紅參藥渣中多糖的提取及其醇沉性質(zhì)分析

胡偉蓮，戴德慧

（浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州310023）

紅參藥渣中多糖的提取及其醇沉性質(zhì)分析

胡偉蓮，戴德慧

（浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州310023）

在一系列單因素實驗的基礎(chǔ)上，通過四因素三水平正交試驗對紅參藥渣中人參多糖的提取工藝進行了優(yōu)化，結(jié)果表明：最佳提取工藝參數(shù)為提取溫度100℃，提取時間2 h，料液比為1∶40 g/mL，提取次數(shù)2次。在此基礎(chǔ)之上，通過分級和分步醇沉的方法考察了人參多糖的分布規(guī)律，分級醇沉結(jié)果表明人參多糖得率隨醇沉濃度的升高而增加，多糖的含量變化起伏較大，基本符合二次多項式函數(shù)關(guān)系。分步醇沉結(jié)果表明了人參多糖的分子量分布廣泛且不均勻，以高、中分子量的多糖為主。

紅參；藥渣；多糖；提??；醇沉

紅參為五加科植物人參的栽培品經(jīng)蒸制后的干燥根及根莖，其性溫、味甘、香味較濃、具有補氣、滋陰、益血、生津、強心、健胃、鎮(zhèn)靜等作用［1-2］。人參多糖和皂苷是紅參的主要功效成分?，F(xiàn)代藥理研究表明，人參多糖具有顯著地抗腫瘤、血糖調(diào)節(jié)、增強免疫功能、抗菌、造血調(diào)控、抗氧化、抗輻射等作用［3-6］。目前國內(nèi)大多數(shù)中藥制藥企業(yè)利用醇提法提取紅參中的人參皂苷，此工藝條件下作為大分子水溶性成份的人參多糖基本不能夠被浸提出來，紅參中人參多糖沒有得到合理的利用，造成巨大的資源浪費。本文以中藥企業(yè)紅藥藥渣廢棄物為原料，采用單因素實驗及正交試驗，優(yōu)化人參多糖的熱水提取工藝；并通過分級醇沉、分步醇沉法對人參多糖的分布規(guī)律進行了研究，以期為紅參藥渣中人參多糖的開發(fā)和利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

紅參藥渣：正大青春寶藥業(yè)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取方法

取干燥紅參藥渣25 g，加入1 L蒸餾水，在100℃條件下提取2 h，提取2次，過濾濃縮并進行低溫真空干燥。

1.2.2 標準曲線的制作

采取苯酚-硫酸法。以吸光度為縱坐標，葡萄糖質(zhì)量為橫坐標，得標準曲線的方程：Y=0.010 0X+0.009 5，R2=0.995 2。

1.2.3 正交設(shè)計

以人參多糖的提取率為指標，采用L9（34）正交試驗表進行正交試驗。在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選取提取溫度，提取時間，料液比，提取次數(shù)作為考察對象，每個因素選取3個水平（表1）。

表1 正交實驗設(shè)計水平表Table 1 The table of orthogonal design

2 結(jié)果與討論

2.1 料液比對紅參多糖得率的影響

取紅參薄片5份，每份5 g，分別加入5、10、20、30、40倍量水，80℃提取2 h，離心取上清液測定多糖含量。其多糖提取得率見圖1。

圖1 不同料液比對紅參中粗多糖得率的影響Fig.1 The effect of different ratio of solid to liquid，on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由圖1可知，隨著浸提液體積的增加，紅參粗多糖的得率不斷增加，當(dāng)料液比為1∶30（g/mL）的時候，產(chǎn)率達到最高峰。但隨著料液比的增大，多糖產(chǎn)率呈現(xiàn)出一個下降趨勢。其原因可能是隨著料液比的不斷增大，在熱量一定情況下，在固液兩相間，吸附作用與溫度成反比，即其吸附強度隨著提取液溫度的降低而不斷增加，阻礙了多糖的溶出，故提取率下降［7］。

