山西黨參多糖提取工藝的優(yōu)化

范濟(jì)民，蔣小麗，趙志換

(太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原 030024)

黨參是常用的中藥，具有補(bǔ)中益氣、健脾益肺的功效，用于治療脾肺虛弱、氣短心悸、食少便溏、虛喘咳嗽、內(nèi)熱消渴等。研究表明，多糖是黨參的主要有效成分，黨參多糖具有調(diào)節(jié)血液系統(tǒng)、抗癌、抗炎、抗病毒、抗衰老、增強(qiáng)免疫力等功效，已用于多種疾病的治療和輔助治療[1～3]。作者以山西黨參為原料，選擇價(jià)廉易得、無毒且提取效果良好的蒸餾水作為提取溶劑，采用超聲波提取法提取黨參多糖，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，并研究了黨參多糖的抗氧化性[4～6]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、試劑及儀器

山西黨參。

無水乙醇、石油醚、濃硫酸、葡萄糖、Na2CO3、亮綠、硫酸鐵、苯酚、雙氧水、無水醋酸鈉、冰醋酸，均為國產(chǎn)分析純；所用水為蒸餾水。

TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鞏義英峪予華儀器廠；KQ5200DA型數(shù)控超聲波清洗儀，昆山超聲波儀器有限公司；FTIR-8400S型紅外光譜儀，日本島津。

1.2 黨參多糖的提取

1.2.1 提取溶劑的確定

對堿提取法和水提取法提取黨參多糖的效果進(jìn)行比較，以確定適宜的提取溶劑。

1.2.2 提取方法的選擇

對回流冷凝法、索氏提取法、超聲波法提取黨參多糖的效果進(jìn)行比較，以確定適宜的提取方法。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

黨參干燥粉碎過篩，先后經(jīng)石油醚、80%乙醇回流，揮干溶劑后，采用超聲波水提-醇沉法提取黨參多糖。固定其它條件不變，分別考察黨參粉碎度、提取溫度、提取時(shí)間、料液比(g∶mL，下同)、超聲波功率(以最大功率的百分?jǐn)?shù)表示，下同)、提取次數(shù)對黨參多糖提取率的影響。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn)

基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以黨參多糖提取率為考察指標(biāo)，以超聲波功率、提取時(shí)間、料液比為考察因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化提取工藝。

1.3 多糖含量的測定

1.3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

配制濃度為1 mg·mL-1的葡萄糖溶液和5%的苯酚溶液。分別吸取0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL、1.2 mL、1.4 mL、1.6 mL的1 mg·mL-1葡萄糖溶液至帶刻度的試管中，各加蒸餾水至10.0 mL；然后從各試管中移取1 mL溶液至另外的試管中，加蒸餾水至2 mL，作為葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。另取試管加蒸餾水2 mL作為參比液。在各試管中各加入苯酚試液1 mL，迅速滴加濃H2SO45 mL，搖勻。室溫下放置30 min后，進(jìn)行光譜掃描并檢測出最大吸收波長。在最大吸收波長491 nm處測量吸光度值，以葡萄糖濃度(μg·mL-1)為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。擬合線性回歸方程為：y=0.04862x-0.00125，R=0.99876。

1.3.2 提取物中黨參多糖含量及提取率的測定

取60 ℃下干燥粗黨參多糖樣品0.05 g，加蒸餾水溶解后定容到50 mL容量瓶中，搖勻，配制成濃度為1 mg·mL-1的粗黨參多糖備用液。然后按照1.3.1方法取1 mL備用液配制濃度為12.5 μg·mL-1的粗多糖樣品溶液，于491 nm波長下測定吸光度值A(chǔ)。根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程，依下式求得黨參多糖含量及提取率：

式中：0.6065為12.5 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液的吸光度值。

1.4 黨參多糖抗氧化性的測定

取10支試管，編號為A0、Ab、1#～8#。各試管中分別用移液管移入1.5 mL HAc-NaAc緩沖溶液(pH=3.5)、1.0 mL 0.194 g·L-1亮綠溶液、2.0 mL 20 mmol·L-1EDTA-Fe2+溶液，然后在1#～8#試管中依次加入0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL 1 mg·mL-1的多糖溶液。在Ab、1#～8#試管中加入1.5 mL 2%的H2O2。各試管均加去離子水至11 mL，搖勻，放置0.5 h。然后以去離子水為參比溶液，用紫外可見分光光度計(jì)在500～800 nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行光譜測量，檢出最大吸收波長。再在最大吸收波長處測量各試樣吸光度值。依下式計(jì)算黨參多糖清除羥自由基的清除率(S)：

