香椿子多糖提取工藝研究

符洪宇 楊明 黃明亞 熊欣竹 李維

摘 要：利用水提醇沉法對香椿子多糖的提取工藝進行了優化。通過單因素和正交試驗，對提取香椿子多糖的工藝進行了研究。結果表明：影響香椿子多糖最終提取量的因素主次排序：提取次數>提取時間>料液比>提取溫度;最佳提取工藝：料液比1∶18，提取時間2.5h，提取溫度85℃，提取次數3次。在此工藝條件下，香椿子多糖提取量達到23.77mg/g。

關鍵詞：香椿子多糖;水提醇沉法;提取;工藝優化

中圖分類號 S644.4;O629.12文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）09-0127-04

Extraction Technology of Toona Sinensis Polysaccharides

Fu Hongyu1 et al.

（1Food College， Sichuan Tourism University， Chengdu 610100， China）

Abstract： In this experiment， the extraction process of polysaccharides from Toon sinensis was optimized by water extraction and ethanol precipitation. The process of extracting polysaccharides from Toona sinensis was studied by single factor and orthogonal experiments. The experimental results showed that the main factors affecting the final extraction amount of polysaccharides from the seeds were： extraction times>extraction time>material-liquid ratio>extraction temperature. The rental price extraction process was as follows： the ratio of material to liquid is 1∶18， the extraction time was 2.5h， the extraction temperature was 85°C， and the extraction was performed 3 times. Under this process condition， the extraction amount of the polysaccharide from Toon sinensis was 23.77mg/g.

Key words： Polysaccharide from Toon sinensis; Cater Extraction Alcohol Precipitation; Extraction; Process Optimization

香椿廣泛分布于我國陜西、四川、安徽以及長江南北區域，具有藥用價值、食用價值和觀賞價值。香椿子自漢代以來就應用于中醫領域，作為一種中藥材使用。香椿子辛、苦、溫、祛風、散寒、止痛。香椿子多糖含量較高，目前有學者對其相關性質進行了研究，丁世洪等采用超聲波輔助提取香椿子多糖，采用L9（34）正交試驗設計優選提取工藝，最終確定香椿子多糖水提工藝優化條件為液料比1∶12，提取120min，提取3次時提取率最高，并對香椿子多糖體外抗氧化性的研究，香椿子多糖具有一定的抗氧化活性，對DPPH自由基（DPPH·）具有較好清除能力[1]。鄢文霞等研究了香椿子多糖對小鼠和高凝模型大鼠的抗凝血作用，發現香椿子多糖對小鼠和高凝模型大鼠具有抗凝血作用，其抗凝機制可能與抑制內外源性凝血途徑、升高ATIII活性、提高纖溶活性和抑制血小板凝聚有關[2]。香椿子分布廣泛，用途除了作為中藥材之外少之又少，利用率低，因此對香椿子多糖的提取工藝進行研究，以高效安全節能的工藝方法提取香椿子多糖，才能進行工業化提取、多維度的研究，廣泛地應用到各個領域。

本試驗利用水提醇沉法對香椿子多糖進行提取，以多糖最終提取量作為衡量依據，優化水提醇沉法提取香椿子多糖的工藝參數，得到最佳工藝，為香椿子多糖的研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 香椿子（成都中藥材市場）、葡萄糖（成都順成化學試劑有限公司）、無水乙醇（成都順成化學試劑有限公司）、濃硫酸（成都順成化學試劑有限公司）、苯酚（成都順成化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備 101-0電熱鼓風干燥箱（北京中興偉業儀器有限公司）、DK-18-Ⅱ電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）、SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵（鞏義市予華儀器有限公司）、UV Blue star A紫外可見光分光光度計（北京市萊伯泰科儀器有限公司）、DFY-400搖擺式高速中藥粉碎機（溫嶺市林大機械有限公司）、RE-2000B旋轉蒸發儀（上海五榮生化儀器廠）、H2050R臺式高速冷凍離心機（長沙湘儀離心機儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 香椿子多糖提取工藝流程 香椿子→篩選→粉碎→烘干→過篩→水浴浸提→抽濾→離心→濃縮→醇沉多糖→蒸餾濃縮→冷凍干燥。

