香椿子多糖提取工藝研究

符洪宇 楊明 黃明亞 熊欣竹 李維

摘 要：利用水提醇沉法對(duì)香椿子多糖的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，對(duì)提取香椿子多糖的工藝進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：影響香椿子多糖最終提取量的因素主次排序：提取次數(shù)>提取時(shí)間>料液比>提取溫度;最佳提取工藝：料液比1∶18，提取時(shí)間2.5h，提取溫度85℃，提取次數(shù)3次。在此工藝條件下，香椿子多糖提取量達(dá)到23.77mg/g。

關(guān)鍵詞：香椿子多糖;水提醇沉法;提取;工藝優(yōu)化

中圖分類號(hào) S644.4;O629.12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）09-0127-04

Extraction Technology of Toona Sinensis Polysaccharides

Fu Hongyu1 et al.

（1Food College， Sichuan Tourism University， Chengdu 610100， China）

Abstract： In this experiment， the extraction process of polysaccharides from Toon sinensis was optimized by water extraction and ethanol precipitation. The process of extracting polysaccharides from Toona sinensis was studied by single factor and orthogonal experiments. The experimental results showed that the main factors affecting the final extraction amount of polysaccharides from the seeds were： extraction times>extraction time>material-liquid ratio>extraction temperature. The rental price extraction process was as follows： the ratio of material to liquid is 1∶18， the extraction time was 2.5h， the extraction temperature was 85°C， and the extraction was performed 3 times. Under this process condition， the extraction amount of the polysaccharide from Toon sinensis was 23.77mg/g.

Key words： Polysaccharide from Toon sinensis; Cater Extraction Alcohol Precipitation; Extraction; Process Optimization

香椿廣泛分布于我國(guó)陜西、四川、安徽以及長(zhǎng)江南北區(qū)域，具有藥用價(jià)值、食用價(jià)值和觀賞價(jià)值。香椿子自漢代以來(lái)就應(yīng)用于中醫(yī)領(lǐng)域，作為一種中藥材使用。香椿子辛、苦、溫、祛風(fēng)、散寒、止痛。香椿子多糖含量較高，目前有學(xué)者對(duì)其相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了研究，丁世洪等采用超聲波輔助提取香椿子多糖，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選提取工藝，最終確定香椿子多糖水提工藝優(yōu)化條件為液料比1∶12，提取120min，提取3次時(shí)提取率最高，并對(duì)香椿子多糖體外抗氧化性的研究，香椿子多糖具有一定的抗氧化活性，對(duì)DPPH自由基（DPPH·）具有較好清除能力[1]。鄢文霞等研究了香椿子多糖對(duì)小鼠和高凝模型大鼠的抗凝血作用，發(fā)現(xiàn)香椿子多糖對(duì)小鼠和高凝模型大鼠具有抗凝血作用，其抗凝機(jī)制可能與抑制內(nèi)外源性凝血途徑、升高ATIII活性、提高纖溶活性和抑制血小板凝聚有關(guān)[2]。香椿子分布廣泛，用途除了作為中藥材之外少之又少，利用率低，因此對(duì)香椿子多糖的提取工藝進(jìn)行研究，以高效安全節(jié)能的工藝方法提取香椿子多糖，才能進(jìn)行工業(yè)化提取、多維度的研究，廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

