土黨參多糖不同提取方法的比較研究

吳蘭芳，景永帥，張振東，楊 娟*

(貴州省、中國(guó)科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550002)

土黨參多糖不同提取方法的比較研究

吳蘭芳，景永帥，張振東，楊 娟*

(貴州省、中國(guó)科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550002)

目的：比較3種提取方法對(duì)土黨參原料多糖提取率的影響。方法：以土黨參多糖提取率為考察指標(biāo)，對(duì)熱水浸提、超聲波以及微波輔助3種提取方法進(jìn)行均勻優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)多糖提取率進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析。結(jié)果：熱水浸提法的優(yōu)化條件為液料比25:1(mL/g)、溫度70℃、提取時(shí)間60min，提取率28.05%；超聲波提取法的優(yōu)化條件為液料比50:1、功率210W、提取時(shí)間40min，提取率28.12%；微波法提取的優(yōu)化條件為液料比15:1、功率900W、提取時(shí)間5min，提取率28.99%。結(jié)論：3種提取方法對(duì)多糖提取率影響差異不明顯，但超聲波和微波輔助提取較熱水浸提具有省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

土黨參；多糖；熱水浸提；超聲波；微波；均勻設(shè)計(jì)

土黨參為桔?？平疱X豹屬植物金錢豹(Campanumoea javanicaB1.subsp.japonica(Makino) Hong)，民間以根入藥，常用來(lái)燉雞、燉瘦肉等，具有補(bǔ)氣、止血、通乳等作用[1]。前期研究發(fā)現(xiàn)，土黨參中富含多糖，而且多糖成分具有促PC12細(xì)胞分化的NGF樣神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)活性[2]，保護(hù)小鼠腦缺血再灌注損傷[3]、改善小鼠學(xué)習(xí)記憶障礙等生物活性[4]，有很好的開(kāi)發(fā)利用前景。選取一種快速簡(jiǎn)便、安全、成本低、純度高而又不破壞成分的提取方法對(duì)土黨參多糖的開(kāi)發(fā)利用有重要的實(shí)踐意義。超聲波提取[5-6]、微波提取技術(shù)[7-8]是天然產(chǎn)物提取的非常有發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)，具有提取時(shí)間短、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，多糖提取工藝優(yōu)化主要采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[9]、響應(yīng)面設(shè)計(jì)[10]、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)[11-12]。而均勻設(shè)計(jì)利用試驗(yàn)點(diǎn)分布的均勻性，以節(jié)省大量的試驗(yàn)工作量，已應(yīng)用于國(guó)防、醫(yī)藥領(lǐng)域中。本研究利用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在優(yōu)選熱水浸提、微波及超聲波輔助提取土黨參多糖工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，比較3種提取方法對(duì)同一土黨參原料多糖提取率的影響，旨在為土黨參多糖制備的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

土黨參，采自貴州省貴陽(yáng)市香紙溝，經(jīng)貴陽(yáng)中醫(yī)學(xué)院趙俊華教授鑒定為金錢豹(Campanumoea javanicaB1. subsp.japonica(Makino) Hong)。

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003精密電子天平 上海恒平科技有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；R220型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Buchi公司；HP-8453型紫外-可見(jiàn)分光光度儀 惠普公司；TDL-40C型低速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；WD900B型微波爐 順德格蘭仕電器廠有限公司；KQ300DA型超聲波 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預(yù)處理

土黨參切碎根60℃烘干，粉碎過(guò)60目篩后干粉用80%乙醇溶液回流提取5次，減壓濃縮回收乙醇后，殘?jiān)L(fēng)干得脫脂土黨參干粉，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 熱水浸提工藝設(shè)計(jì)

取經(jīng)預(yù)處理的脫脂土黨參干粉20g，加入蒸餾水后水浴加熱提取。提取后于4000r/min離心10min，收集上清液，殘?jiān)瓷鲜龇椒ㄖ貜?fù)提取2次。合并上清液減壓濃縮至一定體積，濃縮液用食用酒精沉淀(最終乙醇體積分?jǐn)?shù)不低于80%)。過(guò)濾，沉淀物分別用90%乙醇和丙酮洗滌，真空干燥后得到粗多糖[13]。

