超聲提取梵凈山蝴蝶花根莖多糖的工藝優化

付素靜， 高宇瓊， 王 嵐， 黃芙蓉， 田臘梅

(1.銅仁學院 生物與農林工程學院， 貴州 銅仁 554300； 2.貴州省梵凈山特色動植物資源重點實驗室， 貴州 銅仁 554300)

注：不同大寫字母表示差異極顯著，不同小寫字母表示差異顯著。

Note: Different capitaland lowercase letters indicated 1% and 5% significant levels respectively.

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超聲提取梵凈山蝴蝶花根莖多糖的工藝優化

付素靜1,2， 高宇瓊1,2， 王 嵐1,2， 黃芙蓉1， 田臘梅1

(1.銅仁學院 生物與農林工程學院， 貴州 銅仁 554300； 2.貴州省梵凈山特色動植物資源重點實驗室， 貴州 銅仁 554300)

為獲得較多的蝴蝶花多糖，采用超聲波法對蝴蝶花多糖的提取工藝進行優化。結果表明：各因素對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響依次為料液比>提取溫度>提取時間>提取功率，蝴蝶花多糖最佳提取工藝為提取時間30 min，提取溫度70℃，料液比1∶30。在最佳工藝條件下，超聲提取蝴蝶花根莖多糖的驗證性試驗提取率為11.21%。進一步證實了該工藝的穩定性和可行性。

蝴蝶花； 根莖； 多糖； 超聲提取

蝴蝶花(Irisjaponica)是鳶尾科鳶尾屬多年生草本植物，根莖匍匐狀，有長分枝。具有清熱解毒，消腫止痛的功效且有小毒[1]。其根狀莖在民間作為土藥長期使用，主要用于治療肝炎、食積脹滿、咽喉腫痛、跌打損傷、子宮脫垂和蛇犬咬傷等[2]。蝴蝶花作為民族醫藥土家藥和苗藥土家藥，主要用于治遼肝氣郁結[3-4]。目前，對蝴蝶花的研究主要集中在生物學特性[5-6]、異黃酮的提取[7]、園林應用[8-9]、病蟲害[10]、花形態可塑性[11]和組織培養[12]等。在化學成分的研究上，主要對同屬植物射干的鳶尾苷、鳶尾酮和異黃酮的研究較多[13-15]。初步研究發現，蝴蝶花根莖內含有大量的黃酮類和多糖類物質。多糖是一種組分復雜的具有多種生物活性的天然產物，具有增強免疫力，降血脂，降血糖，抗輻射等功效，廣泛應用于食品、醫藥、保健等領域[16]。蝴蝶花在貴州省產藏量較大，山上各處均有野生植株，而且藥用價值大，為進一步開發利用其種質資源，筆者對蝴蝶花根莖多糖提取工藝進行優化，旨在為蝴蝶花資源的綜合開發和利用提供理論基礎和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗材料：蝴蝶花根莖(采自貴州梵凈山自然保護區)。葡萄糖標準品，蒽酮、濃硫酸、乙醇均為國產分析純。

儀器：AR124CN型電子天平(奧豪斯儀器上海有限公司)，101-3型電熱鼓風干燥箱(北京科偉永興儀器有限公司)，SG5200HPT型臺式超聲波清洗器(上海冠特超聲儀器有限公司)，80-2型離心沉淀機(江蘇金壇市中大儀器廠)，SHZ-D(Ⅲ)型循環水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責任公司)，HH-S6型電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)，T6新世紀型紫外分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)。

1.2 溶液的制備

蒽酮溶液的制備：稱取0.1 g蒽酮，溶于80%濃硫酸100 mL中，冷卻至室溫，備用。

對照品溶液的制備：精密稱取105℃干燥至恒重的葡萄糖標準品100 mg，加水溶解后用100 mL容量瓶定容，即得1 mg/mL的葡萄糖對照品液。

1.3 標準曲線的繪制

精密量取對照品液0.0 mL、0.025 mL、0.05 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL于具塞試管中，分別加蒸餾水至1.0 mL，各加入5.0 mL蒽酮溶液，搖勻，置沸水浴保溫20 min，取出后以冷水迅速冷卻至室溫，取2.0 mL蒸餾水為空白對照，在625 nm處測定吸光度。分別以質量濃度(C)、吸光度(A)為坐標繪制標準曲線(圖1)，得回歸方程：

A=1.506 4C+0.003 7；R2=0.9994。

圖1 葡萄糖標準曲線

1.4 蝴蝶花根莖多糖的測定

將蝴蝶花根莖清洗干凈研碎，60℃烘干后、繼續研磨得蝴蝶花根莖粉末。稱取蝴蝶花根莖粉末0.5 g，用蒸餾水溶解在250 mL錐形瓶中，用超聲波法提取多糖，3 000 r/min離心10 min，最后定容至100 mL。取1.0 mL樣品溶液，再加入5.0 mL蒽酮，置沸水浴保溫20 min，冷卻至室溫，625 nm測定吸光度。按以下公式計算多糖提取率：

