黃芪多糖微波輔助提取工藝優(yōu)化

周桃英 陳年友 易小英

摘要：對(duì)黃芪多糖進(jìn)行微波輔助提取，采用單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，探討料水質(zhì)量比、微波功率、微波處理時(shí)間、pH對(duì)黃芪多糖提取率的影響。結(jié)果表明，微波輔助提取黃芪多糖的最佳工藝條件是料水質(zhì)量比1∶15、微波功率450 W、微波處理時(shí)間90 s、pH 8.5。

關(guān)鍵詞：微波輔助提取工藝；膜莢黃芪[Astragalus membranaceus（Fisch.）Bunge]多糖；單因素試驗(yàn)；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）08-1896-03

黃芪是豆科黃芪屬植物，是一種多年生深根性草本藥用植物，以根入藥，具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、益胃固表、利水消腫等功效，是中國(guó)傳統(tǒng)的補(bǔ)益藥?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，黃芪含皂苷、黃酮、多糖及氨基酸等多種化學(xué)成分。其中多糖是黃芪的主要生物活性成分，具有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、強(qiáng)心降壓、降血糖、抗應(yīng)激、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗氧化等多種藥理功效[1-3]。

微波提取技術(shù)是利用微波能來(lái)提高提取率的一種新技術(shù)，與常規(guī)方法相比，微波提取具有選擇性高、快速高效、溶劑消耗小、活性成分得率高、不產(chǎn)生噪音、適合熱不穩(wěn)定物質(zhì)等特點(diǎn)[4]。

研究采用微波輔助提取黃芪多糖，確定最佳的提取工藝條件，以期提高黃芪多糖的提取率，縮短提取時(shí)間，提高效率。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑 黃芪購(gòu)于黃岡市藥材市場(chǎng)，由黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)制藥教研室鑒定為膜莢黃芪[Astragalus membranaceus（Fisch.）Bunge]的干燥根。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自成都化學(xué)試劑廠。

1.1.2 儀器與設(shè)備 WD800型Galanz微波爐購(gòu)自格蘭仕電器公司，UV-160A紫外可見分光光度計(jì)購(gòu)自日本島津公司，RE52CS真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀購(gòu)自上海榮生儀器廠，SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵購(gòu)自鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司，中藥萬(wàn)能粉碎機(jī)購(gòu)自江陰市偉翔藥化機(jī)械廠。

1.2 方法

1.2.1 黃芪多糖的提取 購(gòu)買的黃芪生藥用水洗凈，自然干燥后用中草藥萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎，過40目篩。然后精密稱取黃芪粉末5 g，用50 mL石油醚回流脫脂兩次，然后再用50 mL 95%乙醇回流提取兩次，濾渣揮干后按一定料水質(zhì)量比加入去離子水，置于微波爐中按不同的微波功率與微波處理時(shí)間進(jìn)行提取。提取結(jié)束后過濾提取液，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將濾液濃縮到適當(dāng)體積，取濾液，加3倍體積的95%乙醇沉淀，放置過夜，離心，所得沉淀分別用無(wú)水乙醇、丙酮、乙醚回流洗滌，得黃芪多糖。所得多糖用75%乙醇重復(fù)洗滌兩次后再用60 ℃去離子水溶解，最后將樣品提取液稀釋到適當(dāng)體積待測(cè)。

1.2.2 多糖含量的測(cè)定方法

1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。精確稱取干燥至恒重的葡萄糖1 g，加去離子水溶解定容至1 000 mL，所得標(biāo)準(zhǔn)液濃度為1 mg/mL。取7支試管，分別吸取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6和0.8 mL，分別置于0、1、2、3、4、5、6號(hào)共7支試管中，再分別加去離子水補(bǔ)至1 mL。在每支試管中立即加入蒽酮試劑4.0 mL，迅速浸于冰水浴中冷卻，各管加完后一起浸于沸水浴中，管口加蓋玻璃球，以防蒸發(fā)。自重新煮沸起，準(zhǔn)確煮沸10 min取出，用流水冷卻，于室溫暗處放置10 min，調(diào)零，在624 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，以葡萄糖濃度作橫坐標(biāo)，以吸光度作縱坐標(biāo)，用最小二乘法進(jìn)行線形回歸，得葡萄糖溶液濃度（C）與吸光度（A）關(guān)系曲線的回歸方程式。

2）樣品多糖含量的測(cè)定。吸取1 mL提取液與4 mL蒽酮溶劑混合，然后如上法先在沸水中加熱10 min，再在暗處放置10 min，調(diào)零，在624 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，進(jìn)而計(jì)算出多糖含量。

