蘄山藥多糖的提取工藝

摘要：采用水提取法，通過單因素試驗(yàn)和Ｌ２５（５６）正交試驗(yàn)，研究了提取溫度、料液比（ｍ∶V，g∶mL，下同）、濃縮液與乙醇的體積比和ｐＨ值４個(gè)因素對(duì)多糖提取率的影響。結(jié)果表明，提取溫度是影響蘄山藥多糖提取率的最主要因素，所篩選出的蘄山藥多糖提取的最優(yōu)工藝條件為提取溫度９０℃，料液比１∶１２，濃縮液與乙醇的體積比是１∶４，ｐＨ值７．０，此時(shí)，蘄山藥多糖的提取率可達(dá)６．９３％。

關(guān)鍵詞：蘄山藥；水溶性多糖；正交試驗(yàn)；提取工藝

中圖分類號(hào)：Ｓ６３２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）14－2933-03

Study on the Extraction Process of Polysaccharide from Dioscorea opposita “Qi”

ＬＩＵ Ｈａｏ，ＸＩＥ Ｗｅｎ－ｑｉ，ＫＡＮＧ Ｗｅｉ，ＺＨＥＮＧ Ｊｉｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ， Ｈｕａｎｇｓｈｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｎｇｓｈｉ ４３５００３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｆｒｏｍ Ｄｉｏｓｃｏｒｅａｅ ｏｐｐｏｓｉｔａ “Ｑｉ” ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ． Ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｌ２５（５６） ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｍａｔｅｒｉｅｌ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ， ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ ｐＨ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｍａｔｅｒｉｅｌ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ， １∶１２； ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ９０℃； ｐＨ＝７．０； ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｅｔｈａｎｏｌ， １∶４． Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｒｅａｃｈｅｄ ｕｐ ｔｏ ６．９３％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ ｏｐｐｏｓｉｔａ “Ｑｉ”； ｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

山藥又稱薯蕷（Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｔｈｕｍｂ．），是一種藥食兼用的經(jīng)濟(jì)作物，在我國已有２ ０００多年的種植歷史［１］。近年來，隨著人民生活水平的日益提高，山藥的藥用價(jià)值倍受關(guān)注。據(jù)報(bào)道，多糖是山藥的主要活性成分，其具有抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫、抗突變、抗衰老等藥理作用［２］。動(dòng)物試驗(yàn)表明，山藥多糖有極顯著提高小鼠免疫機(jī)能的效果，同時(shí)具有較強(qiáng)的清除羥自由基的能力和較強(qiáng)的抑制小鼠肝勻漿過氧化脂質(zhì)產(chǎn)物（ＭＤＡ）形成的作用［３］，在藥物開發(fā)和臨床應(yīng)用上前景十分廣闊［４，５］。

蘄山藥（Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ ｏｐｐｏｓｉｔｅ “Ｑｉ”）是醫(yī)圣李時(shí)珍故里湖北省蘄春縣大面積種植的優(yōu)良地方山藥種，主要分布在鄂東山區(qū)。蘄山藥以其枝肥個(gè)大，肉質(zhì)細(xì)膩，淀粉豐富，色白多汁，食味香甜，清爽可口，而有別于他處，歷為鄂東名產(chǎn)，僅蘄春縣的常年種植面積就超過２ ０００ ｈｍ２，年產(chǎn)量達(dá)到６×１０４ｔ，成為當(dāng)?shù)氐奶厣еa(chǎn)業(yè)［６］。但是，由于歷史的原因，蘄山藥主要用于蔬菜食用，其藥用價(jià)值亟待開發(fā)利用。目前，有關(guān)山藥多糖研究的報(bào)道較多，但都是針對(duì)淮山藥等山藥進(jìn)行的［４］，未見蘄山藥多糖提取的報(bào)道。該研究以蘄山藥為試驗(yàn)材料，探討了提取溫度、料液比、濃縮液與乙醇的體積比和ｐＨ值４個(gè)因素對(duì)提取蘄山藥多糖的影響，以期優(yōu)化提取工藝，為進(jìn)一步開發(fā)蘄山藥的藥用價(jià)值提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１植物材料供試的蘄山藥薯塊采自湖北省蘄春縣青石鎮(zhèn)桐梓鄉(xiāng)。

