超聲波輔助提取鎖陽多糖的工藝研究

楊國偉 危 晴 劉 卉 辛秀蘭 蘇東海

YANG Guo－wei WEI Qing LIU Hui XIN Xiu－lanSU Dong－hai

（北京電子科技職業學院，北京 100029）

（Beijing Polytechnic，Beijing 100029，China）

鎖陽 （Cynomorium son garicum Rupr.）是一種稀有名貴中草藥。俗稱“不老藥”，又名鐵棒槌、銹鐵棒、地毛球、烏蘭高腰（蒙語），是鎖陽科鎖陽屬的單科單屬單種植物［1，2］。鎖陽可食用，目前開發的產品有鎖陽保健酒、鎖陽啤酒、鎖陽飲料、鎖陽沖劑、鎖陽膠囊、鎖陽精、鎖陽茶和鎖陽飲片等［3－5］。

鎖陽含多種化學成分及藥用成分，含有有機酸、黃酮類、甾體類、三萜類、氨基酸、熊果酸、鞣質、多糖、無機離子等成分［6－9］。鎖陽具有抗腫瘤、降低血糖、抗輻射、調血脂等作用［10］，鎖陽多糖能促進細胞再生和新陳代謝，增強免疫調節能力，具有防癌、抗病毒、延緩衰老和疲勞的作用［11－14］。

多糖的提取方法主要有大孔樹脂吸附法［15］、酶法提取法［16］、超聲輔助提取法［17］、微波 輔助提取法［18］和 超臨界萃取法［19］等。采用超聲波和醇溶液共同作用可提高多糖提取率［20］。

目前研究的報告中有關鎖陽多糖的提取有水法提取［21］和超聲水提取法［22］，有關超聲輔助醇法提取鎖陽多糖未見報道。本試驗以鎖陽為原料，以料液比、乙醇濃度、超聲時間、超聲功率為因素，鎖陽多糖含量為指標，采用超聲法輔助醇法提取鎖陽多糖，通過單因素、正交試驗，確定最佳提取工藝，為鎖陽多糖的進一步利用提供試驗基礎和科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

鎖陽：產地甘肅省張掖市平山湖；

葡萄糖、乙醇、苯酚、濃硫酸：分析純，國藥化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

紫外可見分光光度計：T6新世紀型，普析通用儀器有限公司；

旋轉蒸發器：Laborota 4000 efficient型，德國海道爾夫公司；

臺式高速離心機：H1650型，湘儀離心機儀器有限公司；

多用途恒溫超聲提取器：SY－1000E型，北京弘詳隆生物技術開發有限公司；

電熱恒溫鼓風干燥箱：HPG－9145型，北京東聯哈爾濱儀器制造有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鎖陽多糖的測定

（1）鎖陽多糖制備：

鎖陽→破碎→超聲醇提取→過濾→減壓濃縮→離心→減壓濃縮→干燥→鎖陽多糖粗品

超聲提取后，提取液經減壓濃縮至約80 m L，加80%的等量乙醇，靜置過夜，4 000 r／min離心15 min，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌2次，經室溫真空（－60 k Pa）干燥得鎖陽粗多糖，按原料重計算粗多糖得率。

（2）標準曲線制作：精密稱取105℃干燥至恒重的無水葡萄糖標準品25 mg，置于250 m L容量瓶中，加蒸餾水至刻度，配成0.1 mg／m L的標準溶液。分別移取上述標準溶液0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0 m L，依 次 加 水使最終體積為1.0 m L，另取1.0 m L蒸餾水作為空白。每一試管中加入1.0 m L 5%苯酚溶液，混勻，迅速加入5.0 m L濃硫酸，振搖5 min后放置35 min，在最大吸收波長490 nm處測定吸光度。

（3）測定方法：苯酚－硫酸法［23］。鎖陽中粗多糖經苯酚－硫酸處理后，得到橙黃色溶液，在波長490 nm處采用比色法，以葡萄糖為標準品測定多糖含量。取粗多糖樣品0.05 g用蒸餾水溶解，配制成0.05 mg／m L樣品溶液。取2 m L樣品，采用苯酚－硫酸法，計算鎖陽多糖含量。

1.2.2 鎖陽多糖提取的單因素試驗

（1）料液比對多糖含量的影響：準確稱取5 g鎖陽干粉，超聲功率為700 W，萃取時間為90 min，萃取溫度為80℃，乙醇濃度70%，采用6個液料比（1∶5，1∶10，1∶20，1∶30，1∶35，1∶40（m∶V））提取鎖陽多糖。

