甘草堿溶性多糖超聲提取法的研究

唐世明

摘? ? 要：以NaOH濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度為考察因素，通過單因素試驗(yàn)確定各因素最佳水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，單因素試驗(yàn)確定各因素最佳水平為NaOH濃度40 mg/mL、料液比1∶20（vol）、提取時(shí)間25 min、提取溫度45 ℃。

關(guān)鍵詞：甘草;堿溶性多糖;提取法

文章編號(hào)：1005-2690（2022）04-0025-03? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：O657.5? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

甘草為多年生草本植物，其根莖具有藥用價(jià)值，有緩解咳嗽、清熱解毒、祛痰止咳、消炎等作用，有效成分是甘草酸、多糖和黃酮類化合物[1]。甘草多糖（GPS）具有毒性小、抵抗毒素、提高機(jī)體免疫力等優(yōu)點(diǎn)[2]，提取方法涉及化學(xué)、物理、生物、醫(yī)藥等技術(shù)手段，包括傳統(tǒng)提取法、復(fù)合酶法、微波提取法、超聲提取法等。超聲提取法是在超聲場(chǎng)中極大的壓強(qiáng)下，使整個(gè)細(xì)胞壁破裂而釋放胞內(nèi)物質(zhì)，整個(gè)過程屬于物理變化，可保障胞內(nèi)物質(zhì)在一定時(shí)間內(nèi)不發(fā)生任何變化，并且使用成本低、自動(dòng)化率較高，可用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)避免了對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品的污染[3]。目前，藥理活性研究主要集中在甘草黃酮、三萜類化合物（甘草酸）及甘草水溶性多糖上，而在甘草堿溶性多糖方面的研究報(bào)道比較少。本研究以超聲法提取甘草堿溶性多糖工藝參數(shù)，主要考察NaOH濃度（mg/mL）、料液比、提取時(shí)間（min）、提取溫度（℃）這4個(gè)因素對(duì)多糖提取率的影響，為確定超聲法提取甘草堿溶性多糖提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材

甘草購(gòu)于和田市欣明維吾爾醫(yī)藥材交易市場(chǎng)，烘干粉碎。

1.1.2 試劑

石油醚（分析純）、無(wú)水乙醇（分析純）、正丁醇（分析純）、三氯甲烷（分析純）、丙酮（分析純）、濃硫酸（分析純）、苯酚（分析純）、NaOH（分析純）、葡萄糖（分析純）。

1.1.3 儀器

可見分光光度計(jì)722S（上海精密科學(xué)儀器有限公司制造），臺(tái)式離心機(jī)TDL—40B9（上海安亭科學(xué)儀器廠制造），數(shù)顯恒溫水浴鍋HH—Z（國(guó)華電器有限公司），超聲波清洗儀KQ-250DB（昆山市超聲波儀器有限責(zé)任公司）。

1.2 提取過程

對(duì)甘草進(jìn)行清洗、烘干、粉碎處理。圓底燒瓶中稱取30 g粉末（加入180 mL石油醚）放入水浴鍋中（60～90 ℃）脫脂2 h，用180 mL 80%乙醇浸泡殘?jiān)? h，水?。?0 ℃）加熱1 h，過濾。提取液離心5 min（2 000 rpm），取上清，加入0.1%活性炭，水浴鍋（60 ℃）脫色20 min，離心5 min（2 000 rpm），取上清加入1.5倍體積的氯仿-正丁醇搖勻，靜置25 min后吸取上清液，加入95%乙醇靜置12 h，離心5 min（2 000 rpm）。去除上清，沉淀依次用無(wú)水乙醇、丙酮多次洗滌，60 ℃干燥。

1.3 甘草堿溶性多糖含量測(cè)定

量取甘草堿溶性多糖提取液1 mL于50 mL的容量瓶中，加水至刻度，搖勻;再精確量取此稀釋液溶液1 mL于10 mL的容量瓶中，加水至刻度，搖勻，將提取液稀釋500倍。精確量取稀釋后的溶液2 mL于試管中，滴加6%苯酚溶液1.0 mL、濃硫酸5.0 mL，搖勻，靜置20 min，于490 nm處測(cè)定吸光度A值。利用葡萄糖作標(biāo)準(zhǔn)曲線[4]，再代入吸光度計(jì)算得到甘草堿溶性多糖含量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)線的回歸方程計(jì)算樣液中多糖濃度（C），據(jù)式（1）、式（2）和式（3）計(jì)算出甘草堿溶性多糖的提取率及粗糖得率。

甘草堿溶性多糖的提取率=M2/M1×100%? ? ? ? （1）

M2=C×V×10-3=（A-b）/a×n×V? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

甘草堿溶性多糖粗糖得率=M3/M1×100%? ? ? ? （3）

式中：M1為甘草干粉的質(zhì)量（g）;M2為提取出的粗多糖質(zhì)量（g）;M3為醇沉所得的粗多糖質(zhì)量（g）;C為提取液的濃度（mg/L）;V為提取液體積（L）;A為吸光度;a為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率;b為標(biāo)準(zhǔn)曲線在縱坐標(biāo)上的截距;n為提取液的稀釋倍數(shù)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別對(duì)NaOH濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度4個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以確定各因素的影響程度及適用范圍。