1.3.2 標準曲線繪制 精密稱取105℃下干燥至恒重的葡萄糖對照樣品0.5000g于100mL容量瓶之中，加蒸餾水稀釋至刻度得到5mg/mL的葡萄糖標準溶液。分別精確移取0（空白對照）、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL葡萄糖標準溶液于25mL具塞比色管中，分別先后加入5%苯酚溶液1mL、濃硫酸5mL（緩慢加入），靜置5min，加入蒸餾水至刻度線，搖勻。沸水浴加熱15min，取出冷卻至室溫。以0mL比色管為空白參比在光波長為490nm處測吸光度（A）。以葡萄糖濃度為橫坐標、吸光度（A）為縱坐標繪制標準曲線，得到葡萄糖標準曲線（圖1），線性回歸方程：y=0.1825x-0.0095（y：吸光度;x：葡萄糖濃度），R2=0.9991。

1.3.3 多糖含量的測定 取0.5mL香椿子多糖溶液于25mL比色管中，加入1mL 5%苯酚溶液、濃硫酸5mL（緩慢加入）靜置5min，加入蒸餾水至刻度線，搖勻。沸水浴加熱15min，取出冷卻至室溫。以0mL比色管為空白參比在光波長為490nm處測定吸光度。分別測定不同因素水平下多糖提取液的吸光度，帶入線性回歸方程計算得出多糖濃度，計算多糖含量。

1.3.4 單因素試驗 試驗以5g香椿子粉末為固定條件，設料液比、水浴浸提時間、水浴浸提溫度、水浴浸提次數為因素，進行試驗。

（1）料液比。在提取時間為2.5h、提取溫度為90℃、提取次數為3次的條件下，取料液比（g：mL）為1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1∶18、1∶20等6個梯度進行試驗，優化料液比的取值范圍。

（2）提取時間。在提取溫度為90℃、提取次數為3次、料液比為1∶16的條件下，取提取時間為2、2.5、3、3.5、4h等5個梯度進行試驗，優化提取時間的取值范圍。

（3）提取溫度。在提取時間為2.5h、提取溫度為90℃、料液比為1∶16的條件下，取提取溫度為60、65、70、75、80、85、90、95℃8個梯度進行試驗，優化提取溫度的取值范圍。

（4）提取次數。在料液比為1∶16、提取溫度為90℃、提取時間為2.5h的條件下，取提取次數為2、3、4次3個梯度進行試驗，優化提取次數的取值范圍。

1.3.5 正交試驗 根據單因素試驗，優化出4個因素的取值范圍，將料液比、提取時間、提取溫度、提取次數4個指標進行正交試驗，正交試驗因素水平設置見表1。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗分析

2.1.1 料液比對多糖提取量的影響 料液比對香椿子多糖提取量的影響變化結果見圖2。如圖2可知，當料液比（g∶mL）在1∶10～1∶16時，所得的香椿子多糖提取量遞增，且增幅較大，在1∶16時達到最高;當料液比在1∶16～1∶20之間時，所得的香椿子多糖提取量遞減，在1∶20（g：mL）時下降到最低點。分析得出，料液比在1∶10～1∶16時，蒸餾水含量低，香椿子干原料細胞組織沒有被完全潤濕，導致多糖不能充分地釋放;由于分散系本身溶液含量就比較低，隨溫度升高，溶液汽化，溶液含量更加降低，更加不利于干原料細胞中多糖的浸出。當蒸餾水含量升高到1∶16（g：mL）時，蒸餾水含量足以充分浸潤香椿子原料干細胞，且與汽化的速度達到平衡，這時候溶液含量與其汽化對多糖浸出的影響最低，所以多糖提取量最高。當蒸餾水的含量繼續升高時，多糖提取量反而下降，是由于在水浴加熱浸提時間一定的情況下，溶液溫度升高過慢，多糖的浸出效果不理想;此時只能通過增加浸提溫度和時間，從能源節約、提高提取效率的方面考慮，選擇低耗高產。因此比較得出當料液比為1∶16（g：mL）時，香椿子多糖提取量最大。

