牛蒡多糖的提取工藝優(yōu)化

王娟，周敏慧

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥品食品學(xué)院，江蘇徐州221006）

牛蒡根（Arctii Radix.）為菊科植物牛蒡的根，自古就有藥食同源的記錄，是一種藥食同源的草本植物[1]。牛蒡憑借獨特的香氣和純正口味，因其營養(yǎng)與人參相近，所以又名“東洋參”[2]。《本草綱目》中詳載牛蒡具有“通十二經(jīng)脈，除五臟惡氣”的功效。牛蒡性溫甘，中醫(yī)認(rèn)為牛蒡根具祛散風(fēng)熱、祛痰止咳、解毒透疹、利咽消腫的功效[3]。大量實驗數(shù)據(jù)表明牛蒡根中含有菊糖、揮發(fā)油、牛蒡酸、醛類和生物堿等物質(zhì)[4]，具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)及抗炎、抗菌、抗病毒和抗氧化等多種藥理作用[5]。牛蒡菊糖的水提物能顯著降低高脂大鼠的血清膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平，具有降血糖作用[6]。菊糖為多糖的一種，牛蒡根中氨基酸類、多酚類等成分易溶于水和乙醇，而多糖類不易溶于乙醇，利用這個特點采用水提醇沉法對牛蒡根中的多糖進(jìn)行提取，以牛蒡多糖得率作為評價指標(biāo)，考查加水量、提取溫度、提取時間、提取次數(shù)對多糖得率的影響。

1 儀器與材料

1.1 設(shè)備與儀器

電子分析天平，F(xiàn)A22044B；GZX-DH-600恒溫干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；索氏提取器；恒溫水浴鍋，HH4雙列四孔。

1.2 材料與試劑

牛蒡，市購；抗壞血酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；75%乙醇，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蒸餾水，自制。

2 方法與結(jié)果

2.1 牛蒡多糖的提取工藝

2.1.1 牛蒡多糖的提取工藝

牛蒡干片→粉碎→水提取→醇沉→離心→沉淀→冷凍干燥→牛蒡多糖粗品→計算牛蒡多糖得率

2.1.2 牛蒡多糖樣品的制備方法

將牛蒡洗凈、去皮、切片，用10%的抗壞血酸護(hù)色后，60℃恒溫烘干、粉碎后，稱取牛蒡粉4 g，按照正交試驗設(shè)計水平表中各提取條件進(jìn)行提取后，然后用75%乙醇沉淀，放入離心機(jī)中離心15 min，轉(zhuǎn)速3 500 rpm，再真空冷凍干燥，制得牛蒡多糖粗品后，計算多糖的得率：

牛蒡多糖的得率=多糖提取量/藥材粉末質(zhì)量×100%

2.2 吸水率考查

稱取牛蒡20 g，加入100 mL的水，分別浸泡20 min、40 min、60 min、80 min、100 min后，余水過濾干凈，將浸泡后牛蒡稱重，至牛蒡吸水量不再增加時，考查藥材吸水率，結(jié)果見表1。

表1 吸水率考查結(jié)果

吸水率（%）=（原料吸水后的重量-原料吸水前的重量）/原料吸水前的重量[7]

上述結(jié)果表明，在牛蒡多糖提取前，為使有效成分完全被提取出來，需浸泡80 min再進(jìn)行提取操作。

2.3 單因素實驗

用水作為媒介時，影響水提取效果的因素有煎煮次數(shù)、加水量、煎煮溫度、煎煮時間、浸泡時間、藥材的粒度等。經(jīng)查閱文獻(xiàn)其主要影響因素為加水量、煎煮次數(shù)、提取時間、提取溫度。

牛蒡多糖的得率[8]

=多糖提取質(zhì)量/藥材粉末質(zhì)量×100%

2.3.1 加水量對牛蒡多糖得率的影響

牛蒡洗凈、去皮、切片，用抗壞血酸護(hù)色后，將牛蒡經(jīng)高溫烘干、粉碎后，稱取牛蒡粉4 g，90℃下，加水量為藥材的4、6、8、10、12倍，對牛蒡進(jìn)行90 min的提取后，過濾，按上述方法提取一次，將兩次濾液合并，然后用75%乙醇溶液沉淀，放入離心機(jī)中離心15 min，轉(zhuǎn)速為3 500 rpm，再真空冷凍干燥，制得牛蒡多糖粗品后，計算多糖的得率。

2.3.2 煎煮次數(shù)對牛蒡多糖得率的影響

牛蒡按前述處理，稱取牛蒡粉末4 g，加入8倍水量，在溫度為90℃，煎煮時間為90 min的條件下，分別進(jìn)行1、2、3、4次提取，然后用75%乙醇沉淀，放入離心機(jī)中離心15 min，轉(zhuǎn)速3 500 rpm，再真空冷凍干燥，制得牛蒡多糖粗品后，計算多糖的得率。

