4個(gè)桑樹品種桑葚多糖提取條件的優(yōu)化及其含量比較

摘 要：以吉林省東部和中部地區(qū)的成熟黑桑、白桑、栽培種蒙桑及野生蒙桑的桑葚為材料，通過(guò)單因素及響應(yīng)面法試驗(yàn)，對(duì)桑葚多糖提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)4個(gè)品種桑葚的多糖含量進(jìn)行比較，結(jié)果表明，桑葚多糖的最佳提取條件為溫度91℃，提取時(shí)間53 min，料液比1‥48。各品種桑樹桑葚多糖含量由高到低排列依次為：栽培種蒙桑（223.658 mg/g）>白桑（212.575 mg/g）>黑桑（179.920 mg/g）>野生蒙桑（146.123 mg/g）。

關(guān)鍵詞：桑葚；多糖；提取條件；響應(yīng)面法；含量比較；吉林

中圖分類號(hào)：R284.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2014）17-0053-04

Extraction of Polysaccharide and Comparison of Polysaccharide Content of Four Mulberry Species’ Fruit

NIU Tian-yu， LIU Hong-zhang， LIU Shu-ying

（College of Life Science， Jilin Agricultural University， Changchun 130118， PRC）

Abstract：Taking Morus nigra L，M.alba L，M. mongolica Schneid and cultivated M. mongolica as test materials， this test analysed the extract condition by response surface method and compared different species of mulberrys fruit polysaccharides content.The results showed that the extraction conditions of mulberry fruit are： temperature is 91， time is 53 min， the ratio of material to liquid is 1： 48. The content of mulberry fruit polysaccharide is： cultivated M. mongolica223.658mg/g， M. alba L.212.575mg/g， M. nigra L.179.920mg/g， M. mongolica Schneid146.123mg/g， cultivated M. mongolica> M. alba L.> M. nigra L.> M. mongolica Schneid.

Key words：mulberry fruit； polysaccharide； extraction； response surface methodology； content comparison； Jilin

收稿日期：2014-07-17

基金項(xiàng)目：吉林省科技廳項(xiàng)目資助（20100254）

作者簡(jiǎn)介：牛天羽（1989-），女，吉林四平市人，碩士研究生，主要從事植物天然產(chǎn)物開發(fā)研究。

通訊作者：劉洪章

桑樹屬于小漿果類植物，地理分布較廣，栽培歷史較長(zhǎng)，通過(guò)長(zhǎng)期的自然及人工雜交，形成豐富的種質(zhì)資源[1]。目前，我國(guó)桑樹共有15個(gè)種4個(gè)變種，包括黑桑、蒙桑、白桑和華桑等，是世界上桑樹品種最多的國(guó)家[2]。桑樹的果實(shí)稱為桑葚，含有多種化學(xué)成分[3]，尤其是多糖含量高，具有較高的藥用價(jià)值，可提高免疫力、調(diào)節(jié)血糖代謝，還有一定的抗氧化和抗炎能力等[4-7]。試驗(yàn)以吉林地區(qū)黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑的桑葚為材料，比較其多糖含量差異，以期了解各品種的特征特性，有助于吉林地區(qū)桑樹品種的選育和利用，為該地區(qū)選擇適宜的桑樹品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試桑葚分別采自黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑，其中黑桑和白桑種植于吉林省集安市，栽培種蒙桑和野生蒙桑種植于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)校園。供試儀器有：粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）、DL-5-B離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）、T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海青浦滬西儀器廠）、電熱恒溫水浴鍋（北京中興偉業(yè)儀器有限公司）、電子天平（上海精天電子儀器有限公司）、FD-1B-50真空冷凍干燥機(jī)（北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）。供試試劑有硫酸、苯酚、無(wú)水乙醇、丙酮、無(wú)水乙醚等，試劑等級(jí)均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 多糖提取 將桑葚勻漿于-80℃冷凍干燥，制成粉末，用蒸餾水進(jìn)行提取，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，加入乙醇溶解（乙醇終濃度為80%），在4℃下沉淀12 h，離心收集沉淀，并用乙醇、丙酮、乙醚洗滌沉淀，冷凍干燥后得粗多糖。

1.2.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) （1）溫度：取0.5 g桑葚粉末，按1‥40的料液比，分別在溫度60、70、80、90和100℃的條件下浸提1 h，以確定最適提取溫度；（2）時(shí)間：取0.5 g桑葚粉末，按1‥40的料液比，在70℃溫度下分別浸提0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 h，以確定最佳提取時(shí)間；（3）料液比：取0.5 g桑葚粉末，分別加入10、15、20、25和30 mL蒸餾水，在70℃下浸提1 h，以確定最適料液比。

1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì) 按表1的設(shè)計(jì)對(duì)溫度、時(shí)間、料液比3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

1.2.4 多糖含量測(cè)定 （1）葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。精密稱取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品25 mg，用蒸餾水溶解并定容至100 mL，吸取溶液40 mL，定容至100 mL，即為葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液。以蒸餾水（1 mL）作對(duì)照，另準(zhǔn)確吸取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于5支試管中，補(bǔ)蒸餾水至終體積為1 mL，以苯酚-硫酸法[8]測(cè)桑葚多糖含量，葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。（2）多糖含量計(jì)算公式。多糖得率（mg/g）=（C×V×n）/1000W，式中：C表示多糖濃度（μg/mL）；V表示多糖溶液體積（mL）；n表示原液稀釋倍數(shù)；W表示樣品質(zhì)量（g）。粗多糖含量（mg/g）=W1/W2，式中，W1表示冷凍干燥后的粗多糖質(zhì)量（mg）；W2表示樣品質(zhì)量（g）。

