中國(guó)楤木根皮多糖超聲提取工藝及含量測(cè)定

侯宏紅，王一峰，趙 博，靳 潔，曹家豪，李筱姣

（西北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

中國(guó)楤木根皮多糖超聲提取工藝及含量測(cè)定

侯宏紅，王一峰，趙 博，靳 潔，曹家豪，李筱姣

（西北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

為了篩選超聲提取中國(guó)楤木根皮粗多糖的工藝，以中國(guó)楤木根皮多糖得率為衡量指標(biāo)，采用水提醇沉法，對(duì)中國(guó)楤木根皮粗多糖超聲提取工藝中提取時(shí)間、提取溫度、超聲功率、料液比4個(gè)因素用正交設(shè)計(jì)法進(jìn)行優(yōu)化研究。結(jié)果表明：中國(guó)楤木根皮粗多糖超聲提取最佳工藝為溫度70℃，料液比1∶30（g/mL），提取時(shí)間80min，超聲功率100 W，此工藝下多糖得率為11.13%。該方法提取的多糖測(cè)得穩(wěn)定性、重現(xiàn)性均良好。所得到的優(yōu)化提取工藝準(zhǔn)確可靠，保證了中國(guó)楤木根皮多糖的有效提取。

超聲提??；中國(guó)楤木；多糖；正交試驗(yàn)

中國(guó)楤木（Aralia chinensis L.），五加科（Aralia）植物，又名鵲不踏、虎陽(yáng)刺、海桐皮、鳥(niǎo)不宿等［1］，藥食兩用，野生資源豐富，分布比較廣泛，黃淮流域、東南及西南地區(qū)都有發(fā)現(xiàn)［1］。中國(guó)楤木具有悠久的藥用和食用歷史，以根皮和莖皮入藥，具祛風(fēng)解毒、活血止痛、補(bǔ)氣安神的功效。研究表明，植物多糖在調(diào)節(jié)免疫、抑制腫瘤、降血糖、降血脂、抗病毒、抗衰老、抗氧化作用等方面均有顯著活性［2］。楤木屬植物可用于治療急慢性肝炎、糖尿病、風(fēng)濕腰腿痛、跌打損傷、無(wú)名腫毒、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、胃炎等病癥［3-5］。

近年來(lái)，楤木屬植物的化學(xué)成分和藥理活性研究取得很大進(jìn)展，其化學(xué)成分主要有：多糖類、皂苷類、黃酮類、揮發(fā)油類、醌類、生物堿類、香豆素類等［6］，對(duì)其多糖提取工藝研究報(bào)道甚少。寧德利等［7］用紫外分光光度法對(duì)長(zhǎng)白楤木根、莖、葉中多糖的含量做了測(cè)定，測(cè)得三年生植株含糖量9.09%。劉艷等［8］測(cè)得四川楤木3批根皮、莖皮、葉、嫩芽中多糖平均含量分別為2.93%、1.90%、0.41%和2.01%；蔡靜等［9］通過(guò)對(duì)飛天蜈蚣七（太白楤木）多糖熱水提取工藝路線系統(tǒng)研究，在最佳條件下，多糖提取率為3.16%。

筆者擬采用超聲波水提醇沉法，建立正交試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?yōu)化中國(guó)楤木根皮多糖（Aralia chinensis polysaccharide，ACP）提取工藝，篩選出ACP最優(yōu)的提取條件。利用超聲波所產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)勻化效果及空化作用將植物細(xì)胞壁打破，通過(guò)加強(qiáng)植物細(xì)胞內(nèi)的多糖分子傳質(zhì)作用，來(lái)加速多糖溶于溶劑中的速率，預(yù)期縮短提取時(shí)間、降低提取溫度，為更好地開(kāi)發(fā)利用中國(guó)楤木根皮多糖提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中國(guó)楤木根皮，采自甘肅徽縣；60g/mL的苯酚（AR，用80%現(xiàn)配），天津市大茂化學(xué)試劑廠；無(wú)水乙醇（AR），天津市福晨化學(xué)試劑廠；無(wú)水葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（AR），上海廣諾化學(xué)科技有限公司；濃硫酸（AR），蘭州萬(wàn)科玻化儀器有限公司。

