超聲波輔助提取鎖陽多糖的工藝研究

楊國偉 危 晴 劉 卉 辛秀蘭 蘇東海

YANG Guo－wei WEI Qing LIU Hui XIN Xiu－lanSU Dong－h(huán)ai

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100029）

（Beijing Polytechnic，Beijing 100029，China）

鎖陽 （Cynomorium son garicum Rupr.）是一種稀有名貴中草藥。俗稱“不老藥”，又名鐵棒槌、銹鐵棒、地毛球、烏蘭高腰（蒙語），是鎖陽科鎖陽屬的單科單屬單種植物［1，2］。鎖陽可食用，目前開發(fā)的產(chǎn)品有鎖陽保健酒、鎖陽啤酒、鎖陽飲料、鎖陽沖劑、鎖陽膠囊、鎖陽精、鎖陽茶和鎖陽飲片等［3－5］。

鎖陽含多種化學(xué)成分及藥用成分，含有有機(jī)酸、黃酮類、甾體類、三萜類、氨基酸、熊果酸、鞣質(zhì)、多糖、無機(jī)離子等成分［6－9］。鎖陽具有抗腫瘤、降低血糖、抗輻射、調(diào)血脂等作用［10］，鎖陽多糖能促進(jìn)細(xì)胞再生和新陳代謝，增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)能力，具有防癌、抗病毒、延緩衰老和疲勞的作用［11－14］。

多糖的提取方法主要有大孔樹脂吸附法［15］、酶法提取法［16］、超聲輔助提取法［17］、微波 輔助提取法［18］和 超臨界萃取法［19］等。采用超聲波和醇溶液共同作用可提高多糖提取率［20］。

目前研究的報(bào)告中有關(guān)鎖陽多糖的提取有水法提?。?1］和超聲水提取法［22］，有關(guān)超聲輔助醇法提取鎖陽多糖未見報(bào)道。本試驗(yàn)以鎖陽為原料，以料液比、乙醇濃度、超聲時(shí)間、超聲功率為因素，鎖陽多糖含量為指標(biāo)，采用超聲法輔助醇法提取鎖陽多糖，通過單因素、正交試驗(yàn)，確定最佳提取工藝，為鎖陽多糖的進(jìn)一步利用提供試驗(yàn)基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

鎖陽：產(chǎn)地甘肅省張掖市平山湖；

葡萄糖、乙醇、苯酚、濃硫酸：分析純，國藥化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

紫外可見分光光度計(jì)：T6新世紀(jì)型，普析通用儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：Laborota 4000 efficient型，德國海道爾夫公司；

臺(tái)式高速離心機(jī)：H1650型，湘儀離心機(jī)儀器有限公司；

多用途恒溫超聲提取器：SY－1000E型，北京弘詳隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：HPG－9145型，北京東聯(lián)哈爾濱儀器制造有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鎖陽多糖的測定

（1）鎖陽多糖制備：

鎖陽→破碎→超聲醇提取→過濾→減壓濃縮→離心→減壓濃縮→干燥→鎖陽多糖粗品

超聲提取后，提取液經(jīng)減壓濃縮至約80 m L，加80%的等量乙醇，靜置過夜，4 000 r／min離心15 min，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌2次，經(jīng)室溫真空（－60 k Pa）干燥得鎖陽粗多糖，按原料重計(jì)算粗多糖得率。

（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線制作：精密稱取105℃干燥至恒重的無水葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品25 mg，置于250 m L容量瓶中，加蒸餾水至刻度，配成0.1 mg／m L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別移取上述標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0 m L，依 次 加 水使最終體積為1.0 m L，另取1.0 m L蒸餾水作為空白。每一試管中加入1.0 m L 5%苯酚溶液，混勻，迅速加入5.0 m L濃硫酸，振搖5 min后放置35 min，在最大吸收波長490 nm處測定吸光度。

（3）測定方法：苯酚－硫酸法［23］。鎖陽中粗多糖經(jīng)苯酚－硫酸處理后，得到橙黃色溶液，在波長490 nm處采用比色法，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品測定多糖含量。取粗多糖樣品0.05 g用蒸餾水溶解，配制成0.05 mg／m L樣品溶液。取2 m L樣品，采用苯酚－硫酸法，計(jì)算鎖陽多糖含量。

1.2.2 鎖陽多糖提取的單因素試驗(yàn)

（1）料液比對(duì)多糖含量的影響：準(zhǔn)確稱取5 g鎖陽干粉，超聲功率為700 W，萃取時(shí)間為90 min，萃取溫度為80℃，乙醇濃度70%，采用6個(gè)液料比（1∶5，1∶10，1∶20，1∶30，1∶35，1∶40（m∶V））提取鎖陽多糖。

