白芍多糖的提取動(dòng)力學(xué)及其抗氧化活性研究

中圖分類號(hào)：TS201.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2025.05.034

文章編號(hào)：1000-9973（2025）05-0229-05

Study on Extraction Kinetics and Antioxidant Activity of Polysaccharides from Radix Paeoniae Alba

ZHENG Yan-fei， WEI Qi-min，NONG Jia-qiong （College of Chemical and Biological Engineering，Guangxi Minzu Normal University，Chongzuo 53220o，China）

Abstract： The efficient extraction process of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba is explored， which can provide references for application of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba in food， medicine，cosmetic and other industries. Fick's second law is used to study the extraction kinetics model of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba，and tests are conducted on in vitro antioxidant activity of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba.The results show that the linear relationships of extraction kinetics fiting equations of function values such as rate constants，relative extraction efficiency and half-life period are good. The ability of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba to scavenge DPPH·， NO₂^- ， ABTS⁺ ·and O₂^- ·changes with variations in mass concentration of polysaccharides and reaction time. With the increase of the concentration of polysaccharides，the ability to scavenge DPPH ? ， NO₂^- ， ABTS⁺ ·and O₂^- ·gradually increases. The polysaccharides from Radix Paeoniae Alba can inhibit the generation of lipid peroxides，and the content of peroxides and malondialdehyde（MDA）produced by blank liposomes at 60h is 1.3 times that of Radix Paeoniae Alba polysaccharide liposomes. The polysaccharides from Radix Paeoniae Alba are expected to be developed as functional food and natural medicine.

Key words： Radix Paeoniae Alba；polysaccharide；kinetics;antioxidation; liposomes

白芍（RadixPaeoniaeAlba）是源于芍藥屬的藥材，由其根部經(jīng)過(guò)干燥去皮后制成，是一味常用的中藥材。白芍主要生長(zhǎng)在云南、山東、四川、貴州、浙江等地的土壤中[1]。白芍屬于微寒類藥物，味道苦中帶酸，具有收斂陰液、止汗、補(bǔ)氣養(yǎng)血、調(diào)節(jié)月經(jīng)、調(diào)節(jié)肝臟陽(yáng)氣、緩解疼痛的成效，在臨床中常用于緩解白汗、冷汗、緩解腹部疼痛、氣虧血虛面色發(fā)黃等癥狀[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于白芍的各方面研究都在不斷深入。

高小榮等[3]發(fā)現(xiàn)白芍中含有單萜苷類、黃酮類、三萜類、多糖等能夠抑制炎癥、緩解氧化、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、緩解痙攣陣痛、保護(hù)肝臟等功效的成分。劉璐等[4]發(fā)現(xiàn)白芍在臨床醫(yī)學(xué)中具有重要價(jià)值，在各大中醫(yī)院和多個(gè)中醫(yī)學(xué)期刊上都有廣泛應(yīng)用和發(fā)表的研究成果。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于白芍多糖的研究報(bào)道頗多[5-12]，但對(duì)于白芍多糖提取過(guò)程的動(dòng)力學(xué)及其性能的研究鮮見報(bào)道。白芍多糖的提取得率如何提高及性能表現(xiàn)如何，將對(duì)其開發(fā)為多糖天然藥物、功能性食品的可行性有很大影響。因此，對(duì)白芍多糖提取過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析及其性能研究是非常有必要的。

本研究結(jié)合Fick第二擴(kuò)散定律對(duì)白芍多糖提取過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及分析；探討不同濃度下的白芍多糖對(duì)DPPH·NO₂^- 、ABTS+·、 O₂^- ·的清除能力，通過(guò)測(cè)量過(guò)氧化值和丙二醛（MDA）的含量評(píng)價(jià)白芍多糖的抗脂質(zhì)體氧化能力，開發(fā)其在醫(yī)藥學(xué)、化工、食品調(diào)味品等領(lǐng)域的潛在價(jià)值，同時(shí)也為食品安全和天然藥物研究領(lǐng)域提供了理論依據(jù)。