本試驗(yàn)利用水提醇沉法對(duì)香椿子多糖進(jìn)行提取，以多糖最終提取量作為衡量依據(jù)，優(yōu)化水提醇沉法提取香椿子多糖的工藝參數(shù)，得到最佳工藝，為香椿子多糖的研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 香椿子（成都中藥材市場(chǎng)）、葡萄糖（成都順成化學(xué)試劑有限公司）、無(wú)水乙醇（成都順成化學(xué)試劑有限公司）、濃硫酸（成都順成化學(xué)試劑有限公司）、苯酚（成都順成化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備 101-0電熱鼓風(fēng)干燥箱（北京中興偉業(yè)儀器有限公司）、DK-18-Ⅱ電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）、SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限公司）、UV Blue star A紫外可見光分光光度計(jì)（北京市萊伯泰科儀器有限公司）、DFY-400搖擺式高速中藥粉碎機(jī)（溫嶺市林大機(jī)械有限公司）、RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海五榮生化儀器廠）、H2050R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香椿子多糖提取工藝流程 香椿子→篩選→粉碎→烘干→過(guò)篩→水浴浸提→抽濾→離心→濃縮→醇沉多糖→蒸餾濃縮→冷凍干燥。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 精密稱取105℃下干燥至恒重的葡萄糖對(duì)照樣品0.5000g于100mL容量瓶之中，加蒸餾水稀釋至刻度得到5mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別精確移取0（空白對(duì)照）、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液于25mL具塞比色管中，分別先后加入5%苯酚溶液1mL、濃硫酸5mL（緩慢加入），靜置5min，加入蒸餾水至刻度線，搖勻。沸水浴加熱15min，取出冷卻至室溫。以0mL比色管為空白參比在光波長(zhǎng)為490nm處測(cè)吸光度（A）。以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)、吸光度（A）為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1），線性回歸方程：y=0.1825x-0.0095（y：吸光度;x：葡萄糖濃度），R2=0.9991。

1.3.3 多糖含量的測(cè)定 取0.5mL香椿子多糖溶液于25mL比色管中，加入1mL 5%苯酚溶液、濃硫酸5mL（緩慢加入）靜置5min，加入蒸餾水至刻度線，搖勻。沸水浴加熱15min，取出冷卻至室溫。以0mL比色管為空白參比在光波長(zhǎng)為490nm處測(cè)定吸光度。分別測(cè)定不同因素水平下多糖提取液的吸光度，帶入線性回歸方程計(jì)算得出多糖濃度，計(jì)算多糖含量。

1.3.4 單因素試驗(yàn) 試驗(yàn)以5g香椿子粉末為固定條件，設(shè)料液比、水浴浸提時(shí)間、水浴浸提溫度、水浴浸提次數(shù)為因素，進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）料液比。在提取時(shí)間為2.5h、提取溫度為90℃、提取次數(shù)為3次的條件下，取料液比（g：mL）為1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1∶18、1∶20等6個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化料液比的取值范圍。

（2）提取時(shí)間。在提取溫度為90℃、提取次數(shù)為3次、料液比為1∶16的條件下，取提取時(shí)間為2、2.5、3、3.5、4h等5個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化提取時(shí)間的取值范圍。

（3）提取溫度。在提取時(shí)間為2.5h、提取溫度為90℃、料液比為1∶16的條件下，取提取溫度為60、65、70、75、80、85、90、95℃8個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化提取溫度的取值范圍。

（4）提取次數(shù)。在料液比為1∶16、提取溫度為90℃、提取時(shí)間為2.5h的條件下，取提取次數(shù)為2、3、4次3個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化提取次數(shù)的取值范圍。