（2）乙醇濃度對多糖含量的影響：準確稱取5 g鎖陽干粉，超聲功率為700 W，萃取時間為90 min，萃取溫度為80℃，料液比1∶10（m∶V），采用6個乙醇濃度（60%，70%，80%，90%，95%，100%）提取鎖陽多糖。

（3）超聲時間對多糖含量的影響：準確稱取5 g鎖陽干粉，超聲功率為700 W，萃取溫度為80℃，料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度70%，采用6個萃取時間（30，60，90，120，150，180 min）提取鎖陽多糖。

（4）超聲功率對多糖含量的影響：準確稱取5 g鎖陽干粉，萃取溫度為80℃，料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度70%，萃取時間90 min，采用6個萃取功率（600，700，800，900，950，1 000 W）提取鎖陽多糖。

1.2.3 正交優化設計試驗 在單因素試驗基礎上，為了綜合考慮多因素相互作用對鎖陽多糖提取率的影響，根據單因素試驗結果，采用L9（34）正交設計。

1.2.4 重現性試驗 在正交試驗中選出最佳提取工藝，進行多次重復實驗，取平均值，并對實驗結果進行相對平均偏差和相對標準偏差分析，檢測提取方法的重現性。

2 結果與分析

2.1 標準曲線和回歸方程

根據試驗測定結果，繪制出葡萄糖標準曲線見圖1，得回歸方程：

式中：

A—— 吸光度；

x—— 葡萄糖濃度，mg／m L。

圖1 標準曲線Figure 1 The standard curve of glucose

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 料液比對多糖含量的影響 由圖2可知，料液比在1∶30（m∶V）時，鎖陽多糖的含量最大。隨著料液比增大，加大了過濾、濃縮過程，造成一定量的多糖損失，料液比在1∶30（m∶V）以上時，鎖陽多糖的含量無明顯變化。

圖2 料液比對多糖含量的影響Figure 2 Effect of solid to liquid rate on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.2.2 乙醇濃度對多糖含量的影響 由圖3可知，乙醇濃度在80%時，鎖陽多糖含量最大；隨著乙醇濃度的提高，少量多糖在乙醇溶液中的溶解度下降析出，過濾、離心操作時沉淀下來，造成多糖含量有一定量的減少。

圖3 乙醇濃度對多糖含量的影響Figure 3 Effect of ethanol concentration on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.2.3 超聲時間對多糖含量的影響 由圖4可知，超聲時間在90 min時，鎖陽多糖的含量最大，當超聲時間為120 min以上時，一少部分多糖降解分解，多糖含量呈現下降趨勢。

圖4 超聲時間對多糖含量的影響Figure 4 Effect of ultrasonic time on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.2.4 超聲功率對多糖含量的影響 由圖5可知，超聲功率在600～900 W時，提取率隨著超聲功率的增大而增加，當超聲功率為900 W以上時，超聲波的機械剪切作用能使的大分子結構斷裂［24］，造成提取液中一少部分多糖發生降解，隨著超聲功率進一步增大，多糖含量有減少的趨勢。

圖5 超聲功率對多糖含量的影響Figure 5 Effect of ultrasonic power on the content of Cynomorium songaricum polysaccharides

2.3 正交試驗結果與分析

在單因素試驗基礎上，設計以料液比、乙醇濃度、超聲時間、超聲功率為四因素三水平的正交試驗，因素水平見表1。正交試驗結果見表2，方差分析見表3。

表1 正交因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 超聲提取法正交試驗結果與分析Table 2 The results of orthogonal experimental test by ultrasonic extraction

由表2可知，影響鎖陽多糖提取工藝的主次順序為料液比＞超聲時間＞乙醇濃度＞超聲功率，最佳提取工藝為A1B2C2D2，即料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度80%，提取時間1.5 h，超聲功率800 W。在此組合下，鎖陽多糖的含量達到45.18

由表3可知，料液比對鎖陽多糖提取影響顯著。

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

2.4 重現性試驗結果

在優化條件下進行重復性試驗，結果見表4，鎖陽多糖平均含量為45.07%，相對平均偏差為0.35%，相對標準偏差為0.43%，都小于5%，表明試驗重現性較好。

表4 重復性試驗結果Table 4 Results of repeat experiments

3 結論

本試驗表明，影響提取率的先后順序是料液比＞提取時間＞乙醇濃度＞超聲功率；最佳提取條件為料液比1∶10（m∶V），乙醇濃度80%，提取時間1.5 h，超聲功率800 W，經多次實驗驗證鎖陽多糖含量可達45.07%，相對平均偏差為0.35%，相對標準偏差為0.43%。

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