KQ-250DE型臺(tái)式數(shù)控超聲提取儀，昆山超聲儀器廠；JJ-1型增力電動(dòng)攪拌器、JAR-6型數(shù)顯磁力攪拌水浴鍋，金壇市杰瑞爾電器有限公司；Allegra 64R型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，普瑞麥迪實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司；WGL-230B型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；BS223S型電子精密天平，北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；U-2000型分光光度計(jì)，優(yōu)尼科儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式真空泵，上海比朗儀器有限公司；LGJ-18S型冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技發(fā)展有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 中國(guó)楤木根皮多糖的提取

水提醇沉多糖：將中國(guó)楤木根皮置于40℃烘箱中烘24 h，在粉碎機(jī)中粉碎，稱取10.00g（共9份），分別放于燒杯中并加入一定量的蒸餾水浸泡1 h后補(bǔ)入蒸餾水，在超聲波中，用不同溫度、不同功率、不同時(shí)間提取2次。提取過(guò)程輔以機(jī)械攪拌，過(guò)濾，將2次濾液合并進(jìn)行減壓濃縮至一定體積，濃縮液中加入無(wú)水乙醇，使乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)80%，放置24 h，4 000r/min離心，將所得沉淀在冷凍干燥機(jī)中真空冷凍干燥，即得中國(guó)楤木根皮粗多糖。

1.2.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

精密稱取無(wú)水葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品0.020g，用蒸餾水溶解，定容至250mL容量瓶中，搖勻，分別吸取0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9mL于10mL的帶塞試管中，各以蒸餾水補(bǔ)至1.0mL，然后加入0.5mL苯酚（60g/L）及5.0mL濃H2SO4，混勻，在80℃水浴中加熱30min，然后置于冷水浴中冷卻至室溫，以1.0mL蒸餾水按同樣顯色操作做空白對(duì)照，在490 nm處測(cè)吸光度［10-11］，以吸光度A490為縱坐標(biāo)，葡萄糖質(zhì)量濃度ρ為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并做線性回歸，得回歸方程。

1.2.3 多糖含量的測(cè)定

精確稱取干燥至恒質(zhì)量的各種工藝制備的中國(guó)楤木根皮粗多糖25mg，置于250mL的容量瓶中，加蒸餾水溶解并稀釋至刻度，搖勻，制得0.1mg/mL的多糖樣品液，精密移取各樣品液1.0mL，按照1.2.2項(xiàng)下的操作方法測(cè)定中國(guó)楤木根皮多糖的吸光度，代入回歸方程，計(jì)算多糖含量，并計(jì)算多糖提取得率。多糖提取得率計(jì)算見(jiàn)式（1）。

1.2.4 正交設(shè)計(jì)表

根據(jù)單因素試驗(yàn)，影響中國(guó)楤木根皮超聲水提醇沉多糖提取率的主要因素有提取時(shí)間、提取溫度、超聲功率、料液比等。試驗(yàn)中不考慮因子間的交互作用，以 L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，見(jiàn)表1［12］。并以粗多糖得率作為衡量提取效率的客觀指標(biāo)，優(yōu)選最佳提取工藝。

1.2.5 超聲法提取多糖的穩(wěn)定性試驗(yàn)和精密度試驗(yàn)

用移液槍吸取質(zhì)量濃度為0.1mg/mL最優(yōu)工藝條件下提取所得的多糖樣品溶液1mL，按照1.2.2項(xiàng)下的操作方法，每15min測(cè)1次吸光度，持續(xù)2 h，檢驗(yàn)方法的穩(wěn)定性；連續(xù)測(cè)5次吸光度，檢驗(yàn)此方法的精密度。

2 結(jié)果與討論

2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按照1.2.2的操作，以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度ρ（μg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度 A490為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為A490=0.004ρ+ 0.147，R2=0.989。這表明在16～72 μg/mL濃度范圍內(nèi)，葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，可用于樣品液的測(cè)定。

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 料液比對(duì)多糖提取得率的影響

精確稱取烘干粉碎后的中國(guó)楤木根皮各10.00g于燒杯中，加入蒸餾水，使料液比分別達(dá)1∶20、1∶30、1∶40、1∶50和1∶60g/mL，在超聲功率為100 W，溫度為80℃條件下按照1.2.1的提取方法各浸提60min，然后按照1.2.2項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的操作方法，測(cè)其吸光度，并代入回歸方程計(jì)算多糖得率，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 料液比對(duì)中國(guó)楤木根皮多糖提取得率的影響Fig.1 Effects of ratio of material on polysaccharide yield of the root bark from Aralia chinensis

