麥冬提取工藝多糖變化規(guī)律研究

張璐欣，周學(xué)謙，李德坤，周大錚，楊悅武，余伯陽，鞠愛春

(1.中國藥科大學(xué)，江蘇 南京 211198；2.天津市中藥注射劑安全性評價企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300402；3.天津天士力之驕藥業(yè)有限公司，天津 300402)

·中藥工業(yè)·

麥冬提取工藝多糖變化規(guī)律研究

張璐欣1，周學(xué)謙2，3，李德坤2，3，周大錚2，3，楊悅武2，3，余伯陽*，鞠愛春2，3*

(1.中國藥科大學(xué)，江蘇 南京 211198；2.天津市中藥注射劑安全性評價企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300402；3.天津天士力之驕藥業(yè)有限公司，天津 300402)

目的：研究麥冬多糖提取時的變化規(guī)律。方法：將麥冬藥材粉末經(jīng)水提醇沉后得到的麥冬多糖作為研究對象，適量水溶解后，模擬麥冬提取工藝，通過測定提取過程中分子量分布值、總糖含量、單糖含量的變化，從而得出麥冬多糖按提取工藝提取時的降解規(guī)律。結(jié)果：發(fā)現(xiàn)麥冬多糖在提取時發(fā)生了降解，產(chǎn)生了分子量更小的糖。結(jié)論：得到的麥冬多糖變化規(guī)律，可用于指導(dǎo)生產(chǎn)中麥冬藥材的提取，進(jìn)而穩(wěn)定麥冬藥材的收率，提高生產(chǎn)效益。

麥冬多糖；提取工藝；糖含量；降解規(guī)律

麥冬為百合科多年生常綠草本植物，首載于《本草經(jīng)》，有養(yǎng)陰生津、潤肺清心的功能，在養(yǎng)陰藥和一些復(fù)方中處于極其重要的地位[1-2]。麥冬主要化學(xué)成分為甾體皂苷、多糖，還有高異黃酮類、氨基酸等[3-5]。研究發(fā)現(xiàn)，麥冬活性多糖可保護(hù)心肌細(xì)胞，增加小鼠心肌營養(yǎng)血流量，同時還具有抑制心肌缺血造成的自由基生成，增加和清除氧自由基的作用[6-7]。湯軍等[8]發(fā)現(xiàn)，麥冬多糖可顯著增加幼鼠的免疫器官重量，具有良好的免疫增強(qiáng)和刺激作用。目前上市的含有麥冬藥材的藥品有參麥注射液、生脈飲、益氣復(fù)脈片劑、口服液等，針對麥冬藥材的加工過程均涉及提取工藝。胡毅堅等[9]比較了不同廠家參麥注射液中糖的成分，因其主要為單糖和低聚糖，故采用了苯酚-硫酸法測定含量，發(fā)現(xiàn)差異較大；蘇彥珍等[10]比較了不同工藝路線制備生脈口服液的區(qū)別，設(shè)置了低溫離心、超濾、醇沉3個工藝組比較，而這3種方法的目的均在于除掉部分多糖。因此，本實(shí)驗(yàn)采用了醇沉工藝考察麥冬多糖在提取過程中的降解規(guī)律，模擬岳寶森等[11]報道的參麥注射液中麥冬的提取工藝。麥冬中糖類成分較為復(fù)雜，因此本實(shí)驗(yàn)設(shè)計是從整體糖類物質(zhì)入手，通過模擬參麥注射劑的醇沉工藝，得到麥冬多糖在提取過程中的降解規(guī)律，使其能更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 儀器與材料

1.1 儀器

METTLER AL204型萬分之一電子分析天平、XS-105 型十萬分之一電子天平(瑞士，梅特勒-托利多儀器有限公司)；藥典篩(浙江上虞市五星沖壓篩具廠)；KQ-100E型超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；98-1-B型電子恒溫電熱套(天津市泰斯特儀器有限公司)；SPE商品柱(型號PSZG 5006，500 mg·(6 mL)-1，天津博納艾杰爾科技有限公司)；DZG-404SB型電熱真空干燥箱(天津市天宇實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；JJ-1A數(shù)顯電動攪拌器(金壇市榮華儀器制造有限公司)；LongerPump蠕動泵(河北保定蘭格恒流泵有限公司)；Waters高效液相色譜儀(2695 四元泵、2420 ELSD，美國Waters科技有限公司)；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(長城科工貿(mào)有限公司)。

1.2 試劑

高碘酸鈉(天津市天大化工實(shí)驗(yàn)廠，分析純)；碘化鉀、硫代硫酸鈉(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，分析純)；無水碳酸鈉、硫酸、淀粉(天津市化學(xué)試劑三廠，分析純)；基準(zhǔn)重鉻酸鉀(天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司，分析純)；氫氧化鈉(天津豐川化學(xué)試劑有限公司)；乙腈(色譜級，默克公司，美國)；超純水(Milli-Q超純水機(jī))。