１．１．２主要試劑乙醇、硫酸、苯酚、Ｄ－葡萄糖等均為國產(chǎn)分析純。

１．１．３主要儀器ＵＶ－６１００Ａ型紫外可見光光度計(jì)、４Ｋ－１５型離心機(jī)、ＤＫ－Ｓ２４型水浴鍋、ＦＡ２１４０Ｎ型電子天平，ＰＨＢ－５型ｐＨ計(jì)，ＷＧ－４３型干燥箱。

１．２方法

１．２．１材料的預(yù)處理將新鮮蘄山藥薯塊洗凈，去皮，切碎，經(jīng)液氮處理后置于冰箱中－２０ ℃保存，備用。

１．２．２蘄山藥多糖的提取采用水提取法浸提蘄山藥多糖。具體操作為：稱取１．０ ｇ樣品，研磨勻漿，按料液比加去離子水，并調(diào)節(jié)到指定ｐＨ值，恒溫水浴２ ｈ后５ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１５ ｍｉｎ得提取液Ａ；沉淀再次用上述條件進(jìn)行浸提、離心得提取液Ｂ；將提取液Ａ和Ｂ混合，５０ ℃蒸發(fā)濃縮３ ｈ，加入一定量的乙醇后于４ ℃靜置過夜；７ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心３０ ｍｉｎ，干燥沉淀得蘄山藥多糖。

１．２．３蘄山藥多糖提取工藝篩選為了獲得優(yōu)化的蘄山藥多糖提取工藝，試驗(yàn)時(shí)，先對(duì)提取溫度、料液比、濃縮液與乙醇的體積比和ｐＨ值４個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，然后選取四因素五水平（表１）進(jìn)行Ｌ２５（５６）正交試驗(yàn)［８］，篩選出蘄山藥多糖最優(yōu)提取工藝，并進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。設(shè)３次重復(fù)。

１．２．４蘄山藥多糖含量測(cè)定

１）制備葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。將葡萄糖標(biāo)樣在１０５ ℃下干燥至恒重，配制成９個(gè)等濃度梯度（０～０．１ ｍｇ／ｍＬ）的葡萄糖溶液，設(shè)空白對(duì)照。采用苯酚－硫酸法，以吸光度（λ＝４９０ｎｍ）為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（＝７．２６３ ５ｘ，ｒ＝０．９８７ ４）。

２）多糖含量測(cè)定。將提取的多糖溶解，定容至２５０ ｍＬ，取１０ ｍＬ再加水稀釋至１００ ｍＬ，配制蘄山藥多糖溶液。同上，采用苯酚－硫酸法，在波長(zhǎng)４９０ ｎｍ處測(cè)定吸光度，３次重復(fù)，取平均值。根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線得出多糖含量，計(jì)算多糖提取率，提取率＝（多糖含量／薯塊鮮重）×１００％。

２結(jié)果與分析

２．１提取溫度對(duì)蘄山藥多糖提取率的影響

圖１的結(jié)果表明，提取溫度對(duì)蘄山藥多糖提取率的影響較大。在６０～８０ ℃范圍內(nèi)，多糖提取率較低，僅為１．３７％～１．７４％；提取溫度超過８０ ℃，隨著提取溫度的升高，多糖提取率急劇上升，當(dāng)提取溫度升至９０ ℃時(shí)多糖提取率最高，達(dá)２．７６％；提取溫度超過９０ ℃，隨著提取溫度的增加，多糖提取率呈下降趨勢(shì)，至９９ ℃時(shí)提取率仍有１．８２％。因此，蘄山藥多糖適合在較高的溫度下提取，最佳的提取溫度是９０ ℃。

２．２料液比對(duì)蘄山藥多糖提取率的影響

由圖２的結(jié)果可知，料液比由１∶８降低到１∶１２，多糖提取率逐漸增大，當(dāng)料液比為１∶１２時(shí)提取率達(dá)到２．３１％，之后，隨著料液比的降低，多糖提取率也逐步下降，料液比為１∶２０時(shí)，多糖提取率僅為１．３０％。因此，用１∶１２的料液比提取蘄山藥多糖較為合適。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，料液比較低時(shí)，不僅增加了后期蒸發(fā)、離心的難度，而且容易導(dǎo)致部分多糖的丟失，這可能是該試驗(yàn)中料液比較低時(shí)多糖提取率也較低的重要原因。