3）黃芪多糖提取率的計(jì)算。黃芪多糖提取率按下式計(jì)算：

E=■×100%

式中，E為多糖提取率（%）；m1為樣品中多糖的質(zhì)量（mg）；m2為黃芪粉末的質(zhì)量（mg）。

1.2.3 單因素試驗(yàn) ①料水質(zhì)量比對(duì)黃芪多糖提取率的影響。在微波功率450 W、微波處理時(shí)間60 s、pH 7.0的條件下，分別按料水質(zhì)量比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50提取黃芪多糖，研究料水質(zhì)量比對(duì)黃芪多糖提取率的影響。②微波功率對(duì)黃芪多糖提取率的影響。在微波處理時(shí)間60 s、pH 7.0、料水質(zhì)量比1∶20的條件下，分別按250、350、450、550、650 W的微波功率提取黃芪多糖，研究微波功率對(duì)黃芪多糖提取率的影響。③微波處理時(shí)間對(duì)黃芪多糖提取率的影響。在pH 7.0、料水質(zhì)量比1∶20、微波功率450 W的條件下，分別按微波處理時(shí)間30、60、90、120、150 s提取黃芪多糖，研究微波處理時(shí)間對(duì)黃芪多糖提取率的影響。④pH對(duì)黃芪多糖提取率的影響。在料水質(zhì)量比1∶20、微波功率450 W、微波處理時(shí)間90 s的條件下，分別按pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0提取黃芪多糖，研究pH對(duì)黃芪多糖提取率的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇料水質(zhì)量比、微波功率、微波處理時(shí)間、pH 4個(gè)因素，在其他各項(xiàng)工藝條件都不變的情況下進(jìn)行正交試驗(yàn)，以黃芪多糖提取率為指標(biāo)來(lái)優(yōu)化微波輔助提取工藝。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素與水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作結(jié)果

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1?；貧w方程為■=0.006 9x-0.001 1，相關(guān)系數(shù)r=0.999 9，說明葡萄糖在規(guī)定范圍內(nèi)線性良好。其中，x為葡萄糖濃度（μg/mL），y為吸光度。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 料水質(zhì)量比對(duì)黃芪多糖提取率的影響 由圖2可知，多糖提取率隨著料水質(zhì)量比的減小而變大，但當(dāng)料水質(zhì)量比小于1∶20時(shí)提取率反而緩慢下降。故料水質(zhì)量比1∶20比較合適，這樣既能保證一定的提取率，又能減少后續(xù)操作難度，節(jié)省材料和降低能耗。

2.2.2 微波功率對(duì)黃芪多糖提取率的影響 由圖3可知，多糖提取率隨著微波功率的增加而變大，但當(dāng)微波功率超過450 W時(shí)提取率開始下降。其原因可能是由于微波功率太大引起多糖結(jié)構(gòu)變化，甚至使碳環(huán)裂解，導(dǎo)致提取率降低[6]。同時(shí)微波功率大時(shí)，提取液黏稠度增加，使過濾困難，并且提取過程中易發(fā)生暴沸。故微波功率450 W較合適。

2.2.3 微波處理時(shí)間對(duì)黃芪多糖提取率的影響 由圖4可知，多糖提取率隨著微波處理時(shí)間的延長(zhǎng)而變大，但當(dāng)微波處理時(shí)間超過90 s時(shí)提取率開始下降。其原因可能是由于微波輻射在短時(shí)間內(nèi)對(duì)細(xì)胞的破壞作用比較大，溶出物多，所以前期提取率上升較快；但后期處理時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致多糖的水解程度加大，造成提取率下降[5-7]。故微波處理時(shí)間90 s較合適。

2.2.4 pH對(duì)黃芪多糖提取率的影響 由圖5可知，多糖提取率隨pH的增加而變大，當(dāng)pH超過8.0時(shí)提取率開始下降，但變化不大。其原因可能是由于多糖中的糖苷鍵在酸性條件下容易水解，故弱堿性條件有利于多糖的提取[6]。故選pH 8.0較合適。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，影響黃芪多糖提取率的主次因素排序?yàn)閜H>微波功率>料水質(zhì)量比>微波處理時(shí)間。微波輔助提取黃芪多糖的最佳工藝為A1B2C2D3，即料水質(zhì)量比1∶15、微波功率450 W、微波處理時(shí)間90 s、pH 8.5，但正交設(shè)計(jì)中沒有這項(xiàng)組合，故按這項(xiàng)組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，此時(shí)黃芪多糖提取率為8.95%，高于正交設(shè)計(jì)的最高值，故采用此組合作為微波輔助提取黃芪多糖的最佳提取工藝。

3 結(jié)論

微波輔助提取黃芪多糖的最佳提取工藝為料水質(zhì)量比1∶15、微波功率450 W、微波處理時(shí)間90 s、pH 8.5。微波輔助提取黃芪多糖在縮短提取時(shí)間、提高提取率、降低成本等各方面具有顯著作用，但微波對(duì)黃芪多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)、生物活性、生理特性的影響有待深入研究。如果采用微波輔助提取工藝對(duì)黃芪多糖的藥效成分無(wú)破壞作用，那么可探索大規(guī)模生產(chǎn)的工藝條件。

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