果糖、D-無水葡萄糖、蔗糖(中國食品藥品檢定研究院，批號分別為100231-200303，111507-201303，110833-201506)；川麥冬藥材由天津天士力之驕藥業(yè)有限公司提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 麥冬多糖樣品的制備

精密稱取2份麥冬藥材粉末(過4號篩)50.0 g，分別置3000 mL圓底燒瓶中，加水2000 mL，回流提取1 h，趁熱過濾。濾渣加水1000 mL，繼續(xù)回流提取1 h，趁熱過濾，合并濾液。濾液于55 ℃下減壓濃縮至140 mL(約1.40 mL·g-1)，加入95%乙醇至含醇量約為80%(攪拌速度約550 r·min-1，加醇速度為50 r·min-1)，于4 ℃冰箱中放置過夜。次日分離上清液和沉淀后，將沉淀置于電熱真空干燥箱中，40 ℃下干燥10 h，即得麥冬多糖樣品。

2.2 樣品的提取工藝過程及取樣

2.2.1 樣品的提取工藝 精密稱取麥冬樣品約50 g，置于燒杯中，13倍量純化水(650 mL)溶解，于65 ℃下減壓濃縮至110 mL，加95%乙醇至含醇量為75%進(jìn)行一次醇沉(攪拌速度約550 r·min-1，加醇速度為50 r·min-1)，4 ℃冰箱中放置過夜。分離的上清液進(jìn)行減壓濃縮至17 mL，加95%乙醇至含醇量為85%進(jìn)行二次醇沉(攪拌速度約550 r·min-1，加醇速度為50 r·min-1)，4 ℃冰箱中放置過夜。分離的上清液加NaOH調(diào)節(jié)pH至9.0，4 ℃冰箱中放置過夜。分離的上清液加稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.5～7.0。

2.2.2 提取工藝過程的取樣 分別針對多糖樣品溶液、一次醇沉、二次醇沉、調(diào)堿、調(diào)酸的上清液及沉淀取樣。

2.3 總糖含量測定方法

采用高碘酸鈉滴定法測定上清液及沉淀中的總糖含量。減壓濃縮后的上清液與水溶解后的沉淀分別取適量過SPE商品柱，流速約1.0 mL·min-1，純化水洗脫，收集洗脫液約50 mL于100 mL量瓶中，加水定容，密塞搖勻。精密吸取10 mL至50 mL量瓶中，加水定容，密塞搖勻。精密吸取10 mL待測溶液置500 mL碘量瓶中，分別加NaIO4(約12 mg·mL-1)、水、稀硫酸10.00、50.0、40.0 mL。水浴加熱30 min，放冷至室溫，加碘化鉀2.0 g、水10.0 mL，密塞，搖勻，置暗處反應(yīng)5 min，用標(biāo)定好的Na2S2O3溶液滴定，至近終點(diǎn)時加3 mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失，記下讀數(shù)，并將滴定的結(jié)果用空白實(shí)驗(yàn)校正。每1 mL Na2S2O3溶液(0.1 mol·L-1)相當(dāng)于葡萄糖1.8 mg。

2.4 單糖含量測定方法

采用高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測法(HPLC-ELSD)測定上清液及沉淀中的單糖含量。參考劉雪等[12]用HPLC-ELSD法測定麥冬中的糖含量方法，測定上清液中的單糖含量。分別取適量上清液樣品及沉淀樣品，分別過SPE柱收集至25 mL量瓶中，純化水定容，搖勻，過0.45 μm微孔濾膜，即得供試品溶液。

色譜條件：Alltech Prevail TM Carbohydrate ES(250 mm×4.6 mm，5 μm)色譜柱；柱溫30 ℃；流動相A(乙腈)-B(水)，流速0.8 mL·min-1；進(jìn)樣量10 μL；按表1進(jìn)行梯度洗脫。2420 ELSD檢測器參數(shù)的增益、氣壓、漂移管溫度和加熱動力級別分別為10、25 psi，65 ℃和60%。

表1 單糖檢測梯度洗脫程序

注：該方法已經(jīng)過方法學(xué)驗(yàn)證。

2.5 分子量檢測方法

采用HPLC-ELSD測定上清液及沉淀中的分子量。于棟偉[13]、彭菲[14]等均利用HPLC-ELSD測定右旋糖酐分子量和糖苷類大分子物質(zhì)的分子量，因此本實(shí)驗(yàn)參考該方法測定糖的分子量。供試品溶液制備方法同2.4項下方法制備。