２．３濃縮液與乙醇的體積比對(duì)蘄山藥多糖提取率的影響

試驗(yàn)結(jié)果（圖３）表明，多糖提取濃縮液與乙醇體積比為１∶１、１∶２和１∶３時(shí)，多糖提取率較低，分別為１．４８％、１．８７％和１．５７％；多糖提取濃縮液與乙醇體積比為１∶４時(shí)，多糖提取率最高，達(dá)到２．２９％；多糖提取濃縮液與乙醇體積比降低至１∶５時(shí)，多糖提取率降至２．０７％。可見，多糖提取濃縮液與乙醇體積比為１∶４時(shí)，更有利于蘄山藥多糖的提取。

２．４ｐＨ值對(duì)蘄山藥多糖提取率的影響

如圖４所示，在所給的ｐＨ值范圍內(nèi)，蘄山藥多糖提取率為１．５７％～２．２８％，平均１．８６％，試驗(yàn)結(jié)果表明ｐＨ值對(duì)蘄山藥多糖提取率的影響波動(dòng)不大。試驗(yàn)時(shí)，蘄山藥研磨物水溶液ｐＨ值約為６．５，綜合考慮，采用水提取法浸提蘄山藥多糖以ｐＨ值為７．０較好。

２．５蘄山藥多糖提取工藝優(yōu)化

根據(jù)上述提取溫度、料液比、濃縮液與乙醇的體積比和ｐＨ值的單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行Ｌ２５（５６）正交試驗(yàn)和極差分析。結(jié)果表明（表２、３），提取溫度對(duì)蘄山藥多糖的影響最為顯著，其次是料液比，影響較小的是ｐＨ值，綜合比較，蘄山藥多糖提取的最優(yōu)工藝條件為提取溫度９０℃，料液比１∶１２，濃縮液與乙醇的體積比１∶４，ｐＨ值７．０，與單因素試驗(yàn)結(jié)果一致。進(jìn)一步的驗(yàn)證試驗(yàn)證實(shí)，在此優(yōu)化工藝條件下，蘄山藥多糖的平均提取率為６．９３％，顯著高于其他配比。

３結(jié)論與討論

目前，有關(guān)山藥多糖提取的報(bào)道較多，常用的方法是溶劑浸提，所使用的多糖提取溶劑主要是水、稀酸、稀堿和二甲亞砜等［３，４，７，９］。二甲亞砜雖然是一種提取多糖的良好溶劑，但價(jià)格昂貴，且對(duì)人體有害，實(shí)際使用上受到極大的限制；用稀酸稀堿提取多糖，也可以獲得較高的多糖提取率，但提取過程中酸堿對(duì)多糖的降解效應(yīng)，使得多糖的生物活性有所降低。相比較而言，用水提取多糖成本低，不破壞生物活性，方便實(shí)用且安全性高。

研究表明，山藥多糖提取率的高低受多種因素的影響，這些因素包括提取溶劑的種類及其用量、提取溫度和ｐＨ值等，并且不同的山藥品種所需的多糖提取工藝不同［４］。該試驗(yàn)采用水提取法浸提蘄山藥多糖，單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的結(jié)果都證實(shí)，提取溫度對(duì)蘄山藥多糖的提取影響最為顯著，其次是料液比，影響較小的是ｐＨ值，在提取溫度９０ ℃、料液比1∶１２、濃縮液與乙醇的體積比１∶４和ｐＨ值７．０的優(yōu)化條件下，蘄山藥多糖的提取率高達(dá)６．９３％，而采用水提取法浸提淮山藥等其他山藥的多糖提取率僅為０．２５％～３．７０％［７，９］。可見，上述基于水浸提的蘄山藥多糖提取工藝，對(duì)于蘄山藥多糖的開發(fā)和應(yīng)用研究具有一定的借鑒作用。

據(jù)《本草綱目》記載：蘄山藥“甘，溫平無毒”，有“益腎氣，健脾胃，止瀉痢，化痰涎，潤皮毛”之功效。多糖是山藥的主要活性成分，蘄山藥的獨(dú)特功效是否與其較高的多糖含量相關(guān)，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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