選擇提取時(shí)間、提取溫度、液料比3個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，按U10(10×52)均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)(表1)。

表1 熱水浸提試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design for hot water extraction

1.3.3 超聲波法提取工藝設(shè)計(jì)

取經(jīng)預(yù)處理的土黨參干粉20g，加入一定量的蒸餾水置于超聲波中提取。提取后于4000r/min離心10min，收集上清液，殘?jiān)瓷鲜龇椒ㄖ貜?fù)提取2次。合并上清液減壓濃縮至一定體積，濃縮液用食用酒精沉淀(最終乙醇體積分?jǐn)?shù)不低于80%)。過(guò)濾，沉淀物分別用90%乙醇和丙酮溶液洗滌，真空干燥后得到粗多糖[14]。

選擇提取時(shí)間、提取功率、液料比3個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，按U10(10×52)均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)(表2)。

表2 超聲波提取試驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels of uniform design for ultrasound-assisted extraction

1.3.4 微波法提取工藝

取經(jīng)預(yù)處理的土黨參干粉20g，加入一定量的蒸餾水置于微波爐中提取。提取后于4000r/min離心10min，收集上清液，殘?jiān)瓷鲜龇椒ㄖ貜?fù)提取2次，合并上清液減壓濃縮至一定體積，濃縮液用食用酒精沉淀(最終乙醇體積分?jǐn)?shù)不低于80%)。過(guò)濾，沉淀物分別用90%乙醇和丙酮洗滌，真空干燥后得到粗多糖[15]。

選擇提取時(shí)間、提取功率、液料比3個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，按U10(10×52)均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)(表3)。

表3 微波提取因素水平Table 3 Factors and levels of uniform design for microwave-assisted extraction

1.3.5 多糖含量測(cè)定

[16]方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 11.5對(duì)3種提取方法結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱水浸提法試驗(yàn)結(jié)果

按U10(10×52)均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，各試驗(yàn)條件及結(jié)果見(jiàn)表4。

用SPSS 11.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)此均勻設(shè)計(jì)方案進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸，得回歸方程Y＝13.36＋0.11X2＋0.08X3，其復(fù)相關(guān)系數(shù)R＝ 0.95，調(diào)整決定系數(shù)RAdj＝0.93，F(xiàn)＝29.32，方程在α＝0.05水平上顯著，表明該方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)回歸方程可以看出，在熱水浸提法中，對(duì)提取率影響最大的是液料比，其次是提取溫度，提取時(shí)間對(duì)提取率的影響相對(duì)較小。綜合考察分析，其最優(yōu)組合為X1＝30、X2＝70、X3＝25:1，即液料比25:1、溫度為70℃、提取30min，多糖提取率28.05%。

表4 均勻設(shè)計(jì)法熱水浸提土黨參多糖試驗(yàn)的安排及結(jié)果Table 4 Uniform experimental design and results for hot water extraction

2.2 超聲波提取試驗(yàn)

按U10(10×52)均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，各試驗(yàn)條件及結(jié)果見(jiàn)表5。用SPSS 11.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)此均勻設(shè)計(jì)方案進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸，得回歸方程Y＝3.83＋0.13X1＋0.01X2＋0.35X3，其復(fù)相關(guān)系數(shù)R＝0.85，調(diào)整決定系數(shù)RAdj＝0.80，F(xiàn)＝5.37，方程在α＝0.05水平上顯著。從回歸方程可以看出，利用超聲波法提取土黨參多糖，其最重要的影響因素是液料比，其次是提取時(shí)間，提取功率對(duì)提取率的影響不明顯?？紤]到后續(xù)加工的成本問(wèn)題，其最優(yōu)組合為X1＝40、X2＝210、X3＝50:1，即液料比50:1、功率210W、提取40min、多糖提取率為28.12%。