2.2 提取溫度對紅參多糖得率的影響

取紅參薄片5份，分別至于60℃～100℃條件下提取2 h，離心取上清液測定多糖含量。其多糖提取得率見圖2。

圖2 不同溫度對紅參中多糖產(chǎn)率的影響Fig.2 The effect of different extraction temperature on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由圖2可知，提取溫度在60℃到100℃之間時，紅參多糖的提取率隨著溫度的升高而增加。這可能是因為隨著溫度的升高，多糖分子加快從固體向液體環(huán)境溢出所致。但是當(dāng)提取溫度超過90℃之后，紅參多糖的提取率隨著提取溫度升高并不明顯。

2.3 提取時間對紅參多糖得率的影響

取紅參薄片5份，至于90℃條件下提取1 h～3 h，每隔0.5 h離心取上清液測定多糖含量。其多糖提取得率見圖3。

圖3 不同提取時間對紅參中多糖產(chǎn)率的影響Fig.3 The effect of different extraction time on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由圖3分析可知，在提取時間1 h到2 h這段時間之內(nèi)，提取率隨著時間的增加而快速增加。當(dāng)提取時間到達2 h以后，提取率變化不大。

2.4 提取次數(shù)對紅參多糖得率的影響

取紅參藥渣5份，分別提取1至5次，考察提取次數(shù)對紅參多糖提取率的影響。其結(jié)果見圖4。

由圖4分析可知，隨著提取次數(shù)的增加，紅參中的多糖提取率呈現(xiàn)一個上升的趨勢。在1次至2次之間，斜率非常大，但是在提取次數(shù)達到2次之后，這個上升的趨勢就會變得非常緩慢，曲線變化也隨之平坦。

圖4 不同提取次數(shù)對紅參中多糖產(chǎn)率的影響Fig.4 The effect of different extraction times on yield of polysaccharides from red ginseng residues

2.5 粉碎程度對紅參多糖得率的影響

分別取紅參藥渣薄片粉碎，依次過18目、60目、200目，收集后在上述最佳條件下提取多糖，人參多糖得率見圖5。

圖5 不同粉碎程度對紅參藥渣中多糖得率的影響Fig.5 The effect of different degree of grinding on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由圖5可知，過60目紅參藥渣粉未提取率最高，與未經(jīng)處理的紅參藥渣薄片相比，提高了約3%，但過細的原料在后續(xù)固液分離比較困難，且超過60目后多糖提取過程損失較多。為簡化工藝和降低成本，選取紅參薄片為提取對象。

2.6 正交試驗結(jié)果分析

L9（34）正交試驗結(jié)果見表2。

表2 L9（34）正交試驗結(jié)果Table 2 The restult of orthogonal test（L9（34））

表2 L9（34）正交試驗結(jié)果Table 2 The restult of orthogonal test（L9（34））

由表2可知，影響紅參的4個單因素的主次關(guān)系依次為：提取次數(shù)＞提取溫度＞提取時間＞料液比。其最佳的一組條件為提取溫度100℃，提取時間2 h，料液比1∶40，提取次數(shù)2次。最后按照此最佳工藝進行驗證性試驗，此條件下紅參多糖的平均提取率為44.35%，表明該工藝穩(wěn)定可行。

2.7 分級醇沉

取人參多糖提取濃縮液9份，每份50 mL，分別以醇濃度10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%進行醇沉，將醇沉物真空低溫干燥，分析多糖的得率和含量。其結(jié)果見6。

圖6 分級醇沉的人參多糖含量與得率Fig.6 Yield and contents of ginseng polysaccharides in step ethanol precipitation

由圖6可知，各醇沉對應(yīng)的多糖得率都隨乙醇濃度的升高而增加。人參多糖易溶于水，難溶于乙醇，在不同濃度乙醇溶液中不同分子量范圍的多糖溶解度差異較大。醇沉濃度越高，能夠沉淀下來的多糖分子量越小，醇濃度達90%時，幾乎所有多糖都能沉淀下來。由于水提液含有較多雜質(zhì)（如蛋白質(zhì)、核酸等），分級醇沉所得樣品中多糖的含量變化起伏較大，含量與醇沉濃度基本為二次多項式關(guān)系。醇濃度為40%～60%時所得多糖含量較高，醇濃度為10%和90%時所得多糖含量較低，表明人能多糖的分子量分布不均勻。