1材料與方法

1. 1 材料與試劑

白芍：購(gòu)于桂中大藥房；無(wú)水乙醇、濃硫酸、葡萄糖、冰醋酸、二氯化鐵、無(wú)水磷酸氫二鈉、十二水磷酸二氫鈉、硫氰酸銨（均為分析純）：成都市科隆化學(xué)品有限公司；苯酚、膽固醇（均為分析純）：上海麥克林生化科技股份有限公司；抗壞血酸（分析純）：成都金山化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

A560紫外可見分光光度計(jì)翱藝儀器（上海）有限公司；JA5003電子天平上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；KQ-600DB超聲波清洗機(jī)昆山市超聲儀器有限公司；TD4離心機(jī)上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司;DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器河南省予華儀器制造有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 原料預(yù)處理

將白芍進(jìn)行粉碎并過(guò)40目篩，按照1：20的比例稱取白芍粉末并加入95%乙醇，在 90^°C 水浴回流4h，取出，在 50^°C 下烘干 30min ，備用[13]。

1.3.2 多糖濃度測(cè)定

采用苯酚-濃硫酸顯色法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[14-15]，擬合得方程為 A=0.0124C+0.0875 。取適量白芍多糖提取液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程測(cè)定吸光度，計(jì)算多糖濃度。

1.3.3 多糖提取的動(dòng)力學(xué)研究

在提取過(guò)程中白芍多糖在粉末顆粒中的含量不斷減少，屬非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程，可用Fick 第二定律來(lái)分析[16-18]。

1.3.3.1速率常數(shù) k 的求解

在白芍多糖提取中，當(dāng)多糖濃度基本不變時(shí)，可認(rèn)為此時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，對(duì)應(yīng)濃度為平衡濃度[16]。固定功率為480W，在 1：50.1：60.1：70 不同料液比下提取白芍多糖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)算出不同料液比下的k值。

1.3.3.2 相對(duì)萃余率的求解

以相對(duì)萃余率 Y=（C_∞-C）/（C_∞-C₀）^[14] 為縱坐標(biāo)，提取時(shí)間 Ψ_t 為橫坐標(biāo)作圖。

1.3.3.3 半衰期的求解

以半衰期 為縱坐標(biāo)，料液比為橫坐標(biāo)。不同料液比下的半衰期由 k 值求出。

1.3.4 多糖的抗氧化性研究

1.3.4.1白芍多糖清除DPPH·能力的測(cè)定

采用文獻(xiàn)[19一20]的方法測(cè)定白芍多糖清除DPPH·的能力。取不同濃度的白芍多糖溶液（0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2mg/mL） 各 2mL 于試管中，分別加入2mL DPPH-乙醇溶液 （0.2mmol/L） ，在室溫下避光反應(yīng) 30min 。以 v_c 為對(duì)照，在 517nm 處測(cè)定吸光度。

1.3.4.2 白芍多糖清除 NO₂^- 能力的測(cè)定

采用文獻(xiàn)[21—22]的方法測(cè)定白芍多糖清除 NO₂^- 的能力。取不同濃度的白芍多糖溶液（2，4，6，8，10，12，15，20mg/mL） 各 1mL 于試管中，加入 2mL 10μg/mL 的 NaNO₂ 標(biāo)準(zhǔn)溶液 、2mLpH 為3.0的檸檬酸緩沖液，搖勻后于 37^°C 水浴保溫 ^1h 。取出，加入 2mL4g/L 對(duì)氨基苯磺酸，混合均勻放置 5min ，再加人 1mL2g/L 鹽酸萘乙二胺，混合均勻放置 15min ，以 v_c 為對(duì)照，在 550nm 處測(cè)定吸光度。

1.3.4.3 白芍多糖清除ABTS+·能力的測(cè)定

采用文獻(xiàn) [23-24] 的方法測(cè)定白芍多糖清除ABTS+·的能力。配制白芍多糖溶液（0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4mg/mL） ，取 1mL 白芍多糖溶液于試管中，加人 4mL ABTS+·溶液，混合均勻后放置 6min ，在 734nm 處測(cè)定吸光度，以 v_c 為對(duì)照。