表5 均勻設(shè)計(jì)法超聲波提取土黨參多糖的試驗(yàn)安排及結(jié)果Table 5 Uniform experimental design and results for ultrasoundassisted extraction

2.3 微波提取試驗(yàn)結(jié)果

按U10(10×52)均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，各試驗(yàn)條件及結(jié)果見(jiàn)表6。用SPSS 11.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)此均勻設(shè)計(jì)方案進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸，得回歸方程Y＝9.56＋0.022X2。其復(fù)相關(guān)系數(shù)R＝0.83，調(diào)整決定系數(shù)RAdj＝0.77，F(xiàn)＝17.08，方程在α＝0.05水平上顯著。根據(jù)回歸方程可以看出，所選取的3個(gè)因素中，提取功率對(duì)多糖提取率的影響作用最大，提取時(shí)間和液料比對(duì)提取率的影響不顯著。綜合各因素考察分析，其最優(yōu)組合為X1＝5、X2＝900、X3＝15:1，即液料比15:1、功率900W、提取5min、多糖提取率為28.99%。

表6 均勻設(shè)計(jì)法微波提取土黨參多糖試驗(yàn)安排及結(jié)果Table 6 Uniform experimental design and results for microwaveassisted extraction

2.4 3種方法提取對(duì)比

不同提取方法所得多糖提取率見(jiàn)表7。結(jié)果表明：從多糖提取率、糖含量、經(jīng)濟(jì)等方面考慮，超聲法和微波法占有一定優(yōu)勢(shì)。在相同的提取次數(shù)下，微波法提取在省時(shí)方面表現(xiàn)較為突出，5min能達(dá)到較理想的提取效果。

表7 不同方法提取土黨參多糖的比較Table 7 Comparison of extraction efficiencies of polysaccharides by different extraction methods

3 結(jié) 論

由于超聲波、微波輔助提取技術(shù)可以加快反應(yīng)速度，提高植物細(xì)胞破碎力度，從而提高了多糖提取率，并使提取時(shí)間明顯縮短。微波輔助提取的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)尤為明顯，其提取時(shí)間短且提取率高于超聲波輔助提取和熱水浸提。微波輔助提取和超聲波提取將在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

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A Comparative Study of Different Extraction Methods for Polysaccharides fromCampanumoea javanicaRoots

WU Lan-fang，JING Yong-shuai，ZHANG Zhen-dong，YANG Juan*
(The Key Laboratory of Chemistry for Natural Products of Guizhou Province and Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002, China)

Objective: To compare the extraction efficiencies of polysaccharides fromCampanumoea javanicaroots by different extraction methods. Methods: Three different extraction methods were optimized by uniform design combined with secondorder polynomial regression analysis for enhanced extraction efficiency. Results: The optimal hot water extraction conditions were material-to-liquid ratio of 1:25 (g/mL), extraction temperature of 70 ℃ and extraction time of 60 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.05%. The optimal ultrasonic-assisted extraction conditions were material-toliquid ratio of 1:50 (g/mL), ultrasonic power of 210 W and extraction time of 40 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.12%. The optimal microwave-assisted extraction conditions were material-to-liquid ratio of 1:15 (g/mL), microwave power of 900 W and extraction time of 5 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.99%. Conclusion: No significant difference was observed among three extraction methods. However, ultrasonic-assisted extraction and microwave-assisted extraction have a time-saving advantage over hot water extraction.

Campanumoea javanica；polysaccharide；hot water extraction；ultrasound-assisted extraction；microwave-assisted extraction；uniform design

S567.9

A

1002-6630(2012)18-0045-04

2011-07-07

貴州省中藥現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)研究開(kāi)發(fā)專項(xiàng)(黔科合社字[2009]5017號(hào))

吳蘭芳(1985—)，女，碩士研究生，主要從事藥食資源利用研究。E-mail：wulanfang757@163.com

*通信作者：楊娟(1971—)，女，研究員，博士，主要從事天然活性成分研究。E-mail：linyj401@tom.com