色譜條件：Waters Uitrahydrogel TM 250(300 mm×7.8 mm)色譜柱；柱溫30 ℃；流動相純化水；流速0.5 mL·min-1；進(jìn)樣量10 μL，等度洗脫20 min。2420 ELSD檢測器參數(shù)的增益、氣壓、漂移管溫度和加熱動力級別分別為10、25 psi、85 ℃和60%。

2.6 結(jié)果與分析

2.6.1 上清液及沉淀總糖含量 取樣后的樣品按2.3項下總糖含量測定方法進(jìn)行測定，結(jié)果見表2。

表2 上清液及沉淀總糖含量

注：“—”表示空白樣品不能測得的含量結(jié)果。

由上表計算可得，所有上清及沉淀樣品的糖含量之和為41 592.70，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多糖樣品溶液中的糖含量33 244.22，表明多糖樣品在提取過程中發(fā)生了降解，產(chǎn)生了新的多糖。

2.6.2 上清液及沉淀單糖含量 取樣后的樣品按2.4項下單糖含量測定方法制備供試品溶液并進(jìn)行測定，結(jié)果見表3。

表3 上清液及沉淀單糖含量 mg·(100 g)-1

同2.6.1項下總糖含量的結(jié)果分析，所有上清及沉淀樣品的糖含量之和為4 453.60，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多糖樣品溶液中的糖含量2 260.66，也可認(rèn)為多糖樣品在提取過程中發(fā)生了降解，產(chǎn)生了新的單糖。

2.6.3 上清液及沉淀低聚糖含量 麥冬中的糖種類較為復(fù)雜，目前能夠用液相檢測的糖多為單糖、二糖，而低聚糖種類較多，測定單種低聚糖含量不現(xiàn)實(shí)，因此本實(shí)驗(yàn)針對總低聚糖的含量進(jìn)行了大概的計算及分析。計算結(jié)果見表4。

表4 上清液及沉淀低聚糖含量 mg·(100 g)-1

由上表可看出，低聚糖含量在逐漸降低，且減低的越來越少，結(jié)合2.6.1和2.6.2中總糖與單糖含量的升高，可認(rèn)為麥冬多糖在提取過程中的降解是由于濃縮時溫度、濃縮時間等綜合效應(yīng)導(dǎo)致了低聚糖的降解。

2.6.4 上清液及沉淀分子量分布值 取樣后的樣品按2.5項下單糖含量測定方法制備供試品溶液，并進(jìn)行測定。計算分子量結(jié)果時采用右旋糖酐對照品，由于其保留時間與分子量的對數(shù)呈線性關(guān)系，根據(jù)線性方程和保留時間即可計算分子量結(jié)果。計算結(jié)果見表5。

表5 上清液及沉淀分子量

注：“—”表示沉淀樣品中未測得分子量分布值。

由上表計算結(jié)果可知，不管是上清液還是沉淀中的峰1分子量均逐漸減小，說明多糖在逐漸降解為分子量更小的糖；一沉沉淀未測出峰2、峰3分子量，提示多糖樣品溶液在一次濃縮時多糖易降解為分子量更小的多糖。

2.6.5 增加率折線圖 為更直觀地表明多糖在提取過程中的降解規(guī)律，現(xiàn)針對各個工藝環(huán)節(jié)對下一環(huán)節(jié)中糖的減少率進(jìn)行分析，其中橫坐標(biāo)表示工藝流程，縱坐標(biāo)表示減少率數(shù)值。結(jié)果如圖1，計算數(shù)值見表6。

圖1 提取過程糖的減少率

由圖1可以看出，整個過程4條變化趨勢線的斜率(或其絕對值)均有不同的大小，斜率越大表明糖的含量(或分子量)變化越明顯，結(jié)合表2～4的糖的含量數(shù)據(jù)，斜率在各個取樣點(diǎn)的變化是由于濃縮時原有的多糖發(fā)生降解產(chǎn)生了分子量更小的低聚糖，一部分在醇沉?xí)r被分離，保留在上清液中的另一部分在濃縮時再次發(fā)生降解。

表6 提取過程各指標(biāo)的減少率 %

由圖1可以看出，整個過程4條變化趨勢線的斜率(或其絕對值)均不同，斜率越大表明糖的含量(或分子量分布值)變化越明顯。

在多糖樣品-一沉過程及一沉-二沉過程中，斜率越大表明對應(yīng)的含量減少的越多。結(jié)合一沉沉淀的單糖含量與二沉沉淀的相近(表明能被沉淀的單糖含量相近)、一沉上清液低聚糖含量與二沉上清液的相差很大，表明一次濃縮過程中產(chǎn)生的大多為低聚糖且在一次醇沉中被沉淀除去。

