超聲法萃取鎖陽多糖工藝的優化研究

姚曉軍

(內蒙古自治區人民醫院，內蒙古 呼和浩特 010017)

鎖陽是鎖陽科鎖陽屬植物，俗稱“不老藥”［1、2、10］，是傳統中蒙藥中的稀有藥材，在蒙藥中被稱為烏蘭高腰［3］。鎖陽萃取物含有多種活性物質和微量元素，包括：有機酸、棕櫚酸、熊果酸、多糖、黃酮類、甾體類、三萜類等具有生物活性的藥理成分，以及含量較高的鋅、錳、銅、鎂、鍶、氟等微量元素，其中多糖為其最重要之有效成分。大量研究表明［2、3］，鎖陽多糖能促進免疫調節，增強細胞活性和清除自由基，具有抑制人體免疫缺陷的能力，具有抗腫瘤、抗病毒、抗衰老的作用，其在防癌、抗癌、防治心血管疾病等方面的藥理作用及保健價值值得關注。基于鎖陽多糖廣泛的應用前景，故有必要對鎖陽多糖的萃取工藝進行進一步的研究。近年來生物醫藥界涉及多糖的分離萃取技術已有許多有價值的成果，但采用超聲法以提高多糖萃取率的研究仍僅限于實驗室規模［4］，特別是有關將超聲波應用于萃取鎖陽中的多糖成分，更是鮮有報道;本實驗采用超聲法萃取鎖陽多糖，選水做溶劑，通過正交實驗考察時間、溫度、料液比以及超聲功率四個單因素對多糖萃取率的影響，旨在就超聲法萃取鎖陽多糖的工藝優化提供實驗基礎。具體報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料：鎖陽：采自內蒙古杭錦旗獨貴特拉鎮庫布其沙漠，自然陰干后，用烘箱60℃烘干至恒重，粉碎，除去雜質，過80 目，待用。

1.2 儀器與試劑：以葡萄糖為標準品，采用硫酸苯酚法［5］測定多糖含量;可見分光光度計：Shimadzu 公司UV -2450型;超聲波清洗器：北京金科超聲儀器有限公司K7210LHC型數控;臺式高速離心機：Beckman 離心機儀器公司Allegra X-15R 型;電子分析天平：Sartorius 公司DT1002S 型;電熱恒溫水浴鍋：上海博迅醫療設備有限公司HHS 型;化學試劑均為國藥化學試劑有限公司提供分析純。

1.3 方法

1.3.1 標準曲線的制備：精密吸取葡萄糖標準溶液(100μg/mL)0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4mL 置于10mL的比色瓶中，補充2mL 蒸餾水，加入5%的苯酚溶液1mL搖勻，再加入98%濃硫酸5mL 后搖勻靜置;將比色管置入100℃恒溫水浴鍋中水浴15min，取出冷卻置室溫，于490nm波長處測定其吸光度。繪制標準曲線，回歸方程為：y =0.0073x-0.0016，R2 =0.9936。標準曲線如圖1。

1.3.2 鎖陽多糖的超聲萃?。壕芰咳℃i陽粉末1.00g，置入錐形瓶中，加入一定良蒸餾水，按一定的超聲條件(溫度、時間、料液比以及超聲功率)萃取鎖陽多糖，離心、去沉淀，上清液中加入95%乙醇至乙醇體積超過80%，放置24h，離心，得沉淀，沉淀用95%乙醇及丙酮淋洗，經室溫真空得粗多糖，吸取0.5mL，按下述公式測定多糖萃取率。

鎖陽多糖產率計算=(濃度(μg/mL)×稀釋倍數×體積/粗多糖干重(g)×100%

1.3.3 正交實驗設計：在單因素實驗的基礎上，選擇表1所示4 個因素確定超聲萃取鎖陽多糖的最佳條件。

水平 溫度(℃) 功率(w) 料液比 時間(min)30 20 2 60 80 1：40 30 3 70 90 1：1 50 70 1：50 40

2 結 果

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 料液比對萃取的影響：精密量取5 份等同鎖陽粉末1.00g，置入錐形瓶中，依次移入10mL、20mL、30mL、40mL、50mL 的蒸餾水，搖勻，在70℃，超聲功率80W 的條件下，萃取30min，按實驗方法測定多糖萃取率，結果當料液比為1：30 時，產率達最大，繼續增加料液比，對產率影響不顯著，結合耗能因素，確定1：30 為最佳料液比，見圖2。

