4個桑樹品種桑葚多糖提取條件的優化及其含量比較

摘 要：以吉林省東部和中部地區的成熟黑桑、白桑、栽培種蒙桑及野生蒙桑的桑葚為材料，通過單因素及響應面法試驗，對桑葚多糖提取條件進行了優化，并對4個品種桑葚的多糖含量進行比較，結果表明，桑葚多糖的最佳提取條件為溫度91℃，提取時間53 min，料液比1‥48。各品種桑樹桑葚多糖含量由高到低排列依次為：栽培種蒙桑（223.658 mg/g）>白桑（212.575 mg/g）>黑桑（179.920 mg/g）>野生蒙桑（146.123 mg/g）。

關鍵詞：桑葚；多糖；提取條件；響應面法；含量比較；吉林

中圖分類號：R284.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2014）17-0053-04

Extraction of Polysaccharide and Comparison of Polysaccharide Content of Four Mulberry Species’ Fruit

NIU Tian-yu， LIU Hong-zhang， LIU Shu-ying

（College of Life Science， Jilin Agricultural University， Changchun 130118， PRC）

Abstract：Taking Morus nigra L，M.alba L，M. mongolica Schneid and cultivated M. mongolica as test materials， this test analysed the extract condition by response surface method and compared different species of mulberrys fruit polysaccharides content.The results showed that the extraction conditions of mulberry fruit are： temperature is 91， time is 53 min， the ratio of material to liquid is 1： 48. The content of mulberry fruit polysaccharide is： cultivated M. mongolica223.658mg/g， M. alba L.212.575mg/g， M. nigra L.179.920mg/g， M. mongolica Schneid146.123mg/g， cultivated M. mongolica> M. alba L.> M. nigra L.> M. mongolica Schneid.

Key words：mulberry fruit； polysaccharide； extraction； response surface methodology； content comparison； Jilin

收稿日期：2014-07-17

基金項目：吉林省科技廳項目資助（20100254）

作者簡介：牛天羽（1989-），女，吉林四平市人，碩士研究生，主要從事植物天然產物開發研究。

通訊作者：劉洪章

桑樹屬于小漿果類植物，地理分布較廣，栽培歷史較長，通過長期的自然及人工雜交，形成豐富的種質資源[1]。目前，我國桑樹共有15個種4個變種，包括黑桑、蒙桑、白桑和華桑等，是世界上桑樹品種最多的國家[2]。桑樹的果實稱為桑葚，含有多種化學成分[3]，尤其是多糖含量高，具有較高的藥用價值，可提高免疫力、調節血糖代謝，還有一定的抗氧化和抗炎能力等[4-7]。試驗以吉林地區黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑的桑葚為材料，比較其多糖含量差異，以期了解各品種的特征特性，有助于吉林地區桑樹品種的選育和利用，為該地區選擇適宜的桑樹品種提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試桑葚分別采自黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑，其中黑桑和白桑種植于吉林省集安市，栽培種蒙桑和野生蒙桑種植于吉林農業大學校園。供試儀器有：粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）、DL-5-B離心機（上海安亭科學儀器廠）、T6新世紀紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）、RE-52A旋轉蒸發儀（上海青浦滬西儀器廠）、電熱恒溫水浴鍋（北京中興偉業儀器有限公司）、電子天平（上海精天電子儀器有限公司）、FD-1B-50真空冷凍干燥機（北京博醫康實驗儀器有限公司）。供試試劑有硫酸、苯酚、無水乙醇、丙酮、無水乙醚等，試劑等級均為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 多糖提取 將桑葚勻漿于-80℃冷凍干燥，制成粉末，用蒸餾水進行提取，然后經旋轉蒸發濃縮，加入乙醇溶解（乙醇終濃度為80%），在4℃下沉淀12 h，離心收集沉淀，并用乙醇、丙酮、乙醚洗滌沉淀，冷凍干燥后得粗多糖。

1.2.2 單因素試驗設計 （1）溫度：取0.5 g桑葚粉末，按1‥40的料液比，分別在溫度60、70、80、90和100℃的條件下浸提1 h，以確定最適提取溫度；（2）時間：取0.5 g桑葚粉末，按1‥40的料液比，在70℃溫度下分別浸提0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 h，以確定最佳提取時間；（3）料液比：取0.5 g桑葚粉末，分別加入10、15、20、25和30 mL蒸餾水，在70℃下浸提1 h，以確定最適料液比。

1.2.3 響應面優化設計 按表1的設計對溫度、時間、料液比3個因素進行響應面優化試驗。

1.2.4 多糖含量測定 （1）葡萄糖標準曲線繪制。精密稱取葡萄糖標準品25 mg，用蒸餾水溶解并定容至100 mL，吸取溶液40 mL，定容至100 mL，即為葡萄糖標準品溶液。以蒸餾水（1 mL）作對照，另準確吸取葡萄糖標準品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于5支試管中，補蒸餾水至終體積為1 mL，以苯酚-硫酸法[8]測桑葚多糖含量，葡萄糖標準曲線見圖1。（2）多糖含量計算公式。多糖得率（mg/g）=（C×V×n）/1000W，式中：C表示多糖濃度（μg/mL）；V表示多糖溶液體積（mL）；n表示原液稀釋倍數；W表示樣品質量（g）。粗多糖含量（mg/g）=W1/W2，式中，W1表示冷凍干燥后的粗多糖質量（mg）；W2表示樣品質量（g）。