式中：A0、Ab為試管A0、Ab的吸光度值;Ax為試管1#～8#的吸光度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑的確定

水提取法多糖提取率為8.00%，堿提取法多糖提取率為3.80%。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇價(jià)廉易得、無毒且提取效果較好的蒸餾水作為提取溶劑。

2.2 提取方法的確定(圖1)

圖1 提取方法與多糖提取率的關(guān)系

由圖1可知，超聲波法提取效果最好，多糖提取率達(dá)8.00%。鑒于多數(shù)植物多糖不溶于60%以上乙醇，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇超聲波水提-醇沉法提取黨參多糖。

2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

2.3.1 黨參粉碎度的影響(圖2)

圖2 黨參粉碎度對多糖提取率的影響

由圖2可知，60～80目黨參粉末提取多糖的效果最好，提取率最高可達(dá)8.04%。選擇黨參粉末過60目篩。

2.3.2 提取溫度的影響(圖3)

圖3 提取溫度對多糖提取率的影響

由圖3可知，提取溫度上升到65 ℃時(shí)，多糖提取率最高，可達(dá)8.22%；提取溫度過高會(huì)使多糖分解，提取率反而下降。選擇提取溫度為60 ℃。

2.3.3 提取時(shí)間的影響(圖4)

圖4 提取時(shí)間對多糖提取率的影響

由圖4可知，提取時(shí)間在45 min效果最好，多糖提取率可達(dá)8.03%；提取時(shí)間過長，超聲波的振動(dòng)作用和空化作用使多糖大分子斷裂，提取率反而下降。

2.3.4 料液比的影響(圖5)

由圖5可知，當(dāng)料液比為1∶10時(shí)提取效果最好，多糖提取率可達(dá)8.12%；料液比過小(即溶劑用量過多)時(shí)，單位體積分子受超聲波的作用減少，提取率降低，且給后處理帶來不便。

2.3.5 超聲波功率的影響(圖6)

由圖6可知，超聲波功率為70%時(shí)的多糖提取率最高，可達(dá)9.29%；超聲波功率過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致多糖分解，在后處理中丟失，提取率反而下降。

圖5 料液比對多糖提取率的影響

圖6 超聲波功率對多糖提取率的影響

2.3.6 提取次數(shù)的影響

實(shí)驗(yàn)表明，提取2次后再增加提取次數(shù)，多糖提取率變化不大，所以本實(shí)驗(yàn)選擇提取2次。

2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(表1)

表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由表1可知，各因素對多糖提取率的影響大小依次為：A(超聲波功率)>B(提取時(shí)間)>C(料液比)，最佳組合為A2B2C3，即確定黨參多糖提取的最佳工藝為：將黨參干燥粉碎過60目篩，預(yù)處理后，在提取溫度為60 ℃、料液比為1∶12、超聲波功率為70%、提取時(shí)間為45 min的條件下提取2次。在最佳條件下進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，黨參多糖提取率的平均值達(dá)13.57%。

2.5 紅外光譜分析(圖7)

1.葡萄糖對照品 2.水提取法提取物 3.堿提取法提取物

由圖7可以看出，黨參提取物具有多糖類物質(zhì)的特征吸收峰，確證本實(shí)驗(yàn)提取物是多糖類物質(zhì)。

2.6 黨參多糖的抗氧化性(圖8)

由圖8可知，當(dāng)多糖溶液體積為5.0 mL即黨參多糖濃度為0.4545 μg·mL-1時(shí)，羥自由基清除率達(dá)59.04%。

3 結(jié)論

選擇超聲波水提-醇沉法提取黨參多糖，確定了最佳提取工藝為：黨參干燥粉碎過60目篩，先后經(jīng)石油醚、80%乙醇回流，揮干溶劑后，在提取溫度為60 ℃、料液比為1∶12(g∶mL)、超聲波功率為70%、提取時(shí)間為45 min的條件下提取2次，黨參多糖的提取率達(dá)13.57%。當(dāng)黨參多糖濃度為0.4545 μg·mL-1時(shí)，對羥自由基的清除率達(dá)到59.04%。

圖8 黨參多糖的抗氧化作用

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