2.8 分步醇沉

將濃縮液加乙醇調(diào)醇濃度為10%，收集沉淀，再將上清液調(diào)節(jié)醇濃度為20%，收集沉淀，依此類推至醇濃度為90%。將醇沉物真空低溫干燥，分析各醇沉組份的百分比。其結(jié)果見圖7。

圖7 分步醇沉各部分人參多糖比例Fig.7 Composition ratio of ginseng polysaccharides in stepwise ethanol

由圖7表明，乙醇濃度為20%、70%、80%及90%時，醇沉的多糖較少，當(dāng)濃度為10%、30%和60%時，沉淀出的多糖較多，其中以乙醇濃度10%的多糖所占比例最大。表明人參多糖的分子量分布很廣泛，且不同濃度的醇沉部分的多糖分布很不均勻。一般認為低濃度醇沉物是較高分子量的多糖，高濃度醇濃度沉淀出的是一些低分子量的多糖［8］。由此可知，紅參藥渣中人參多糖高、中分子量的多糖含量較高，而小分子多糖含量較少。

3 小結(jié)

1）通過一系列單因素試驗及正交試驗優(yōu)化，紅參藥渣中多糖的最佳提取工藝為：提取溫度100℃，提取時間2 h，料液比為1∶40，提取次數(shù)2次。按照此最佳工藝進行驗證性試驗，此條件下紅參多糖的提取率為44.35%。

2）分級醇沉結(jié)果表明各濃度醇沉對應(yīng)的人參多糖得率隨醇濃度的升高而增加；多糖的含量變化起伏較大，基本符合二次多項式關(guān)系。分步醇沉結(jié)果表明紅參愛人參多糖的分子量分布廣泛，不同濃度的醇沉部分的多糖分布不均勻，以高、中分子量的多糖為主。

［1］宋利華，蕭偉，鹿麗麗，等.正交試驗優(yōu)選人參多糖的提取工藝［J］.中草藥，2012，43（2）：283-287

［2］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典 ［M］.一部.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：130-179

［3］Cheng H R，Li S S，F(xiàn)an Y Y，et al.Comparative studies of the antiproliferative effects of ginseng polysaccharides on HT-29 human colon cancer cells［J］.Med Oncol，2011，28（1）：175-181

［4］曾永梅.人參多糖對肺癌的輔助治療作用［J］.中國藥業(yè)，2001，10（6）：31-32

［5］臺桂花，張翼伸，梁忠?guī)r.人參莖中水溶性多糖的研究［J］.生物化學(xué)與生物物理學(xué)報，1988，20（2）：119-123

［6］趙俊.人參多糖的化學(xué)與藥理學(xué)研究進展［J］.國外醫(yī)學(xué)中醫(yī)中藥分冊，2004，26（2）：79-81

［7］張波，李然，孫德，等.微波法提取人參多糖及純化的工藝研究［J］.食品科技2008，33（8）：134-136

［8］閆巧娟，韓魯佳，江正強，等.黃芪多糖的分子量分布［J］.食品科學(xué)，2004，25（8）：27-30

StudyonPolysaccharidesExtractionandPropertiesofAlcoholPrecipitationfromRedGinsengResidues

HU Wei-lian，DAI De-hui
（Department of Biology and Chemical Engineering，Zhejiang Universtity of Science and Technology，Hangzhou 310023，Zhejiang，China）

Based on a series of single factor experiment，the polysaccharide extraction technology from red ginsengresresidueswereoptimizedthroughorthogonalexperimentaldesign［L9（34）］.Theresultshowed：theoptimal technology were red ginseng res residues was added with 40 times water，heated to 100℃ for 2 h，and extraction twice.On this basis，Molecular mass distribution of ginseng polysaccharide was investigated by ethanol precipitation（step and stepwise）.For step ethanol precipitation，yields of ginseng polysaccharide were increased with the increase of ethanol concentration.There were high differences in the saccharides content of samples，which is in line with non-linear function containing quadratic term.The stepwise ethanol precipitation sugested that the molecular weight distribution were wide and uneven，and it was rich in high and intermediate molecular weight polysaccharide.

red ginseng；residues；polysaccharides；extraction；alcohol precipitation

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.015

2013-09-06

杭州市科技計劃項目（20111233F03）

胡偉蓮（1971—），女（漢），副教授，博士，主要從事生物工程方面的研究與教學(xué)。