在一沉-二沉過程及二沉-堿沉過程中，斜率絕對值越小表明對應(yīng)的含量減少的越少。結(jié)合二沉上清液的單糖含量與堿沉上清液的相近、二沉上清液的低聚糖含量與堿沉上清液的較上一過程相差小，表明二沉過程中基本將低聚糖沉淀出去了，而單糖仍溶解被保留在上清液(85%乙醇溶液)中，故單糖含量變化最小。

在二沉-堿沉過程及堿沉-調(diào)酸過程中，只有單糖和低聚糖的趨勢線斜率有明顯變化，此時斜率絕對值越大表明含量減少越少。提取工藝過程此部分只有沉淀分離過程，因此只能造成低聚糖和單糖的降低；圖1中可發(fā)現(xiàn)單糖斜率絕對值變化大于低聚糖，這是由于在沉淀時上清液的單糖被大量包裹隨沉淀被分離，而上清液的低聚糖含量已基本除去，加堿沉淀導(dǎo)致水在醇相和水相(沉淀)重新分配，因而出現(xiàn)單糖進(jìn)入沉淀相，因此低聚糖變化較單糖小。

在整個過程中糖類物質(zhì)分子量分布值變化趨勢線的斜率絕對值先增大后減小，說明糖降解時分子量分布值減小，無降解時無變化。從中也可以看出，濃縮時的溫度、時間及酸度是導(dǎo)致低聚糖降解、單糖增加的主要因素。

3 討論

3.1 多糖的變化規(guī)律

多糖樣品溶液在一次減壓濃縮時使多糖降解，產(chǎn)生了其他分子量更小的多糖，此時降解的糖以分子量稍大的低聚多糖為主，由于一次醇沉將此部分多糖部分沉降分離，導(dǎo)致留在上清液的低聚糖大部分減少；二次減壓濃縮時溫度的升高仍能使留在上清液中的多糖降解為分子量更小的糖，此時降解的糖種類以單糖及其他小分子糖為主，且在二次醇沉過程中將大部分降解的糖保留在了上清液中；在堿沉過程中，只有沉降分離過程，并無降解過程，因此該部分糖含量會有所降低。

3.2 本研究的意義

麥冬中糖的種類復(fù)雜，若針對單體進(jìn)行詳細(xì)研究則需要大量提取醇沉得到大量麥冬粗多糖。對麥冬粗多糖進(jìn)行凝膠分離，此方法雖可行，但僅用一種或幾種麥冬多糖指導(dǎo)多糖提取的降解規(guī)律未必能代表整體，且耗時耗力，因此對于麥冬中的多糖在提取過程中降解規(guī)律的研究只能從整體入手，詳細(xì)了解糖在每一過程的降解行為才能更全面，因此本實(shí)驗(yàn)設(shè)計從整體入手，將提取醇沉得到的麥冬多糖樣品綜合進(jìn)行考察，研究整體多糖的降解，得到大致的降解規(guī)律，以指導(dǎo)生產(chǎn)，更好地應(yīng)用于麥冬提取。

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StudyonDegradationRuleofPolysaccharidesinRadixOphiopogonisExtractionProcess

ZHANG Luxin1，ZHOUxueqian2，3，LIDekun2，3，ZHOUDazheng2，3，YANGYuewu2，3，YUBoyang1*，JUAichun2，3*

(1.ChinaPharmaceuticalUniversity，Nanjin211198，China；2.TianjinKeyLaboratoryofSafetyEvaluationEnterpriseofTCMInjections，Tianjin300402，China；3.TianjinTaslyPridePharmaceuticalCo.，Ltd.，Tianjin300402，China)

Objective：To study the degradation ofOphiopogonpolysaccharide in extraction process.Methods：The Radix Ophiopogonis polysaccharide obtained by water extraction and ethanol precipitation later was used as the object of the study.After appropriate amount of water was dissolved，ascertain by measuring the molecular weight，total sugar content in the extraction process.So the degradation of Radix Ophiopogonis polysaccharide in extraction process was studied.Results：Radix Ophiopogonis polysaccharide degradation in the extraction occurred，resulting in a smaller molecular weight saccharides.Conclusion：This degradation ofOphiopogonpolysaccharide in extraction process can guide the production of Radix Ophiopogonis extraction process，so as to stabilize the yield ofOphiopogonjaponicus，improve production efficiency.

Radix Ophiopogonis polysaccharide；extraction process；sugar content；degradation

] 余伯陽，教授，研究方向：生藥學(xué)，Tel：(025)86185287，E-mail：boyangyu@yahoo.com.cn;鞠愛春，高級工程師，研究方向：中藥注射劑工藝及質(zhì)量控制研究，Tel：(022)86342096，E-mail：juach@tasly.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.7.021

2016-11-13)

*[