土黨參多糖不同提取方法的比較研究

吳蘭芳，景永帥，張振東，楊 娟*

(貴州省、中國科學院天然產物化學重點實驗室，貴州 貴陽 550002)

土黨參多糖不同提取方法的比較研究

吳蘭芳，景永帥，張振東，楊 娟*

(貴州省、中國科學院天然產物化學重點實驗室，貴州 貴陽 550002)

目的：比較3種提取方法對土黨參原料多糖提取率的影響。方法：以土黨參多糖提取率為考察指標，對熱水浸提、超聲波以及微波輔助3種提取方法進行均勻優化試驗設計，對多糖提取率進行二次多項式逐步回歸分析。結果：熱水浸提法的優化條件為液料比25:1(mL/g)、溫度70℃、提取時間60min，提取率28.05%；超聲波提取法的優化條件為液料比50:1、功率210W、提取時間40min，提取率28.12%；微波法提取的優化條件為液料比15:1、功率900W、提取時間5min，提取率28.99%。結論：3種提取方法對多糖提取率影響差異不明顯，但超聲波和微波輔助提取較熱水浸提具有省時的優點。

土黨參；多糖；熱水浸提；超聲波；微波；均勻設計

土黨參為桔梗科金錢豹屬植物金錢豹(Campanumoea javanicaB1.subsp.japonica(Makino) Hong)，民間以根入藥，常用來燉雞、燉瘦肉等，具有補氣、止血、通乳等作用[1]。前期研究發現，土黨參中富含多糖，而且多糖成分具有促PC12細胞分化的NGF樣神經營養活性[2]，保護小鼠腦缺血再灌注損傷[3]、改善小鼠學習記憶障礙等生物活性[4]，有很好的開發利用前景。選取一種快速簡便、安全、成本低、純度高而又不破壞成分的提取方法對土黨參多糖的開發利用有重要的實踐意義。超聲波提取[5-6]、微波提取技術[7-8]是天然產物提取的非常有發展潛力的新型技術，具有提取時間短、產率高等優點。目前，多糖提取工藝優化主要采用正交試驗設計[9]、響應面設計[10]、均勻試驗設計[11-12]。而均勻設計利用試驗點分布的均勻性，以節省大量的試驗工作量，已應用于國防、醫藥領域中。本研究利用均勻試驗設計，在優選熱水浸提、微波及超聲波輔助提取土黨參多糖工藝參數的基礎上，比較3種提取方法對同一土黨參原料多糖提取率的影響，旨在為土黨參多糖制備的工業化生產提供理論參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

土黨參，采自貴州省貴陽市香紙溝，經貴陽中醫學院趙俊華教授鑒定為金錢豹(Campanumoea javanicaB1. subsp.japonica(Makino) Hong)。

1.2 儀器與設備

JA2003精密電子天平 上海恒平科技有限公司；SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵 鄭州長城科工貿有限公司；R220型旋轉蒸發儀 瑞士Buchi公司；HP-8453型紫外-可見分光光度儀 惠普公司；TDL-40C型低速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；WD900B型微波爐 順德格蘭仕電器廠有限公司；KQ300DA型超聲波 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預處理

土黨參切碎根60℃烘干，粉碎過60目篩后干粉用80%乙醇溶液回流提取5次，減壓濃縮回收乙醇后，殘渣風干得脫脂土黨參干粉，保存備用。

1.3.2 熱水浸提工藝設計

取經預處理的脫脂土黨參干粉20g，加入蒸餾水后水浴加熱提取。提取后于4000r/min離心10min，收集上清液，殘渣按上述方法重復提取2次。合并上清液減壓濃縮至一定體積，濃縮液用食用酒精沉淀(最終乙醇體積分數不低于80%)。過濾，沉淀物分別用90%乙醇和丙酮洗滌，真空干燥后得到粗多糖[13]。

選擇提取時間、提取溫度、液料比3個因素進行試驗，按U10(10×52)均勻設計表安排試驗(表1)。

表1 熱水浸提試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design for hot water extraction

1.3.3 超聲波法提取工藝設計

取經預處理的土黨參干粉20g，加入一定量的蒸餾水置于超聲波中提取。提取后于4000r/min離心10min，收集上清液，殘渣按上述方法重復提取2次。合并上清液減壓濃縮至一定體積，濃縮液用食用酒精沉淀(最終乙醇體積分數不低于80%)。過濾，沉淀物分別用90%乙醇和丙酮溶液洗滌，真空干燥后得到粗多糖[14]。

選擇提取時間、提取功率、液料比3個因素進行試驗，按U10(10×52)均勻設計表安排試驗(表2)。

表2 超聲波提取試驗因素水平Table 2 Factors and levels of uniform design for ultrasound-assisted extraction

1.3.4 微波法提取工藝

取經預處理的土黨參干粉20g，加入一定量的蒸餾水置于微波爐中提取。提取后于4000r/min離心10min，收集上清液，殘渣按上述方法重復提取2次，合并上清液減壓濃縮至一定體積，濃縮液用食用酒精沉淀(最終乙醇體積分數不低于80%)。過濾，沉淀物分別用90%乙醇和丙酮洗滌，真空干燥后得到粗多糖[15]。

選擇提取時間、提取功率、液料比3個因素進行試驗，按U10(10×52)均勻設計表安排試驗(表3)。

表3 微波提取因素水平Table 3 Factors and levels of uniform design for microwave-assisted extraction

