可分析得出：多糖的提取過程中，產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度、溶液用量的提高有逐漸增大的趨勢，最佳值還有待進一步研究；在反應(yīng)時間、pH處出現(xiàn)最佳值。

3.2 水提醇沉法中乙醇用量對多糖提取量的影響（見圖2）

由圖可知，隨乙醇用量的增加，提取物的收率逐漸提高。當乙醇量與濃縮液體積比為3∶1時，提取收率最大。由此可推斷出用3倍量無水乙醇沉淀多糖完全，收率最高。實驗就以3倍量無水乙醇作為沉淀用量。

圖1 多糖收率與因素水平的關(guān)系Fig.1 Effectof factors and levels on the extracted amountof polysaccharide

圖2 乙醇用量對多糖提取量的影響Fig.2 Effectof amountof alcoholon the extracted amountof polysaccharide

表3 乙醇用量對多糖提取量的影響Table 3 Effectofamountofalcoholon the extracted amountof polysaccharide

3.2 多糖的表征[6]

3.2.1 熔點測定

取以上產(chǎn)品，用熔點測定儀測定。該提取物沒有固定熔點，這種性質(zhì)與高聚物性質(zhì)相似。

3.2.2 Molisch反應(yīng)

將約0.2 g多糖提取物溶解在20mL蒸餾水中,得無色溶液，在試管中加入1mL此溶液，再加入約0.5mL10%的α-萘酚/酒精溶液,混合后,沿試管壁慢慢加入約1mL濃硫酸（勿搖勻），此時在二者交界處出現(xiàn)紫色環(huán),混勻后混合液呈藍色。此反應(yīng)為單糖、寡糖和多糖的共同反應(yīng)。其反應(yīng)機理可能是由糖轉(zhuǎn)為糠醛或其衍生物，再與酚縮合并經(jīng)氧化而產(chǎn)生有色物質(zhì)。

4 結(jié)論與討論

4.1 通過L（934）正交實驗，確定黃芪多糖最佳提取條件為：得出在 100 ℃、4 h、140mL、pH（8）時產(chǎn)率最高。醇沉以無水、三倍量最佳。

4.2 黃芪多糖是黃芪纖維質(zhì)的組成部分，其提取收率取決定于黃芪纖維質(zhì)溶脹作用和溶解性，而纖維在弱堿性溶液中的溶脹作用和溶解性均顯著增加。本實驗用CaO水溶液提取黃芪多糖，在堿性條件下纖維間的酯鍵易斷裂而發(fā)生剝皮反應(yīng)，使更多的多糖得以游離被提取出來，提高多糖收率。在生產(chǎn)應(yīng)用上更具有現(xiàn)實意義。

［1］黃喬書，呂歸寶，李雅臣等.黃芪多糖的研究［J］.藥學學報，1982，17（3）：200-205.

［2］孫文基，張登科，黨治穩(wěn).天然藥物成分提取與制備［M］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，1994.33.

［3］方積年.多糖的研究狀況［J］.藥學學報，1986，21（12）：944-950.

［4］李紅民，黃仁泉，王亞洲.提高黃芪多糖提取收率的工藝研究［J］.西北大學學報，2000，30（6）：509-510.

［5］韓魯佳，閻巧娟，江正強等.黃芪多糖及皂甙提取工藝研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2000，16（5）：118-121.

［6］孫瑞敏，劉冬平，陳俊等.黃芪多糖的提?。跩］.南開大學學報，2005，38（1）：33-36.

Study on Extraction Process for Polysaccharides of Astragalan Polysaccharide by Orthogonal Design

HAN Xiao-jian
（ Department of Chemistry,Changzhi University，Changzhi Shanxi 046011）

With the extraction mass as the assessment index，the optimum extracting conditions for polysaccharide of astragalan were investigated by orthogonal test.The optimum water extraction conditionswas 100℃，4 h，140mL/10g，pH 8 and three times of anhydrous ethanolwas the best in precipitation with ethanol.

astragalan polysaccharide；orthogonal design；water extraction and precipitation with ethanol

O629.12

A

1673-2014（2011）02-0020-03

2011—01—06

韓小見（1970— ），男，山西長治人，講師，碩士，主要從事有機化學及藥物化學的研究。

（責任編輯 王璟琳）