式中，A為吸光值，D為樣品液的稀釋倍數，V為浸提液的體積(mL)，M為取樣質量(g)

1.5 不同因素提取效果的考察

1.5.1 提取時間 準確稱取5份蝴蝶花根莖粉末各0.5 g，設定料液比為1∶30(g/mL)，提取溫度為60℃，分別提取10 min、20 min、30 min、40 min和50 min，測定蝴蝶花根莖多糖的提取率，每個水平3次重復試驗后取平均值，得其平均提取率(下同)。

1.5.2 提取溫度 準確稱取5份蝴蝶花根莖粉末各0.5 g，設定料液比為1∶30(g/mL)，提取時間為30 min，分別于40℃、50℃、60℃、70℃和80℃提取。

1.5.3 料液比 準確稱取6份蝴蝶花根莖粉末各0.5 g，分別選定料液比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30和1∶35，設定提取溫度為60℃，提取時間為30 min，比較不同料液比對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響。

1.6 梵凈山蝴蝶花多糖提取的工藝優化

為優化蝴蝶花根莖多糖的提取條件，在單因素試驗的基礎上，以提取時間(A)、提取溫度(B)、空白列(C)、料液比(D)為影響因素，每個因素各設3個水平，用蒽酮-硫酸法測定多糖含量，并以提取率為評價指標，選用L9(34)正交設計進行試驗，按照所設計的正交試驗組合，每個試驗組合3次重復，分別計算提取率平均值，多糖提取的因素水平見表1。

表1 超聲波提取梵凈山蝴蝶花根莖多糖的正交試驗因素及水平

Table 1 Factors and levels of the orthogonal test of extracting polysaccharides in the rhizome ofI.japonicaby ultrasonic-assisted method

水平Level提取時間/minExtractiontime提取溫度/℃Extractiontemperature空白Blank料液比/(g/mL)Solid-liquidratio11(20)1(60)1(1∶25)22(30)2(70)2(1∶30)33(40)3(80)3(1∶35)

1.7 統計分析

分別用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0處理數據。

2 結果與分析

2.1 不同因素對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響

由圖2可知，1) 蝴蝶花根莖多糖提取率隨著提取時間的增加呈先提高后降低的變化趨勢。當提取時間為30 min時，超聲波對細胞的破碎作用最強，有利于多糖的溶出，蝴蝶花根莖多糖提取率達到最大，為6.82%。此后可能由于長時間的超聲波處理促使多糖分解和大量雜質的溶出，降低了提取率。

對該結果進行方差分析可知，其F值為155.035，P<0.0001，F>F0.01(5.99)，故提取時間對梵凈山蝴蝶花根莖多糖提取率的影響是極顯著，進一步比較各水平之間影響的差異程度，提取時間為20 min與40 min和50 min對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響差異不顯著，40 min和50 min差異顯著，30 min與其他各水平之間差異極顯著。

綜合考慮試驗結果和方差分析結果，超聲提取蝴蝶花根莖多糖的提取時間宜為30 min左右。

2) 蝴蝶花根莖多糖提取率隨著提取溫度的升高呈先提高后降低的變化趨勢。當提取溫度為70℃時，蝴蝶花根莖多糖提取率達最大，為7.23%。這可能因為溫度越高，作用越顯著。對該結果進行方差分析可知，其F值為498.807，F>F0.01(5.99)，即P<0.01，得知提取溫度對多糖提取率的影響是極顯著，進一步比較各水平間的差異，提取溫度各水平間的影響都是極顯著。綜合考慮試驗結果和方差分析結果，超聲提取蝴蝶花根莖多糖的提取溫度宜在70℃左右。

注：不同大寫字母表示差異極顯著，不同小寫字母表示差異顯著。

Note: Different capitaland lowercase letters indicated 1% and 5% significant levels respectively.