2.1 NaOH濃度對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

稱取脫脂后甘草粉末2.0 g共4份，分別加入20 mg/mL、30 mg/mL、40 mg/mL、50 mg/mL NaOH溶液40 mL，在45 ℃下超聲提取25 min，提取1次，提取液處理后測(cè)定各濾液的總糖，并計(jì)算出多糖的提取率和多糖粗糖得率。

2.2 料液比對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

稱取脫脂后甘草粉末2.0 g共4份，分別加入40 mg/mL NaOH溶液，其料液比分別為1∶15、1∶20、1∶25、1∶30，在45 ℃下超聲提取25 min，提取1次，提取液處理后測(cè)定各濾液的總糖，并計(jì)算出多糖的提取率和多糖粗糖得率。

2.3 提取時(shí)間對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

稱取脫脂后甘草粉末2.0 g共4份，分別加入40 mg/mL NaOH溶液40 mL，在45 ℃下分別超聲提取15 min、20 min、25 min、30min，提取1次，提取液處理后測(cè)定各濾液的總糖，并計(jì)算出多糖的提取率和多糖粗糖得率。749DCE71-6172-4D11-81F1-586C28A1D95A

2.4 提取溫度對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

稱取脫脂后甘草粉末2.0 g共4份，分別加入40 mg/mL NaOH溶液40 mL，分別在40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃下超聲提取25 min，提取1次，提取液處理后測(cè)定各濾液的總糖，并計(jì)算出多糖的提取率和多糖粗糖得率。

3 結(jié)果與分析

3.1 NaOH濃度對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

由圖1可知，NaOH濃度對(duì)甘草堿溶性多糖提取率、粗糖得率有一定影響，隨著NaOH濃度升高，甘草堿溶性多糖的提取率及粗糖得率也不斷升高，在水平3（40 mg/mL）時(shí)達(dá)到最大值，此后隨著NaOH濃度的升高，多糖提取率及粗糖得率反而下降。這可能是因?yàn)镹aOH濃度的升高使pH值發(fā)生了變化，導(dǎo)致部分多糖的支鏈結(jié)構(gòu)受到破壞，溶于堿的特性消失，目標(biāo)產(chǎn)物的提取率及得率降低。因此，將NaOH濃度最佳水平確定為40 mg/mL。

3.2 料液比對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

由圖2可知，料液比對(duì)甘草堿溶性多糖提取率、粗糖得率有一定影響，料液比達(dá)到水平2（1∶20）時(shí)，甘草堿溶性多糖提取率及粗糖得率均基本達(dá)到最大值，此后料液比重和多糖提取率及粗糖得率呈反比。

3.3 提取時(shí)間對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

由圖3可知，提取時(shí)間對(duì)甘草堿溶性多糖提取率、粗糖得率有一定影響，提取時(shí)間在水平3（25 min）時(shí)多糖提取率、粗糖得率達(dá)到最大值，此后隨著時(shí)間延長(zhǎng)，多糖提取率及粗糖得率反而下降。這與超聲波長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械作用會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu)有關(guān)。

3.4 提取溫度對(duì)甘草堿溶性多糖提取的影響

由圖4可知，隨著提取溫度升高，甘草堿溶性多糖的提取率及粗糖得率也不斷升高，在水平3（45 ℃）時(shí)達(dá)到最大值，此后隨著溫度升高，多糖提取率及其得率反而下降。這與多糖的熱不穩(wěn)定性有關(guān)。

4 討論與結(jié)論

超聲波提取試驗(yàn)中呈現(xiàn)了過程簡(jiǎn)易、耗時(shí)短、提取率高的特點(diǎn)，達(dá)到了以盡量少的試驗(yàn)達(dá)到較好結(jié)果的目的。

本試驗(yàn)研究了超聲法提取甘草堿溶性多糖的主要條件，即NaOH濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度。通過單因素試驗(yàn)確定了甘草堿溶性多糖的最佳提取條件為NaOH濃度40 mg/mL、料液比1∶20（vol）、提取時(shí)間25 min、提取溫度45℃。然而，本試驗(yàn)并未考慮到4個(gè)因素之間的交互作用，需要重新設(shè)計(jì)試驗(yàn)?？紤]到4個(gè)因素的2階以及所有的交互作用，應(yīng)該選取更多因素水平設(shè)計(jì)試驗(yàn)，選出試驗(yàn)因素的最優(yōu)理論值，再通過試驗(yàn)驗(yàn)證，檢驗(yàn)優(yōu)化條件下甘草堿溶性多糖的提取率及其粗糖得率是否與理論預(yù)測(cè)值接近。若與理論預(yù)測(cè)值接近，則說(shuō)明所得到的回歸模型就是最終模型。若與理論預(yù)測(cè)值相差較大，則說(shuō)明所得到的回歸模型并非最終模型，還需要重新設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)一步研究。

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