1.2.5 不同種桑葚多糖含量比較 以響應(yīng)面法獲取的最佳條件對(duì)黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑的桑葚進(jìn)行提取，重復(fù)1次，計(jì)算各品種桑葚粗多糖的含量，并比較不同品種桑葚間多糖含量的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 溫 度 由圖2可知，在料液比1‥40、提取時(shí)間為1 h的條件下，多糖得率先隨溫度的升高而升高，在90℃時(shí)多糖得率最高，為313.054 mg/g；當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，多糖得率下降。因此，在料液比1‥40、提取時(shí)間為1 h的條件下，90℃為最適提取溫度。

2.1.2 時(shí) 間 由圖3可知，在料液比1‥40、提取溫度為70℃的條件下，多糖得率先隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，當(dāng)提取時(shí)間為1 h時(shí)，多糖得率最高，為304.861 mg/g；當(dāng)提取時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)，多糖得率下降。因此，在料液比1‥40、提取溫度為70℃的條件下，1 h為最佳提取時(shí)間。

2.1.3 料液比 由圖4可知，在70℃溫度下提取1 h，多糖得率總體上表現(xiàn)出隨料液比的減小而升高的趨勢(shì)，在料液比為1‥50時(shí)，多糖得率最高為442.537 mg/g。因此，在70℃溫度下提取1 h，最佳料液比為1‥50。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化

由表1的結(jié)果，分析得出多糖得率=485.68+2.95A-3.06B-5.18C-2.65AB+3.10AC-0.77BC-25.00A2-6.78B2-15.77C2。由表2可知，響應(yīng)面模型F值為4.42，F(xiàn)值4，以上結(jié)果皆表明該模型可用。其中，A2和B2為模型顯著因素，各因素對(duì)多糖得率的影響大小依次為料液比>時(shí)間>溫度。圖5～7為各因素之間相互作用的響應(yīng)面圖。

如圖5所示，時(shí)間與溫度交互影響多糖得率，圖中的中心點(diǎn)為響應(yīng)面的最高點(diǎn)，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫縱坐標(biāo)值為最佳的溫度與時(shí)間。

如圖6所示，溫度與料液比交互影響多糖得率，圖中的中心點(diǎn)為響應(yīng)面的最高點(diǎn)，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫縱坐標(biāo)值為最佳的溫度與料液比。由3D圖可看出圖形坡面變化較為明顯，表明料液比與溫度對(duì)多糖得率的變化較為明顯。

如圖7所示，時(shí)間與料液比交互影響多糖得率，圖中的中心點(diǎn)為響應(yīng)面的最高點(diǎn)，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫縱坐標(biāo)值為最佳的時(shí)間與料液比。由于等值線圖為橢圓形，兩個(gè)因素對(duì)多糖得率的影響不相同，其中料液比的影響大于時(shí)間。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，桑葚多糖的最佳提取條件為：溫度90.62℃，提取時(shí)間0.89 h，料液比1‥48.47。為了便于操作，將該條件修正為：溫度91℃，提取時(shí)間53 min，料液比1‥48。在此條件下，多糖得率為480.741 mg/g，與預(yù)測(cè)值486.515 mg/g基本一致。這說(shuō)明有響應(yīng)面法獲得的試驗(yàn)結(jié)果切實(shí)可行，在實(shí)踐中可以獲得較高的多糖得率。

2.4 多糖含量比較

按照2.3中獲得的最佳提取條件，對(duì)黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑進(jìn)行粗多糖提取，結(jié)果顯示：黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑的粗多糖含量分別為179.920、212.575、223.658和146.123 mg/g。各品種桑樹桑葚多糖含量由高到低排列依次為：栽培種蒙桑>白桑>黑桑>野生蒙桑。

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)桑葚多糖提取條件進(jìn)行優(yōu)化，與胡海梅[9]的試驗(yàn)結(jié)果相比，提取時(shí)間較短，溫度、料液比等條件差別不大；通過(guò)冷凍干燥，在低溫低壓條件下，直接使桑葚中的水分升華，與普通的烘箱烘干相比，能更好地保存桑葚中的活性物質(zhì)；廖森泰等[10]對(duì)廣東桑樹種與其他桑樹種的桑葉多糖含量進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)不同品種間桑葉多糖含量存在明顯差異。

Sezai等[11]對(duì)黑桑、白桑和北美赤桑的桑葚化學(xué)成分進(jìn)行比較，周靜等[12]對(duì)新疆黑桑，白桑，藥桑桑葚營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行比較，但他們均沒(méi)有對(duì)桑葚的多糖含量進(jìn)行研究。該試驗(yàn)以吉林省東部和中部地區(qū)的成熟黑桑、白桑、栽培種蒙桑及野生蒙桑的桑葚為材料，通過(guò)單因素及響應(yīng)面法試驗(yàn)，對(duì)桑葚多糖提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)4個(gè)品種桑葚的多糖含量進(jìn)行比較，結(jié)果表明，桑葚多糖的最佳提取條件為溫度91℃，提取時(shí)間53 min，料液比1‥48。各品種桑樹桑葚多糖含量由高到低排列依次為：栽培種蒙桑>白桑>黑桑>野生蒙桑。

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（責(zé)任編輯：成 平）