超聲波輔助提取蟲草參多糖及其抗氧化能力研究

周康 韓航 王偉

摘要[目的]研究蟲草參多糖的提取工藝，并考察其抗氧化能力。[方法]采用超聲波輔助提取蟲草參多糖，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定蟲草參多糖的最佳提取工藝，并考察蟲草參多糖的抗氧化能力。[結(jié)果]蟲草參多糖的最佳提取工藝為超聲功率500 W、提取時(shí)間40 min、液料比40∶1，在此條件下多糖提取率為60.94%；各影響因素主次順序依次為超聲功率、液料比、提取時(shí)間。所得蟲草參多糖對(duì)羥基自由基、超氧陰離子自由基、DPPH·自由基均具有一定的清除能力。[結(jié)論]蟲草參多糖具有一定的抗氧化作用，能延緩自由基對(duì)人體細(xì)胞的損傷。

關(guān)鍵詞 蟲草參；多糖；超聲波輔助提取；工藝優(yōu)化；抗氧化性

中圖分類號(hào) S567.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）03-0135-03

Abstract[Objective] To study the extraction process of polysaccharide from Cordyceps sinensis， and investigate its antioxidant capacity. [Method] Polysaccharides were extracted from C. sinensis assisted by ultrasonic， orthogonal experiment was carried out based on single factor test. The optimum extraction conditions were determined and antioxidant capacity of polysaccharide from C. sinensis were investigated. [Result] The yield of polysaccharide was 60.94% under the optimum conditions of ultrasonic power 500 W， extraction time 40 min， liquidsolid ratio 40∶1；The influencing factors were in order as ultrasonic power， liquidsolid ratio， extraction time. Hydroxyl radicals， superoxide anion radicals and DPPH·radicals can be scavenged by C. sinensis polysaccharide within a certain range.[Conclusion] Polysaccharide from C. sinensis has a certain antioxidant capacity， which can delay free radical damage to human cells.

Key words Cordyceps sinensis；Polysaccharide；Ultrasonic assisted extraction；Process optimization；Antioxidant

蟲草參又名地參，屬唇形科多年生藥食兩用草本植物，是一種地下莖長(zhǎng)5～6 cm的肉質(zhì)環(huán)形參，廣泛分布于西南等少數(shù)民族地區(qū)，喜溫耐寒，素來享有“山中之王”的美譽(yù)[1-2]。中醫(yī)認(rèn)為其具有活血調(diào)經(jīng)、祛瘀消癰、利水消腫等功效，在《中藥大辭典》中就有提神醒腦、調(diào)血脂、補(bǔ)腎虛的功效記載[3]。蟲草參中糖類及氨基酸等活性物質(zhì)含量豐富，具有降血糖、降血脂、抗氧化、促消化等功效[1，4-7]。目前，蟲草參多糖的提取方法主要是熱水提取，能耗較高，而超聲技術(shù)在中藥活性成分提取分離中的應(yīng)用將顯著提高提取率，降低能耗。筆者采用超聲波輔助提取蟲草參多糖，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定蟲草參多糖的最佳提取工藝，并考察其抗氧化能力，以期為蟲草參加工利用提供數(shù)據(jù)積累。

1 材料與方法

1.1 試材

蟲草參（中國(guó)劍川縣車記地參食品廠），烘干粉碎過60目篩備用。葡萄糖等試劑購自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為分析純。

1.2 儀器

數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-4型，常州國(guó)華電器有限公司）；紫外可見分光光度計(jì)（UV-9600型，北京北分瑞利分析儀器有限責(zé)任公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE-52型，上海亞榮生化儀器）；循環(huán)水式真空泵[SHZ-D（Ш）型，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司]；植物粉碎機(jī)（LG-500A型，瑞安百信藥機(jī)械廠）；低速自動(dòng)平衡離心機(jī)（DT5-4B型，北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。