2.1.2 超聲功率對萃取的影響：精密量取5 份等同的鎖陽粉末1.00g，放入錐形瓶中，在溫度70℃，料液比1：30 條件下，超聲功率分別選擇60w、70w、80w、90w、100w 超聲萃取20min，濃縮液定容后測定多糖萃取率，結果在功率80W的條件下多糖萃取產率最高，確定最佳超聲功率為80W，見圖3。

2.1.3 溫度對萃取的影響：精密量取5 份等同鎖陽粉末1.00g，置入錐形瓶中，在在已知最優料液比1：30 及功率80W 條件下，分別按40℃、50℃、60℃、70℃、80℃的溫度條件下超聲萃取20min，濃縮液定容后測定多糖萃取率，結果隨萃取溫度提高，多糖萃取率亦增加;當溫度＞60℃后，鎖陽多糖萃取率沒有進一步增加，考慮實驗方便性，故確定60℃為最佳超聲萃取溫度，見圖4。

2.1.4 時間對萃取的影響：精密量取5 份等同鎖陽粉粉末1.00g，置入錐形瓶中，按上述選定的優化條件，超聲時間按10min、20min、30min、40min 和50min 分別萃取，測定多糖產率，結果隨萃取時間增長，多糖的萃取率增大，30min 后，多糖的產率已達最大值，考慮隨時間增加，超聲對多糖結構的破壞亦會增加，雜質將增多的因素，確定最佳萃取時間為30min，見圖5。

2.2 正交實驗結果：在單因素實驗基礎上(最優條件為：溫度60℃，功率80W，料液比1：30，萃取時間30min)，按超聲萃取鎖陽多糖影響因子及水平進行正交實驗，結果顯示：多糖產率各影響因素按影響力順序排列為：功率＞溫度＞料液比＞時間，即功率對產率影響最大，溫度次之，時間的影響最小，通過極差分析所示正交實驗的最優條件為：溫度70℃，超聲功率90W，時間40min，料液比1：50。結果見表2。

水平 溫度 功率 料液比 時間 產率(%)1 50 70 30 30 9.58 2 50 80 40 20 8.93 3 50 90 50 40 11.56 4 60 70 40 40 10.24 5 60 80 50 20 8.98 6 60 90 30 30 9.52 7 70 70 50 30 11.44 8 70 80 30 40 9.78 9 70 90 40 20 11.52 T1 30.07 31.26 28.88 29.43 T=91.55 T2 28.74 27.69 30.69 30.54 T3 32.74 32.6 31.98 31.58 X1 10.02 10.42 9.63 9.81 X2 9.58 9.23 10.23 10.18 X 3 10.91 10.87 10.66 10.53 R 1.33 1.64 1.03 0.72

3 討 論

3.1 超聲法萃取多糖的優勢：傳統水法多糖萃取方式，程序較復雜［6、8、9］，效率不高，而且多糖的立體構型往往因有機溶劑的加入而改變，容易使萃取物生物學活性降低或喪失［7］。超聲萃取法是一種特殊物理環境下的破碎過程，采用超聲法萃取多糖時，由于超聲波的剪切，在極短的時間內處于空化中心附近的細胞發生破裂［10］，細胞中的有效成分得以釋放，釋放成分直接與溶劑接觸并溶解在其中［9］(多糖更易溶出)，且對熱不穩定成分的影響小，從而不但提高了多糖的產率，同時最大限度保持了萃取物的生物活性，具有操作簡便、節能、萃取效率高的優點，因而超聲法萃取植物中多糖成分的應用已經顯示出明顯的優勢。

3.2 本研究的結論：本組研究以鎖陽為原料，采用正交試驗探討超聲法萃取鎖陽多糖工藝的優化，本研究結果表明，鎖陽多糖萃取工藝的單因素最優條件是溫度60℃，料液比1：30，超聲功率80W，超聲時間30min;而經正交實驗顯示，在溫度、時間、料液比及超聲波功率等幾種產率影響因素中，功率對產率影響最大，溫度次之，時間的影響最小;在試驗范圍內確定鎖陽多糖萃取工藝最優條件為溫度70℃，超聲功率90W，時間40min，料液比1：50。以上實驗所得超聲萃取工藝配比能明顯提高鎖陽多糖得率，結果可靠。

綜上，本研究以多糖得率為指標，通過單因素、正交試驗明確了超聲法萃取鎖陽多糖的最佳工藝路線，可為鎖陽資源的合理開發及其產品的質量控制提供依據;但就生產實踐中如何進一步建立適合大規模工業生產的數學模型［11］，尚需做更廣泛深入的研究。而對不同萃取方法獲得的鎖陽多糖活性關系的明確，亦尚待放大試驗后做全面系統研究。

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