由圖1可知：隨料液比的增加，中國(guó)楤木多糖得率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。料液比為1∶40g/mL時(shí)，多糖得率達(dá)到最大值。說(shuō)明適量的水溶劑有利于多糖的溶出，但溶劑過(guò)多或過(guò)少均不利于多糖的溶出。這是因?yàn)?，料液比低時(shí)，多糖溶解不充分，得率較低；隨著料液比的增加，多糖充分溶脹，有利于多糖的溶出，使得率增加，但是，料液比過(guò)大，加大了后續(xù)提取過(guò)程中的濃縮困難程度，使?jié)饪s時(shí)間增加，必然使多糖在濃縮過(guò)程中有較多損失，反而使多糖得率下降［13］。因此，選1∶40g/mL為最佳料液比。

2.2.2 提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

精確稱取烘干粉碎后的中國(guó)楤木根皮各10.00g于燒杯中，加入蒸餾水，使各自料液比達(dá)1∶40g/mL，在功率為100 W、80℃條件下，按照1.2.1的提取方法分別浸提20、35、50、65和80min。按照1.2.2項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的操作方法，測(cè)其吸光度，并代入回歸方程計(jì)算多糖得率，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 提取時(shí)間對(duì)中國(guó)楤木根皮多糖提取得率的影響Fig.2 Effects of extraction times on polysaccharide yield of the root bark from Aralia chinensis

由圖2可知：隨著提取時(shí)間的增加，多糖得率也在增加，在20～35min時(shí)，多糖得率增加緩慢，在35～65min時(shí)，多糖得率增加顯著，說(shuō)明在此范圍多糖溶出較多。但在65～80min時(shí)，多糖得率不再改變。多糖的溶出需要一定的時(shí)間，隨著時(shí)間的增加，多糖的溶出量也增加，當(dāng)達(dá)到一個(gè)最佳時(shí)間后，多糖已完全溶出，不再隨時(shí)間的增加而增加。因此，選最佳提取時(shí)間為65min。

2.2.3 溫度對(duì)多糖提取率的影響

精確稱取烘干粉碎后的中國(guó)楤木根皮各10.00g于燒杯中，加入蒸餾水，使各自料液比達(dá)1∶40g/mL，在功率為100 W，溫度分別為40、50、60、70和80℃條件下按照1.2.1的提取方法各浸提65min。按照1.2.2項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的操作方法，測(cè)其吸光度，并代入回歸方程計(jì)算多糖得率，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 提取溫度對(duì)中國(guó)楤木根皮多糖提取得率的影響Fig.3 Effects of extraction temperature on polysaccharide yield of the root bark from Aralia chinensis

由圖3可知：多糖得率隨著提取溫度的增加而增加。在50～70℃時(shí)，多糖得率增長(zhǎng)明顯；在70～80℃時(shí)，多糖得率基本保持不變；在80～90℃時(shí)，多糖得率稍有下降。這是由于溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，有利于多糖溶出，但是溫度過(guò)高可能對(duì)多糖的結(jié)構(gòu)有所損傷，導(dǎo)致多糖得率反而下降。為了節(jié)省能源和延長(zhǎng)超聲提取儀的使用壽命，所以選70℃為最佳提取溫度。

2.2.4 功率對(duì)多糖提取率的影響

精確稱取烘干粉碎后的中國(guó)楤木根皮各10.00g于燒杯中，加入蒸餾水，使各自料液比達(dá)1∶40g/mL，在溫度為70℃，功率分別為60、70、80、90和100 W條件下，按照1.2.1的提取方法各浸提65min。按照1.2.2項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的操作方法，測(cè)其吸光度，并代入回歸方程計(jì)算多糖得率，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 超聲功率對(duì)中國(guó)楤木根皮多糖提取得率的影響Fig.4 Effects of ultrasonic power on polysaccharide yield of the root bark from Aralia chinensis

