黃芪多糖超聲-微波協(xié)同提取研究

杜廣芬，蔡志華，王 剛，代 斌，何 林

新疆兵團化工綠色過程重點實驗室/石河子大學化學化工學院，新疆石河子 832000

黃芪(Radix Astragali)為豆科草本植物蒙古黃芪、膜莢黃芪的根，是常用的中藥材，其具有補氣固表、利水退腫、托毒排膿等多種療效。在我國，黃芪主要分布于東北、華北、西北和西南地區(qū)。黃芪中含有多糖、皂甙、黃酮、氨基酸等多種活性成分［1-3］，具有較高的藥用價值。目前，已從黃芪及其同屬植物中分離出10多種多糖［4］、100多種黃酮類化合物和40多種皂甙類成分。研究表明，黃芪多糖具有增強機體免疫功能、強心降壓、降血糖、抗應激、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗氧化等多種藥理功效［5，6］。黃芪多糖過去大都采用水煎煮法提?。?］，近年相關研究主要集中在利用微波［8-12］或超聲波［13-15］輔助提取等較為高效的提取方法。但文獻報道的各種方法均存在提取時間長、多糖得率不高［16，17］等不足。因此，發(fā)展更加快捷高效的提取方法具有重要的應用價值。超聲-微波協(xié)同提取法［18-22］是一種先進的萃取手段，該方法將微波和超聲兩種手段有機結合起來，大大提高了提取效率。本實驗在黃芪多糖水浸提法提取的基礎上，以多糖得率及粗多糖純度為目標函數(shù)，對黃芪多糖的微波-超聲協(xié)同提取進行了研究。

1 材料與儀器

原料:黃芪，經(jīng)分析符合中華人民共和國藥典2005年版一部“黃芪”項下有關規(guī)定。98%硫酸、苯酚、95%乙醇、葡萄糖均為分析純。

主要儀器:CW-2000型超聲-微波協(xié)同萃取/反應儀(上海新拓分析儀器有限公司);UV22501PC型紫外可見分光光度計(日本島津公司);BS 124S電子分析天平。

2 實驗方法

2.1 葡萄糖標準曲線的制作

2.1.1 葡萄糖標液配置:精密稱取0.1087 g葡萄糖定容至1000 mL容量瓶中加蒸餾水稀釋至刻度線。

2.1.2 標準曲線的繪制:準確吸取葡糖糖標準液0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL 于 10 mL試管中，統(tǒng)一用蒸餾水稀釋至2 mL，再各加入5%的苯酚1 mL，迅速滴加5 mL濃硫酸，搖勻，室溫下放置30 min，以加入葡萄糖貯備液0.0 mL組作為空白液，進行空白試驗。

2.1.3 最大吸收波長的選擇:取配置的標準葡萄糖溶液2 mL，加入5% 的苯酚1 mL，迅速加入濃硫酸5 mL，搖勻，室溫顯色30 min，冷卻，在波長為200～600 nm范圍內(nèi)，用紫外可見分光光度計掃描，測得最大吸收波長為490 nm。

將上述各黃芪多糖待測液，在490 nm處測得吸光度，以吸光光度值為縱坐標，葡萄糖含量為橫坐標作標準曲線如圖 1，得回歸方程:Y=0.0119X-0.0057(R2=0.9985)。

圖1 葡萄糖標準曲線Fig.1 Standard curve of glucose

2.2 黃芪多糖測定方法［23］

采用苯酚-硫酸法。多糖在濃硫酸的作用下水解生成單糖，并迅速脫水形成糠醛衍生物，然后與苯酚縮合成有色化合物，在490 nm處有最大吸收。

準確稱取約0.01 g粗多糖樣品，置于250 mL量瓶中，加水溶解，定容。精密吸取2 mL樣品溶液于試管中，再加入1 mL的苯酚，迅速滴加5 mL濃硫酸，搖勻，室溫下放置30分鐘，以加入葡萄糖貯備液0.0 mL組作為空白液，進行空白試驗，在490 nm處測定吸光值。由標準曲線方程Y=0.0119X-0.0057計算可得黃芪多糖含量，其中Y為吸光度值，X為葡萄糖濃度(ug/mL)。