2.3.3 提取時間對牛蒡多糖得率的影響

牛蒡按前述處理，稱取牛蒡粉4 g，加入8倍水量，在溫度為90℃下，對牛蒡的提取時間分別為30 min、45 min、60 min、75 min、90 min，過濾，按上述方法提取一次，將兩次濾液合并，然后用75%乙醇沉淀，放入離心機(jī)中離心15 min，離心轉(zhuǎn)速為3 500 rpm，再真空冷凍干燥，制得牛蒡多糖粗品后，計算多糖的得率。

2.3.4 提取溫度對牛蒡多糖得率的影響

牛蒡按前述處理，稱取牛蒡粉末4 g，加入8倍水量，分別在溫度為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃下煎煮60 min，分別進(jìn)行1次提取，然后用75%乙醇沉淀，放入離心機(jī)中離心15 min，轉(zhuǎn)速3 500 rpm，再進(jìn)行真空冷凍干燥，制得牛蒡多糖粗品后，計算多糖的得率。

2.4 單因素實驗結(jié)果分析

2.4.1 加水量對牛蒡多糖得率的影響

實驗結(jié)果顯示，隨著加水量的增加，多糖得率卻不斷減少，當(dāng)加水量為8倍時，牛蒡多糖的得率最大，繼續(xù)增加加水量得率并沒有變化，得出結(jié)論最佳加水量為8倍，結(jié)果見圖1。

2.4.2 提取次數(shù)對牛蒡多糖得率的影響

實驗數(shù)據(jù)顯示，隨著提取次數(shù)不斷增加，多糖得率沒有持續(xù)增加，在第2次提取后，多糖得率達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定狀態(tài)，所以最佳提取次數(shù)為2次，結(jié)果見圖2。

2.4.3 提取時間對牛蒡多糖的影響

隨著提取時間的增加，多糖得率也隨之增加，在提取時間達(dá)到60 min時，多糖得率最高，之后隨時間的增加多糖得率趨于穩(wěn)定，所以提取最佳時間為60 min，結(jié)果見圖3。

圖1 加水量對牛蒡多糖得率的影響

圖2 提取次數(shù)對牛蒡多糖得率的影響

圖3 提取時間對牛蒡多糖得率的影響

2.4.4 溫度對牛蒡多糖得率的影響

提取溫度越高，多糖的溶解度越高，得率也越高，在80℃后，多糖得率增幅逐漸減小，說明牛蒡中的多糖已基本提取完全。為節(jié)約能源，浸提溫度以80℃為宜，結(jié)果見圖4。

2.4.5 正交實驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，對加水量(A)、提取時間（B）、提取溫度（C）、提取次數(shù)（D）每個因素選取3個水平進(jìn)行正交實驗，以牛蒡中的多糖含量為指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。各水平設(shè)計如表2，正交實驗結(jié)果見表3。

圖4 提取溫度對牛蒡多糖得率的影響

表2 正交實驗水平表

表3 正交實驗設(shè)計與結(jié)果

單因素和正交實驗優(yōu)化的結(jié)果表明，各影響因素的主次為：提取次數(shù)>提取溫度>提取時間>加水倍數(shù)。在最佳工藝條件即加水量為10倍，提取時間為60 min，提取溫度為90℃，提取次數(shù)為2次時，多糖提取率可達(dá)到21.40%。產(chǎn)品呈微黃色絮狀固體，易吸濕、易結(jié)塊、微甜、無臭。

3 結(jié)論

牛蒡作為藥食同源的保健品越來越受消費(fèi)者的歡迎。近年來研制了一系列的牛蒡食品，包括牛蒡咀嚼片、牛蒡醬、牛蒡微粉、牛蒡粥等[9]，無論是牛蒡的藥理作用，還是開發(fā)利用價值，都有著良好的發(fā)展前景和市場。本研究對牛蒡多糖的提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，以牛蒡多糖得率作為評價指標(biāo)，采用單因素實驗和正交實驗，確定了牛蒡多糖水提取工藝的最佳工藝條件：加水量10倍，提取時間為60 min，提取溫度90℃，提取次數(shù)為2次時，牛蒡多糖的得率最高。牛蒡多糖的提取方法有水提取法、超聲波提取法、浸漬法等，水提法的溫度太高會造成牛蒡提取液的黏性增大，反而會影響牛蒡多糖得率。本實驗的提取溫度為90℃，能使牛蒡多糖提取完全[10]。