由圖4可知：隨著超聲提取功率的增加，多糖得率也在增加，在60～90 W增加較明顯，90～100 W增加較平緩?？紤]本實(shí)驗(yàn)所用超聲提取儀最大功率為100 W，為了減少對(duì)超聲提取儀的損耗，選90 W為最佳提取超聲功率。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

以多糖提取率為響應(yīng)值，以提取時(shí)間、提取溫度、超聲功率、料液比這4個(gè)因素進(jìn)行的L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表1，極差分析和方差分析見(jiàn)表2和表3。

由表2和表3可知，在不考慮交互作用情況下，各因素對(duì)提取率的影響順序（從大到?。┮来螢樘崛r(shí)間、提取溫度、超聲功率、料液比。以多糖得率為衡量指標(biāo)，由表1分析可知：最優(yōu)工藝組合為A3B2C1D3，即提取時(shí)間為 80min，提取溫度為 70℃，料液比為1∶30g/mL，超聲功率100 W，在此條件下，多糖得率為11.194%。由表3方差分析可知：楤木根皮多糖超聲提取法的因素對(duì)結(jié)果均有一定影響，時(shí)間和溫度影響較大，具有顯著差異性。

在最優(yōu)工藝條件下做3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，取多糖得率平均值，結(jié)果見(jiàn)表4。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 1 The orthogonal experiment designs and results

表2 極差分析Table 2 The range analysis

表3 方差分析Table 3 The variance analysis

表4 平行試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of parallel test

由表4可知，在最優(yōu)工藝條件下，多糖得率平均值為11.13%。

2.4 超聲提取多糖的穩(wěn)定性和精密度的測(cè)定

超聲提取中國(guó)楤木根皮多糖的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，精密度測(cè)定如表6所示。

表5 穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果（n=6）Table 5 Results of the stability test（n=6）

表6 精密度試驗(yàn)結(jié)果（n=5）Table 6 Results of the precision test（n=5）

由表5的標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.433%（n=6），可以推斷此方法的穩(wěn)定性較好。

由表6的標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.304%（n=5），可以確定此方法的精密度較高。

3 結(jié)論

以中國(guó)楤木根皮多糖得率為衡量指標(biāo)，采用水提醇沉法，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇提取時(shí)間、提取溫度、超聲功率、料液比為影響因素，用正交設(shè)計(jì)法進(jìn)行優(yōu)化研究。結(jié)果表明，超聲法提取中國(guó)楤木根皮多糖的最佳工藝為提取時(shí)間為80min，提取溫度為70℃，料液比為1∶30（g/mL），超聲功率100 W。按最佳工藝提取中國(guó)楤木根皮多糖平均得率為11.13%，此工藝條件下，提取的中國(guó)楤木多糖的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性均良好。利用此方法提取多糖的工藝簡(jiǎn)單，多糖得率較高，可為中國(guó)楤木資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

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（責(zé)任編輯 荀志金）

Ultrasonic extraction and determination of polysaccharides from Aralia chinensis L.root

HOU Honghong，WANG Yifeng，ZHAO Bo，JIN Jie，CAO Jiahao，LI Xiaojiao
（College of Life Sciences，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China）

To optimize ultrasonic extraction of polysaccharides from the root of Aralia chinensis L..The polysaccharide yield of the root bark of A.chinensis was used to measure the extraction efficacy.Water extraction was followed by alcohol precipitation.Four factors including time，temperature，ultrasonic power and solid-liquid ratio were optimized by orthogonal design method.The yield of A.chinensis L.root polysaccharides was 11.13%under the optimum extracting conditions：ratio of solid to liquid 1∶30（g/mL），80min，70℃，ultrasonic power 100 W.The polysaccharides extracted was stable.And the method is accurate，reliable and reproducible.The developed extraction process under optimized condition makes effective extraction of polysaccharide from the root bark of Aralia chinensis feasible.

ultrasonic extraction；Aralia chinensis；polysaccharides；orthogonal experiment

R286

A

1672-3678（2015）02-0019-00

10.3969/j.issn.1672-3678.2015.02.004

2014-10-08

甘肅省自然科學(xué)基金（1208RJZA-126）；蘭州市科技局技術(shù)支撐項(xiàng)目（2013-4-89）

侯宏紅（1989—），女，甘肅天水人，碩士研究生，研究方向：植物化學(xué)；王一峰（聯(lián)系人），教授，E-mail：wangyifeng6481@aliyun.com