（2）乙醇濃度對(duì)多糖含量的影響：準(zhǔn)確稱取5 g鎖陽干粉，超聲功率為700 W，萃取時(shí)間為90 min，萃取溫度為80℃，料液比1∶10（m∶V），采用6個(gè)乙醇濃度（60%，70%，80%，90%，95%，100%）提取鎖陽多糖。

（3）超聲時(shí)間對(duì)多糖含量的影響：準(zhǔn)確稱取5 g鎖陽干粉，超聲功率為700 W，萃取溫度為80℃，料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度70%，采用6個(gè)萃取時(shí)間（30，60，90，120，150，180 min）提取鎖陽多糖。

（4）超聲功率對(duì)多糖含量的影響：準(zhǔn)確稱取5 g鎖陽干粉，萃取溫度為80℃，料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度70%，萃取時(shí)間90 min，采用6個(gè)萃取功率（600，700，800，900，950，1 000 W）提取鎖陽多糖。

1.2.3 正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，為了綜合考慮多因素相互作用對(duì)鎖陽多糖提取率的影響，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9（34）正交設(shè)計(jì)。

1.2.4 重現(xiàn)性試驗(yàn) 在正交試驗(yàn)中選出最佳提取工藝，進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取平均值，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相對(duì)平均偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分析，檢測提取方法的重現(xiàn)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和回歸方程

根據(jù)試驗(yàn)測定結(jié)果，繪制出葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1，得回歸方程：

式中：

A—— 吸光度；

x—— 葡萄糖濃度，mg／m L。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 1 The standard curve of glucose

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 料液比對(duì)多糖含量的影響 由圖2可知，料液比在1∶30（m∶V）時(shí)，鎖陽多糖的含量最大。隨著料液比增大，加大了過濾、濃縮過程，造成一定量的多糖損失，料液比在1∶30（m∶V）以上時(shí)，鎖陽多糖的含量無明顯變化。

圖2 料液比對(duì)多糖含量的影響Figure 2 Effect of solid to liquid rate on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.2.2 乙醇濃度對(duì)多糖含量的影響 由圖3可知，乙醇濃度在80%時(shí)，鎖陽多糖含量最大；隨著乙醇濃度的提高，少量多糖在乙醇溶液中的溶解度下降析出，過濾、離心操作時(shí)沉淀下來，造成多糖含量有一定量的減少。

圖3 乙醇濃度對(duì)多糖含量的影響Figure 3 Effect of ethanol concentration on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.2.3 超聲時(shí)間對(duì)多糖含量的影響 由圖4可知，超聲時(shí)間在90 min時(shí)，鎖陽多糖的含量最大，當(dāng)超聲時(shí)間為120 min以上時(shí)，一少部分多糖降解分解，多糖含量呈現(xiàn)下降趨勢。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)多糖含量的影響Figure 4 Effect of ultrasonic time on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.2.4 超聲功率對(duì)多糖含量的影響 由圖5可知，超聲功率在600～900 W時(shí)，提取率隨著超聲功率的增大而增加，當(dāng)超聲功率為900 W以上時(shí)，超聲波的機(jī)械剪切作用能使的大分子結(jié)構(gòu)斷裂［24］，造成提取液中一少部分多糖發(fā)生降解，隨著超聲功率進(jìn)一步增大，多糖含量有減少的趨勢。

圖5 超聲功率對(duì)多糖含量的影響Figure 5 Effect of ultrasonic power on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以料液比、乙醇濃度、超聲時(shí)間、超聲功率為四因素三水平的正交試驗(yàn)，因素水平見表1。正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表1 正交因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 超聲提取法正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 The results of orthogonal experimental test by ultrasonic extraction

由表2可知，影響鎖陽多糖提取工藝的主次順序?yàn)榱弦罕龋境晻r(shí)間＞乙醇濃度＞超聲功率，最佳提取工藝為A1B2C2D2，即料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度80%，提取時(shí)間1.5 h，超聲功率800 W。在此組合下，鎖陽多糖的含量達(dá)到45.18

由表3可知，料液比對(duì)鎖陽多糖提取影響顯著。

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

2.4 重現(xiàn)性試驗(yàn)結(jié)果

在優(yōu)化條件下進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，結(jié)果見表4，鎖陽多糖平均含量為45.07%，相對(duì)平均偏差為0.35%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.43%，都小于5%，表明試驗(yàn)重現(xiàn)性較好。

表4 重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of repeat experiments

3 結(jié)論

本試驗(yàn)表明，影響提取率的先后順序是料液比＞提取時(shí)間＞乙醇濃度＞超聲功率；最佳提取條件為料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度80%，提取時(shí)間1.5 h，超聲功率800 W，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鎖陽多糖含量可達(dá)45.07%，相對(duì)平均偏差為0.35%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.43%。

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