1.2.5 不同種桑葚多糖含量比較 以響應面法獲取的最佳條件對黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑的桑葚進行提取，重復1次，計算各品種桑葚粗多糖的含量，并比較不同品種桑葚間多糖含量的差異。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 溫 度 由圖2可知，在料液比1‥40、提取時間為1 h的條件下，多糖得率先隨溫度的升高而升高，在90℃時多糖得率最高，為313.054 mg/g；當溫度繼續升高時，多糖得率下降。因此，在料液比1‥40、提取時間為1 h的條件下，90℃為最適提取溫度。

2.1.2 時 間 由圖3可知，在料液比1‥40、提取溫度為70℃的條件下，多糖得率先隨提取時間的延長而升高，當提取時間為1 h時，多糖得率最高，為304.861 mg/g；當提取時間繼續延長時，多糖得率下降。因此，在料液比1‥40、提取溫度為70℃的條件下，1 h為最佳提取時間。

2.1.3 料液比 由圖4可知，在70℃溫度下提取1 h，多糖得率總體上表現出隨料液比的減小而升高的趨勢，在料液比為1‥50時，多糖得率最高為442.537 mg/g。因此，在70℃溫度下提取1 h，最佳料液比為1‥50。

2.2 響應面優化

由表1的結果，分析得出多糖得率=485.68+2.95A-3.06B-5.18C-2.65AB+3.10AC-0.77BC-25.00A2-6.78B2-15.77C2。由表2可知，響應面模型F值為4.42，F值4，以上結果皆表明該模型可用。其中，A2和B2為模型顯著因素，各因素對多糖得率的影響大小依次為料液比>時間>溫度。圖5～7為各因素之間相互作用的響應面圖。

如圖5所示，時間與溫度交互影響多糖得率，圖中的中心點為響應面的最高點，此點對應的橫縱坐標值為最佳的溫度與時間。

如圖6所示，溫度與料液比交互影響多糖得率，圖中的中心點為響應面的最高點，此點對應的橫縱坐標值為最佳的溫度與料液比。由3D圖可看出圖形坡面變化較為明顯，表明料液比與溫度對多糖得率的變化較為明顯。

如圖7所示，時間與料液比交互影響多糖得率，圖中的中心點為響應面的最高點，此點對應的橫縱坐標值為最佳的時間與料液比。由于等值線圖為橢圓形，兩個因素對多糖得率的影響不相同，其中料液比的影響大于時間。

2.3 驗證試驗

根據響應面優化試驗結果，桑葚多糖的最佳提取條件為：溫度90.62℃，提取時間0.89 h，料液比1‥48.47。為了便于操作，將該條件修正為：溫度91℃，提取時間53 min，料液比1‥48。在此條件下，多糖得率為480.741 mg/g，與預測值486.515 mg/g基本一致。這說明有響應面法獲得的試驗結果切實可行，在實踐中可以獲得較高的多糖得率。

2.4 多糖含量比較

按照2.3中獲得的最佳提取條件，對黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑進行粗多糖提取，結果顯示：黑桑、白桑、栽培種蒙桑和野生蒙桑的粗多糖含量分別為179.920、212.575、223.658和146.123 mg/g。各品種桑樹桑葚多糖含量由高到低排列依次為：栽培種蒙桑>白桑>黑桑>野生蒙桑。

3 討論與結論

試驗通過響應面法對桑葚多糖提取條件進行優化，與胡海梅[9]的試驗結果相比，提取時間較短，溫度、料液比等條件差別不大；通過冷凍干燥，在低溫低壓條件下，直接使桑葚中的水分升華，與普通的烘箱烘干相比，能更好地保存桑葚中的活性物質；廖森泰等[10]對廣東桑樹種與其他桑樹種的桑葉多糖含量進行了比較，發現不同品種間桑葉多糖含量存在明顯差異。

Sezai等[11]對黑桑、白桑和北美赤桑的桑葚化學成分進行比較，周靜等[12]對新疆黑桑，白桑，藥桑桑葚營養成分進行比較，但他們均沒有對桑葚的多糖含量進行研究。該試驗以吉林省東部和中部地區的成熟黑桑、白桑、栽培種蒙桑及野生蒙桑的桑葚為材料，通過單因素及響應面法試驗，對桑葚多糖提取條件進行了優化，并對4個品種桑葚的多糖含量進行比較，結果表明，桑葚多糖的最佳提取條件為溫度91℃，提取時間53 min，料液比1‥48。各品種桑樹桑葚多糖含量由高到低排列依次為：栽培種蒙桑>白桑>黑桑>野生蒙桑。

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（責任編輯：成 平）