精確稱取葡萄糖標(biāo)品10 mg，溶解定容于100 mL容量瓶中，配制成0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，蒸餾水補(bǔ)齊至2.0 mL，加入1 mL 6%苯酚溶液及5 mL 98%硫酸，搖勻，30 ℃水浴20 min，于490 nm處測(cè)定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)、葡萄糖含量為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 蟲草參多糖提取工藝。

稱取一定量蟲草參粉末，采用超聲波輔助提取蟲草參多糖，所得樣品離心后，取上清液定容，依照苯酚硫酸法測(cè)定其多糖含量。分別考察超聲功率、提取時(shí)間、液料比對(duì)蟲草參多糖提取率的影響。并在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交試驗(yàn)（表1），得出最佳工藝條件。

1.3.3 清除羥基自由基能力測(cè)定[8-12]。

取2支25 mL比色管，加入5 mL 2 mmol/L FeSO4、5 mL 6 mmol/L H2O2，混合均勻后用6 mmol/L水楊酸-乙醇溶液補(bǔ)齊至刻度，于510 nm處立即測(cè)定吸光度A0，再加入1 mL蟲草參多糖溶液，搖勻后測(cè)定吸光度Ax，并按公式（1）計(jì)算羥基自由基清除率。

羥基自由基清除率=（A0-Ax）/A0×100%（1）

式中，Ax為蟲草參多糖組吸光度，A0為空白組吸光度。

1.3.4 清除超氧陰離子自由基能力測(cè)定[8-12]。

取2支25 mL比色管，加入4.5 mL 0.05 mol/L pH為8.2的Tris-HCl溶液，于25 ℃水浴20 min后，加入0.5 mL 0.025 mol/L鄰苯三酚溶液及1 mL蟲草參多糖溶液，混勻后放置5 min，再加入1 mL 8 mol/L的HCl，搖勻后于320 nm處測(cè)定吸光度，并按公式（2）計(jì)算超氧陰離子自由基清除率。

超氧陰離子自由基清除率=（A0-Ax）/ A0×100%（2）

式中，Ax為蟲草參多糖組吸光度，A0為空白組吸光度。

1.3.5 清除DPPH·自由基能力測(cè)定[8-12]。

取20 mg DPPH·用無水乙醇溶解并定容至500 mL，取1 mL蟲草參多糖樣品與1 mL DPPH·混合反應(yīng)30 min后，于517 nm處測(cè)定吸光度Ax，并按照公式（3）計(jì)算DPPH·自由基清除率。

DPPH·自由基清除率=（Ax-A1）/A2×100%（3）

式中，Ax為蟲草參多糖組與DPPH·反應(yīng)的吸光度，A1為蟲草參多糖組與溶劑的吸光度，A2為DPPH·與溶劑的吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

由圖1可知，葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為y=6.020 6x+0.007 1（R2=0.999 1），表明葡萄糖含量在0～0.14 mg線性關(guān)系良好。

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 超聲功率對(duì)蟲草參多糖提取率的影響。

從圖2可看出，隨著超聲功率的增大，蟲草參多糖提取率不斷提高，當(dāng)超聲功率達(dá)到400 W時(shí)，提取率為36.31%，隨著超聲功率繼續(xù)增大，多糖溶出率上升趨勢(shì)減緩?？赡苁且?yàn)樵谳^低超聲功率情況下，超聲波能逐漸破壞細(xì)胞壁，致使內(nèi)容物溶出，而隨著超聲功率的提高，在一定時(shí)間內(nèi)蟲草參細(xì)胞能被基本破壞，內(nèi)容物已充分溶出，所以多糖溶出率上升趨勢(shì)減緩，故選擇超聲功率為400 W為宜。