2.3 黃芪多糖提取方法

以水為溶劑浸提:準確稱取5 g黃芪粉末(過20目篩)，加入10～30倍量的水，室溫下靜置60 min，在超聲波-微波協(xié)同作用下提取一段時間，趁熱過濾得提取液，提取液適當濃縮，加入約3倍濃縮液體積的95%乙醇醇沉，靜置5 min，過濾、干燥得到黃芪粗多糖。

3 結果與分析

3.1 單因子實驗

3.1.1 提取時間對黃芪多糖得率的影響

在料液比為1∶10，功率為180 W的條件下，分別控制提取時間為 60 s、90 s、120 s 、150 s、180 s提取黃芪多糖，計算提取率及純度，得圖。由實驗結果可知，150 s內(nèi)多糖提取過程基本達到平衡，增加提取時間，多糖得率變化不大，由于黃芪中其它成分的溶出，多糖純度反而呈下降趨勢。因此可以選擇120，150，180 s作為正交因子。

圖2 時間對多糖得率和純度的影響Fig.2 Effect on yield of hippophae rhamnoides polysaccharide by time

3.1.2 不同功率對黃芪多糖得率的影響

在提取時間為150 s，料液比為1∶10的情況下，在微波功率分別為60 W、120 W、180 W、240 W、300 W下，提取黃芪多糖，計算提取率及純度，得圖3。由實驗結果可知，多糖得率隨微波功率增加而增大，當微波功率增加到120 W時，進一步增加功率，多糖得率變化不明顯，由于其它成分的溶出，多糖純度呈下降趨勢。因此可以選擇60 W，120 W，180 W作為正交因子。

圖3 不同功率對黃芪多糖得率的影響Fig.3 Effect on yield of hippophae rhamnoides polysaccharide by different power

在提取時間為150 s，微波功率為120 W的情況下，取不同的料液比 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 提取多糖，計算提取率及純度，得圖4。實驗結果表明，溶劑用量為20 mL/g原料較合適，進一步增加溶劑用量，提取率下降明顯，這可能是因為過多的溶劑增加了多糖的溶解，使析出的多糖減少。因此可以選擇 1∶15、1∶20、1∶25 作為正交因子。

圖4 不同料液比對沙棘多糖得率的影響Fig.4 Effect on yield of hippophae rhamnoides polysaccharide by different rate of solid to liquid

3.2 正交試驗

綜合上述單因素實驗結果，以超聲波-微波協(xié)同提取時間、微波功率和料液比作為正交因子，設計了3因素3水平正交實驗，優(yōu)選最佳工藝條件，正交實驗及方差分析結果如下:

表1 正交實驗因子水平表Table 1 The orthogonal experiment factor level table

表2 正交實驗表及結果Table 2 The orthogonal experiment table and results

表3 正交實驗結果方差分析Table 3 Orthogonal experimental results of variance analysis

通過正交實驗和方差分析可以看出，各因素對黃芪多糖提取率的影響順序為:B＞A＞C，即微波功率＞提取是間＞料液比。各因素的最佳組合為B2A2C3，即微波功率120 W，提取時間150 s，料液比1∶25(g/mL)時，在此最優(yōu)條件下，黃芪多糖的提取率最高可達4.25%。

3.3 最佳工藝驗證實驗

取同一批次藥材按最佳提取工藝條件進行提取，分別提取三批，結果如下(表四)所示，平均提取率為4.162%，RSD 為1.938;平均純度為 68.433%，RSD 為0.276。

表4 驗證實驗Table 4 Demonstration test

3.4 最佳工藝驗證實驗

將超聲-微波協(xié)同提取法與文獻報道的水提法［7］、微波輔助法［8］、超聲輔助法［13］進行平行提取實驗，對提取率及多糖純度進行了比較。結果表明，利用超聲-微波協(xié)同提取法可以獲得更高的多糖提取率及更優(yōu)的多糖純度(圖5)。

圖5 黃芪多糖不同提取方法的比較Fig.5 Comparison of different extraction methods of astragalus polysaccharides

4 結論

通過以上實驗得出黃芪多糖超聲波-微波協(xié)同提取的最佳工藝為:微波功率120 W、提取時間150 s、最佳料液比為1∶25(A2B2C3)，黃芪多糖提取率為4.245 mg/g。結果表明，超聲-微波協(xié)同提取法與其他方法相比，更加省時、高效，所得多糖純度更高。

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