1.3.5 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)，優(yōu)化出4個(gè)因素的取值范圍，將料液比、提取時(shí)間、提取溫度、提取次數(shù)4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平設(shè)置見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 料液比對(duì)多糖提取量的影響 料液比對(duì)香椿子多糖提取量的影響變化結(jié)果見圖2。如圖2可知，當(dāng)料液比（g∶mL）在1∶10～1∶16時(shí)，所得的香椿子多糖提取量遞增，且增幅較大，在1∶16時(shí)達(dá)到最高;當(dāng)料液比在1∶16～1∶20之間時(shí)，所得的香椿子多糖提取量遞減，在1∶20（g：mL）時(shí)下降到最低點(diǎn)。分析得出，料液比在1∶10～1∶16時(shí)，蒸餾水含量低，香椿子干原料細(xì)胞組織沒(méi)有被完全潤(rùn)濕，導(dǎo)致多糖不能充分地釋放;由于分散系本身溶液含量就比較低，隨溫度升高，溶液汽化，溶液含量更加降低，更加不利于干原料細(xì)胞中多糖的浸出。當(dāng)蒸餾水含量升高到1∶16（g：mL）時(shí)，蒸餾水含量足以充分浸潤(rùn)香椿子原料干細(xì)胞，且與汽化的速度達(dá)到平衡，這時(shí)候溶液含量與其汽化對(duì)多糖浸出的影響最低，所以多糖提取量最高。當(dāng)蒸餾水的含量繼續(xù)升高時(shí)，多糖提取量反而下降，是由于在水浴加熱浸提時(shí)間一定的情況下，溶液溫度升高過(guò)慢，多糖的浸出效果不理想;此時(shí)只能通過(guò)增加浸提溫度和時(shí)間，從能源節(jié)約、提高提取效率的方面考慮，選擇低耗高產(chǎn)。因此比較得出當(dāng)料液比為1∶16（g：mL）時(shí)，香椿子多糖提取量最大。

2.1.2 提取時(shí)間對(duì)多糖提取量的影響 提取時(shí)間對(duì)香椿子多糖提取量的影響變化如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)提取時(shí)間為2～2.5h時(shí)，所得的香椿子多糖含量遞增，在2.5h時(shí)達(dá)到最大值;當(dāng)提取時(shí)間在2.5～4h時(shí)，所得香椿子含量呈下降趨勢(shì)，在4h時(shí)降到最低，可以看出曲線較為平緩，下降幅度不大。2～2.5h時(shí)，隨著提取時(shí)間升高，多糖浸出的時(shí)間更加充裕，得到的香椿子多糖更多;提取時(shí)間為2.5h時(shí)，多糖浸出量最高，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)多糖浸出最為充分;2.5h之后，隨著提取時(shí)間的增大，多糖提取量逐漸緩慢下降。這是由于加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，少量香椿子多糖發(fā)生水解或氧化造成其含量降低;同時(shí)，由于過(guò)度熱浸提，導(dǎo)致部分多糖包裹在固態(tài)不溶物或其他物質(zhì)中沉降，造成損失。由此可見，當(dāng)提取時(shí)間為2.5h時(shí)，香椿子多糖提取量最大。

2.1.3 提取溫度對(duì)多糖提取量的影響 提取溫度對(duì)香椿子多糖提取量的影響變化如圖4所示。由圖4可知：當(dāng)提取溫度在60～90℃時(shí)，所得多糖含量遞增，于90℃達(dá)到頂峰;90～95℃時(shí)多糖提取量減少。在60～90℃時(shí)，隨著提取溫度的梯度性增加，溶液最終的內(nèi)能越來(lái)越大，內(nèi)能上升速度越來(lái)越快，加速了溶液對(duì)香椿子原料干細(xì)胞的浸潤(rùn)，浸潤(rùn)效果越來(lái)越好，從而使多糖浸出更加充分，其次，在提取時(shí)間一定時(shí)，溶液充分浸潤(rùn)細(xì)胞的時(shí)間隨溫度的增加而減少，后續(xù)多糖的釋放時(shí)間也得到充分的保證，釋放更加徹底，因此此階段香椿子多糖含量處于上升狀態(tài);90℃時(shí)多糖提取量達(dá)到最大，說(shuō)明此時(shí)處于最佳溫度范圍之內(nèi)，且從能量消耗的角度考慮，90℃是較為適宜的提取溫度。90～95℃多糖提取量下降幅度較大，分析其原因是由于溫度過(guò)高，香椿子多糖生物活性受到影響，多糖水解降低含量，且提取溫度過(guò)高對(duì)香椿子多糖的影響較大，在后續(xù)試驗(yàn)中需要嚴(yán)格控制溫度?？梢姰?dāng)提取提取溫度為85℃時(shí)，香椿子多糖提取量最大。