1.3.5 多糖含量測定

[16]方法測定。

1.4 數據處理

采用SPSS 11.5對3種提取方法結果進行二次多項式回歸分析。

2 結果與分析

2.1 熱水浸提法試驗結果

按U10(10×52)均勻設計表安排試驗，各試驗條件及結果見表4。

用SPSS 11.5數據處理系統對此均勻設計方案進行二次多項式逐步回歸，得回歸方程Y＝13.36＋0.11X2＋0.08X3，其復相關系數R＝ 0.95，調整決定系數RAdj＝0.93，F＝29.32，方程在α＝0.05水平上顯著，表明該方程具有統計學意義。根據回歸方程可以看出，在熱水浸提法中，對提取率影響最大的是液料比，其次是提取溫度，提取時間對提取率的影響相對較小。綜合考察分析，其最優組合為X1＝30、X2＝70、X3＝25:1，即液料比25:1、溫度為70℃、提取30min，多糖提取率28.05%。

表4 均勻設計法熱水浸提土黨參多糖試驗的安排及結果Table 4 Uniform experimental design and results for hot water extraction

2.2 超聲波提取試驗

按U10(10×52)均勻設計表安排試驗，各試驗條件及結果見表5。用SPSS 11.5數據處理系統對此均勻設計方案進行二次多項式逐步回歸，得回歸方程Y＝3.83＋0.13X1＋0.01X2＋0.35X3，其復相關系數R＝0.85，調整決定系數RAdj＝0.80，F＝5.37，方程在α＝0.05水平上顯著。從回歸方程可以看出，利用超聲波法提取土黨參多糖，其最重要的影響因素是液料比，其次是提取時間，提取功率對提取率的影響不明顯。考慮到后續加工的成本問題，其最優組合為X1＝40、X2＝210、X3＝50:1，即液料比50:1、功率210W、提取40min、多糖提取率為28.12%。

表5 均勻設計法超聲波提取土黨參多糖的試驗安排及結果Table 5 Uniform experimental design and results for ultrasoundassisted extraction

2.3 微波提取試驗結果

按U10(10×52)均勻設計表安排試驗，各試驗條件及結果見表6。用SPSS 11.5數據處理系統對此均勻設計方案進行二次多項式逐步回歸，得回歸方程Y＝9.56＋0.022X2。其復相關系數R＝0.83，調整決定系數RAdj＝0.77，F＝17.08，方程在α＝0.05水平上顯著。根據回歸方程可以看出，所選取的3個因素中，提取功率對多糖提取率的影響作用最大，提取時間和液料比對提取率的影響不顯著。綜合各因素考察分析，其最優組合為X1＝5、X2＝900、X3＝15:1，即液料比15:1、功率900W、提取5min、多糖提取率為28.99%。

表6 均勻設計法微波提取土黨參多糖試驗安排及結果Table 6 Uniform experimental design and results for microwaveassisted extraction

2.4 3種方法提取對比

不同提取方法所得多糖提取率見表7。結果表明：從多糖提取率、糖含量、經濟等方面考慮，超聲法和微波法占有一定優勢。在相同的提取次數下，微波法提取在省時方面表現較為突出，5min能達到較理想的提取效果。

表7 不同方法提取土黨參多糖的比較Table 7 Comparison of extraction efficiencies of polysaccharides by different extraction methods

3 結 論

由于超聲波、微波輔助提取技術可以加快反應速度，提高植物細胞破碎力度，從而提高了多糖提取率，并使提取時間明顯縮短。微波輔助提取的優勢表現尤為明顯，其提取時間短且提取率高于超聲波輔助提取和熱水浸提。微波輔助提取和超聲波提取將在科學研究和工業生產中得到廣泛的應用。

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A Comparative Study of Different Extraction Methods for Polysaccharides fromCampanumoea javanicaRoots

WU Lan-fang，JING Yong-shuai，ZHANG Zhen-dong，YANG Juan*
(The Key Laboratory of Chemistry for Natural Products of Guizhou Province and Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002, China)

Objective: To compare the extraction efficiencies of polysaccharides fromCampanumoea javanicaroots by different extraction methods. Methods: Three different extraction methods were optimized by uniform design combined with secondorder polynomial regression analysis for enhanced extraction efficiency. Results: The optimal hot water extraction conditions were material-to-liquid ratio of 1:25 (g/mL), extraction temperature of 70 ℃ and extraction time of 60 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.05%. The optimal ultrasonic-assisted extraction conditions were material-toliquid ratio of 1:50 (g/mL), ultrasonic power of 210 W and extraction time of 40 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.12%. The optimal microwave-assisted extraction conditions were material-to-liquid ratio of 1:15 (g/mL), microwave power of 900 W and extraction time of 5 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.99%. Conclusion: No significant difference was observed among three extraction methods. However, ultrasonic-assisted extraction and microwave-assisted extraction have a time-saving advantage over hot water extraction.

Campanumoea javanica；polysaccharide；hot water extraction；ultrasound-assisted extraction；microwave-assisted extraction；uniform design

S567.9

A

1002-6630(2012)18-0045-04

2011-07-07

貴州省中藥現代化科技產業研究開發專項(黔科合社字[2009]5017號)

吳蘭芳(1985—)，女，碩士研究生，主要從事藥食資源利用研究。E-mail：wulanfang757@163.com

*通信作者：楊娟(1971—)，女，研究員，博士，主要從事天然活性成分研究。E-mail：linyj401@tom.com