1.3.4.4白芍多糖清除 O₂^- ·能力的測(cè)定

采用文獻(xiàn)[19，25]的方法測(cè)定白芍多糖清除 O₂^- ·的能力。取不同濃度的白芍多糖溶液（0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.5mg/mL） 各 1mL 于試管中，分別加入4.5mL 50mmol/L 的Tris-HCl緩沖液 （pH8.2） ，混勻后于室溫下反應(yīng) 20min ，加入 0.1mL 3mmol/L 的鄰苯三酚溶液，混勻后于室溫下反應(yīng) 5min ，立即加人1mL8mmol/L 的HC1終止反應(yīng)，在 320nm 處測(cè)定吸光度，以 v_c 為對(duì)照。

1.3.4.5白芍多糖抗脂質(zhì)體氧化能力的測(cè)定

采用乙醇注入法[26]，用膽固醇和大豆卵磷脂制備空白脂質(zhì)體和白芍多糖脂質(zhì)體，并對(duì)這兩種脂質(zhì)體進(jìn)行過(guò)氧化處理，每隔 12h 取出兩種脂質(zhì)體，利用硫氰酸鐵法測(cè)定過(guò)氧化物含量，使用MDA試劑盒測(cè)定丙二醛含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，取平均值，繪圖、數(shù)據(jù)處理分析使用Origin2019和Excel2010軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1多糖提取的動(dòng)力學(xué)分析

2.1.1速率常數(shù)的求解

表1不同料液比對(duì)白芍多糖質(zhì)量濃度的影響

Table1Effect ofdifferent solid-liquid ratioson the mass concentration of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba

表2不同料液比下提取白芍多糖的平衡濃度

由表1中的質(zhì)量濃度和表2中的平衡濃度作 與超聲時(shí)間 Ψ_tΨ_Ψ 的關(guān)系圖，并進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖1和表3。

由表3可知，在超聲功率480W下， .1：50.1：60 、1：70 各料液比的提取動(dòng)力學(xué)擬合方程線性關(guān)系良好，速率常數(shù) k 與料液比呈正相關(guān)，說(shuō)明增大料液比有助于提高白芍多糖提取率。

2.1.2 相對(duì)萃余率的求解

根據(jù)表1中的質(zhì)量濃度和表2中的平衡濃度作（C_∞-C）/C_∞ 與超聲時(shí)間 χ_t 的關(guān)系圖，并進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖2和表4。

由圖2可知，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，多糖提取的相對(duì)萃余率隨著料液比的升高而減小，即多糖提取率隨著料液比的升高而增大。由表4可知，在超聲功率480W下， 1：50.1：60.1：70 各料液比下相對(duì)萃余率對(duì)超聲時(shí)間的擬合方程線性關(guān)系良好。

2.1.3半衰期的求解

由 t_1/2=111.215 8/k 對(duì)超聲功率溫度作圖，見圖3。在相同條件下，隨著料液比的上升，半衰期減小，半衰期可反映出提取效率，達(dá)到平衡濃度一半所需時(shí)間越短，說(shuō)明提取速率越快[27]。隨著料液比的增大，溶劑與原料充分接觸，從而促進(jìn)了多糖的溶出。對(duì)半衰期與超聲時(shí)間進(jìn)行擬合，回歸方程線性關(guān)系較好；隨著超聲功率的增加，越來(lái)越多的能量被轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致溫度升高，多糖溶解速度加快，從而使半衰期減小[28]。

2.2白芍多糖的抗氧化性研究

2.2.1白芍多糖對(duì)DPPH·的清除能力

由圖4可知，在 0.1～1.2mg/mL 濃度范圍內(nèi)，白芍多糖對(duì)DPPH·的清除率隨著濃度的增加而增大，之后趨于平衡，最大清除率為 91.10% 。白芍多糖對(duì)DPPH·的清除效果不及陽(yáng)性對(duì)照 v_c ，白芍多糖的 IC₅₀ 值為0.222mg/mL 。

2.2.2白芍多糖對(duì) NO₂^-"的清除能力

由圖5可知，在 2～20mg/mL 濃度范圍內(nèi)，白芍多糖對(duì) NO₂^- 的清除率隨著濃度的增加而增大，最大清除率為 50.16% 。與同濃度的 v_c 相比，白芍多糖對(duì) NO₂^- 的清除作用較弱。白芍多糖的 IC₅₀ 值為 13.081mg/mL 。