2.1.4 提取次數(shù)對(duì)多糖提取量的影響 提取次數(shù)對(duì)香椿子多糖提取量的影響變化如圖5所示。由圖5可知：提取次數(shù)為2～3次時(shí)，多糖提取量呈上升趨勢(shì)，提取3次時(shí)提取量最大，提取次數(shù)為3～4次時(shí)，多糖提取量無(wú)太大變化，基本持平?？梢苑治龅玫剑寒?dāng)提取次數(shù)較少時(shí)，原料中的的多糖沒(méi)有充分地浸出，殘?jiān)羞€有少量多糖。從圖5曲線中也可看出，曲線起點(diǎn)較高，說(shuō)明前2次提取的浸出效果比較好;提取3次時(shí)，香椿子原料中的多糖被充分浸出;提取次數(shù)為4次時(shí)，多糖提取量不再增加，從試驗(yàn)過(guò)程中也可以看到第4次提取液基本無(wú)變化，呈澄清透明狀態(tài)，說(shuō)明提取3次之后在香椿子多糖提取率增加不明顯，反而增加了能量消耗。這說(shuō)明，當(dāng)提取次數(shù)為3次時(shí)，香椿子多糖提取量最適宜。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)單因素試驗(yàn)優(yōu)化得到各因素的取值范圍：料液比（g：mL）1∶14～1∶18，提取時(shí)間2～3h，提取溫度85～95℃，提取次數(shù)2～3次，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，如表2。

由表2正交試驗(yàn)結(jié)果可知，各因素對(duì)香椿子多糖提取量的影響程度依次為D>B>A>C，即水提醇沉法的不同提取條件對(duì)香椿子多糖提取量影響因素影響大小依次為提取次數(shù)>提取時(shí)間>料液比>提取溫度。由表3方差分析結(jié)果可知，提取時(shí)間、提取次數(shù)對(duì)多糖提取量的影響具有顯著性。由表2可知確定A3B2C1D2為最佳制作工藝條件，即：料液比為1∶18（g：mL），提取時(shí)間為2.5h，提取溫度為85℃，提取次數(shù)為3次。這是由于香椿子多糖提取過(guò)程中，提取次數(shù)很大程度上決定了多糖的浸出量，不同提取次數(shù)所得到的多糖量相差較大，但是隨著次數(shù)超過(guò)3次后，提取次數(shù)的影響隨即減小，提取出多糖的量越來(lái)越少。從極差看出，提取時(shí)間對(duì)香椿子多糖提取量的最終影響也比較大，分析得到當(dāng)提取時(shí)間不足2.5h時(shí)，原料干細(xì)胞中的多糖還不能充分的浸出;浸提時(shí)間太短，原料干細(xì)胞內(nèi)部未能夠充分浸潤(rùn)，影響多糖釋放的效果。

極差分析中，提取溫度極差最小，是4個(gè)因素中影響最弱的一個(gè)，對(duì)此可以分析得出，由于試驗(yàn)采取的溫度都處于較高水平，此時(shí)在熱浸提的過(guò)程中，溶液均較容易具備足夠的內(nèi)能，足以使原料干細(xì)胞充分浸潤(rùn)、破裂。因此，提取次數(shù)和提取時(shí)間對(duì)于香椿子多糖提取量影響較其他因素大，若應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明：固定原料干物質(zhì)為5g的條件下，料液比1∶18、提取時(shí)間2.5h、提取溫度85℃、提取次數(shù)3次是香椿子多糖最佳提取工藝。在此工藝條件下，多香椿子多糖的提取量為23.77mg/g。且影響香椿子多糖最終提取量的因素排序?yàn)樘崛〈螖?shù)>提取時(shí)間>料液比>提取溫度;提取時(shí)間、提取次數(shù)對(duì)多糖提取量的影響具有顯著性。該工藝參數(shù)的得出有利于水提醇沉法運(yùn)用于香椿子多糖提取的研究，為后續(xù)香椿子多糖提取的研究提供了一定的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

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（責(zé)編：王慧晴）