2.2.2 提取時(shí)間對(duì)蟲草參多糖提取率的影響。

由圖3可知，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，蟲草參多糖提取率不斷提高，當(dāng)提取時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)，提取率為42.59%，隨著提取時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，多糖溶出率上升趨勢(shì)減緩?？赡苁且?yàn)樵谳^短的提取時(shí)間內(nèi)，超聲波快速破壞細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物釋放，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞壁已經(jīng)被完全破壞，內(nèi)容物已充分溶解，使得多糖溶出率升高趨勢(shì)變緩，因此，超聲提取時(shí)間確定為40 min。

2.2.3 液料比對(duì)蟲草參多糖提取率的影響。

從圖4可看出，隨著液料比的增大，蟲草參多糖提取率不斷提高，當(dāng)液料比達(dá)到30∶1時(shí)，提取率為56.24%，隨著液料比繼續(xù)增大，多糖溶出率上升趨勢(shì)減緩?？赡苁且?yàn)樵谝欢ㄙ|(zhì)量蟲草參粉末情況下，隨著溶劑用量的增加，增大了蟲草參與溶劑接觸面的濃度差，從而提高了多糖傳質(zhì)速率，隨著溶劑用量繼續(xù)增加，內(nèi)容物已完全溶出，使得多糖溶出率升高趨勢(shì)變緩，因此，液料比確定為30∶1。

2.3 正交試驗(yàn)

由表2可知，超聲波輔助提取蟲草參多糖最佳工藝為A3B2C3，即超聲功率為500 W，提取時(shí)間為40 min，液料比為40∶1，在此條件下多糖提取率為62.65%，經(jīng)此條件驗(yàn)證，蟲草參多糖提取率為60.94%。通過極差分析可知，各影響因素主次順序依次為超聲功率、液料比、提取時(shí)間。

2.4 清除羥基自由基能力測(cè)定

由圖5可知，隨著蟲草參多糖濃度的增加，其清除羥基自由基能力不斷提高，當(dāng)多糖濃度為40 μg/mL時(shí)，其清除率達(dá)80.33%，同等濃度下的維生素C溶液清除率為68.67%，蟲草參多糖對(duì)羥基自由基清除能力明顯優(yōu)于維生素C溶液。

2.5 清除超氧陰離子自由基能力測(cè)定

從圖6可看出，隨著蟲草參多糖濃度的增加，其清除超氧陰離子自由基能力不斷提高，當(dāng)多糖濃度為50 μg/mL時(shí)，清除率達(dá)52.33%，同等濃度下的維生素C溶液清除率為47.67%，蟲草參多糖對(duì)超氧陰離子自由基清除能力明顯優(yōu)于維生素C溶液。

2.6 清除DPPH·自由基能力測(cè)定

由圖7可知，隨著蟲草參多糖濃度的增加，其清除DPPH·自由基能力不斷提高，當(dāng)多糖濃度為50 μg/mL時(shí)，清除率達(dá)50.33%，同等濃度下的維生素C溶液清除率為44.67%，蟲草參多糖對(duì)DPPH·自由基清除能力明顯優(yōu)于維生素C溶液。

3 小結(jié)

圍繞蟲草參多糖提取工藝進(jìn)行研究，并考察其抗氧化能力，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，得出蟲草參多糖最佳提取工藝為A3B2C3，即超聲功率500 W、提取時(shí)間40 min、液料比40∶1，在此條件下多糖提取率為62.65%，經(jīng)此條件驗(yàn)證，蟲草參多糖提取率為60.94%；各影響因素主次順序依次為超聲功率、液料比、提取時(shí)間。所得蟲草參多糖對(duì)羥基自由基、超氧陰離子自由基和DPPH·自由基均有一定的清除作用，在一定的范圍內(nèi)，多糖濃度越高，抗氧化效果越好，且蟲草參多糖對(duì)羥基自由基、超氧陰離子自由基和DPPH·自由基清除能力明顯優(yōu)于維生素C溶液。由此可知，蟲草參多糖具有一定的抗氧化作用，能延緩自由基對(duì)人體細(xì)胞的損傷。

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