圖2 不同提取時間、提取溫度和料液比的蝴蝶花根莖多糖提取率

Fig.2 Extraction efficiency of polysaccharides from the rhizome ofI.Japonicawith different extraction time, temperature and solid-liquid ratio

表2 超聲提取梵凈山蝴蝶花根基多糖正交試驗各處理的提取率

表3 超聲提取梵凈山蝴蝶花根莖多糖各因素水平提取率的均值與極差

Table 3 Mean and range of different factors and levels of extracting polysaccharides from the rhizome ofI.japonicaby ultrasonic-assisted method

處理Treatment提取時間/minExtractiontime提取溫度/℃Extractiontemperature空列Blank料液比/(g/mL)Solid-liquidratioK17.4377.0337.2976.003K28.278.8537.579.12K36.9436.7637.7837.527R1.3272.090.4863.117

3) 蝴蝶花根莖多糖提取率隨著料液比的增加呈先提高后降低的變化趨勢。隨著料液比的增大，多糖的溶解量更多，當料液比為1∶30時，多糖提取率最高,為5.67;繼續增加料液比，多糖提取率呈下降趨勢。對該結果進行方差分析可知，其F值為440.780，F>F0.01(5.06)，即P<0.01，知料液比對多糖提取率的影響是極顯著，進一步比較各水平間的差異程度，料液比為1∶20與1∶35對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響差異不顯著，1∶20和1∶25差異顯著，1∶25與1∶35差異顯著，其他各水平之間差異極顯著。綜合考慮試驗結果和方差分析結果，超聲提取蝴蝶花根莖多糖的料液比宜在1∶30左右。

2.2 超聲提取梵凈山蝴蝶花根基多糖正交試驗各處理的提取率

對超聲提取梵凈山蝴蝶花根莖多糖的正交試驗結果(表2)進行極差分析(表3)可知，各因素對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響依次為D>B>A，即料液比>提取溫度>提取時間。對其進行方差分析可知，料液比和提取溫度的F值分別為40.821和21.717，均大于F0.05(2,2)=19.00，達顯著差異，其中，料液比對蝴蝶花根莖多糖提取率影響最大，其次是提取溫度、提取時間。因此，超聲波提取蝴蝶花多糖的最佳提取工藝組合為A2B2C2，即料液比為1∶30，提取溫度為70℃，提取時間為30 min。在該條件下，對蝴蝶花多糖進行提取，重復3次試驗，其多糖提取率平均值為11.21%，高于正交試驗水平，說明該工藝穩定，可靠。

3 結論

多糖的研究集中在工藝條件的優化，可以用酶法[17]、微波法[18]、超聲波法[19]等，采用的溶劑有水[20]、酸[21]、堿[22]等。蝴蝶花多糖的提取工藝尚無研究，試驗采用超聲波法提取蝴蝶花根莖多糖，最高得率為11.21%，與其同科的鳶尾的多糖提取率為4.95%[23]。

試驗考查了提取時間、提取溫度、料液比對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響，通過正交試驗得出各因素對蝴蝶花根莖多糖提取率的影響依次為料液比>提取溫度>提取時間。

超聲波提取蝴蝶花多糖的最佳工藝為料液比1∶30，提取溫度70℃，提取時間為30 min。通過驗證性試驗結果可以看出，在最佳工藝條件下蝴蝶花根莖多糖提取率平均值為11.21%，高于正交試驗中的最高值。說明，超聲波法提取蝴蝶花多糖具有操作簡單用時較短、穩定性好等特點，是可行的。

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(責任編輯： 孫小嵐)

Ultrasonic Extraction Process Optimization of Polysaccharides in WildIrisjaponicafrom Fanjingshan Mountain

FU Sujing1,2, GAO Yuqiong1,2, WANG Lan1,2, HUANG Furong1, TIAN Lamei1

(1.CollegeofBiologyandA&FEngineering,TongrenUniversity,Tongren,Guizhou554300； 2.KeyLaboratoryofSpecialAnimalandPlantResourcesinFanjingMountain,Tongren,Guizhou554300,China)

The extraction technology conditions of polysaccharides from the rhizome ofI.japonicain Fanjing mountain were optimized to get the highest content of polysaccharides by ultrasonic-assisted.Results:The influencing factors of extraction ratio followed the sequence of solid-liquid ratio>extraction temperature> extraction time>extraction power, and the optimum extracting conditions included extraction time 30 min, extraction temperature 70℃ and solid-liquid ratio 1:30. Under these conditions, The rate of polysaccharides extracted reached 11.21%, indicating that this process is efficient and stable.

Irisjaponica； rhizome； polysaccharides； ultrasonic extraction

2015-01-05； 2015-07-06修回

貴州省野生動植物保護與利用重點支持學科建設項目[黔教合重點支持學科字(2011)232]；梵凈山特色動植物資源重點實驗室資助項目[黔教合KY(2011)005]；梵凈山特色動植物資源保護與利用創新人才團隊[黔教合人才團隊字(2012)08]；貴州省銅仁市科技局項目“梵凈山野生蝴蝶花Iris japonica的露地栽培技術及藥用成分的提取、分析”[銅市科研(2014)40-13]；

付素靜(1980-)，女，副教授，從事花卉學、園林植物開發利用及相關科研工作。E-mail：fusujing_9973@163.com

1001-3601(2015)07-0386-0155-04

S38; Q949.95

A

加工貯藏·農產品質量

Processing and Storage·Agricultural Product Quality