2.2.3 白芍多糖對(duì)ABTS+·的清除能力

由圖6可知，在 0.1～0.4mg/mL 濃度范圍內(nèi)，白芍多糖對(duì) ABTS⁺ ·的清除率隨著濃度的增加而增大，最大清除率為 77.92% ，表明白芍多糖對(duì)ABTS+·具有較好的清除效果[29]。白芍多糖對(duì)ABTS+·的清除作用小于 v_c 。當(dāng)濃度為 0. 40mg/mL 時(shí)，白芍多糖對(duì)ABTS⁺ ·的清除率為 77.92% ，是 v_c 的0.78倍。

2.2.4 白芍多糖對(duì) O₂^-"·的清除能力

由圖7可知，在 0.2～1.5mg/mL 濃度范圍內(nèi)，白芍多糖對(duì) O₂^- ·的清除率隨著濃度的增加而增大，最大清除率為 66.35% 。白芍多糖對(duì) O₂^- ·的清除作用小于 v_c 。當(dāng)濃度為 1.5mg/mL 時(shí)，白芍多糖的清除率為 66.35% ，相當(dāng)于 v_c 的0.76倍。

2.2.5白芍多糖抗脂質(zhì)體氧化能力

脂質(zhì)的過(guò)氧化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致膜的結(jié)構(gòu)受損，對(duì)功能障礙造成一定的氧化損傷，以脂質(zhì)體模擬細(xì)胞膜，通過(guò)將白芍多糖添加到脂質(zhì)體中，考察白芍多糖抗脂質(zhì)體氧化的作用，在脂質(zhì)體氧化過(guò)程中會(huì)生成過(guò)氧化物和次級(jí)產(chǎn)物MDA[30]，過(guò)氧化值和MDA水平能夠反映過(guò)氧化損傷程度。因此，通過(guò)比較空白脂質(zhì)體和白芍多糖脂質(zhì)體的過(guò)氧化值和MDA水平，能夠準(zhǔn)確地反映出白芍多糖抗脂質(zhì)體氧化的能力。

由圖8可知，白芍多糖在 0～60h 能顯著抑制氧化過(guò)程，一定程度上減緩了過(guò)氧化物的產(chǎn)生速度，減少了MDA的產(chǎn)量， 60h 時(shí)空白脂質(zhì)體產(chǎn)生的過(guò)氧化物和MDA為白芍多糖脂質(zhì)體的1.3倍左右。

3結(jié)論

隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們已經(jīng)從許多植物中成功提取到多糖，多糖因其優(yōu)良的生物活性和理化性質(zhì)在食品、藥品、化妝品等行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。白芍多糖屬于自然可再生資源，作為一種天然健康的產(chǎn)品，未來(lái)在新型添加劑、功能性食品、藥品等領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣闊。研究白芍多糖提取動(dòng)力學(xué)及其抗氧化性，可為白芍多糖在天然食品添加劑的研究及開發(fā)應(yīng)用方面提供有力的參考依據(jù)。

本研究以Fick第二定律為理論基礎(chǔ)建立白芍多糖提取動(dòng)力學(xué)模型，并用其算出對(duì)應(yīng)的表觀速率常數(shù)、相對(duì)萃余率、半衰期、平均擴(kuò)散系數(shù)等參數(shù)；不同的質(zhì)量濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)白芍多糖清除 DPPH???NO₂^- 、ABTS⁺?Ω，O₂^- ·的能力均有影響，隨著白芍多糖質(zhì)量濃度的提高，其清除DPPH·、 NO₂^- 、 ABTS⁺??O₂^- ·的能力逐漸增強(qiáng)。用脂質(zhì)體模擬細(xì)胞膜中脂類物質(zhì)氧化進(jìn)行脂質(zhì)體氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在 60h 內(nèi)不論在哪一時(shí)期，加入白芍多糖的脂質(zhì)體均比空白脂質(zhì)體中的過(guò)氧化物含量及其次級(jí)產(chǎn)物MDA含量低，證明白芍多糖能在一定程度上抑制脂質(zhì)體發(fā)生氧化。該研究結(jié)果可為高效開發(fā)白芍多糖功能性食品、藥品等提供參考。

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