2.1.2 提取時間對多糖提取量的影響 提取時間對香椿子多糖提取量的影響變化如圖3所示。由圖3可知，當提取時間為2～2.5h時，所得的香椿子多糖含量遞增，在2.5h時達到最大值;當提取時間在2.5～4h時，所得香椿子含量呈下降趨勢，在4h時降到最低，可以看出曲線較為平緩，下降幅度不大。2～2.5h時，隨著提取時間升高，多糖浸出的時間更加充裕，得到的香椿子多糖更多;提取時間為2.5h時，多糖浸出量最高，達到動態平衡穩定狀態，此時多糖浸出最為充分;2.5h之后，隨著提取時間的增大，多糖提取量逐漸緩慢下降。這是由于加熱時間過長，少量香椿子多糖發生水解或氧化造成其含量降低;同時，由于過度熱浸提，導致部分多糖包裹在固態不溶物或其他物質中沉降，造成損失。由此可見，當提取時間為2.5h時，香椿子多糖提取量最大。

2.1.3 提取溫度對多糖提取量的影響 提取溫度對香椿子多糖提取量的影響變化如圖4所示。由圖4可知：當提取溫度在60～90℃時，所得多糖含量遞增，于90℃達到頂峰;90～95℃時多糖提取量減少。在60～90℃時，隨著提取溫度的梯度性增加，溶液最終的內能越來越大，內能上升速度越來越快，加速了溶液對香椿子原料干細胞的浸潤，浸潤效果越來越好，從而使多糖浸出更加充分，其次，在提取時間一定時，溶液充分浸潤細胞的時間隨溫度的增加而減少，后續多糖的釋放時間也得到充分的保證，釋放更加徹底，因此此階段香椿子多糖含量處于上升狀態;90℃時多糖提取量達到最大，說明此時處于最佳溫度范圍之內，且從能量消耗的角度考慮，90℃是較為適宜的提取溫度。90～95℃多糖提取量下降幅度較大，分析其原因是由于溫度過高，香椿子多糖生物活性受到影響，多糖水解降低含量，且提取溫度過高對香椿子多糖的影響較大，在后續試驗中需要嚴格控制溫度。可見當提取提取溫度為85℃時，香椿子多糖提取量最大。

2.1.4 提取次數對多糖提取量的影響 提取次數對香椿子多糖提取量的影響變化如圖5所示。由圖5可知：提取次數為2～3次時，多糖提取量呈上升趨勢，提取3次時提取量最大，提取次數為3～4次時，多糖提取量無太大變化，基本持平。可以分析得到：當提取次數較少時，原料中的的多糖沒有充分地浸出，殘渣之中還有少量多糖。從圖5曲線中也可看出，曲線起點較高，說明前2次提取的浸出效果比較好;提取3次時，香椿子原料中的多糖被充分浸出;提取次數為4次時，多糖提取量不再增加，從試驗過程中也可以看到第4次提取液基本無變化，呈澄清透明狀態，說明提取3次之后在香椿子多糖提取率增加不明顯，反而增加了能量消耗。這說明，當提取次數為3次時，香椿子多糖提取量最適宜。

2.2 正交試驗結果 根據單因素試驗優化得到各因素的取值范圍：料液比（g：mL）1∶14～1∶18，提取時間2～3h，提取溫度85～95℃，提取次數2～3次，設計L9（34）正交試驗，如表2。

由表2正交試驗結果可知，各因素對香椿子多糖提取量的影響程度依次為D>B>A>C，即水提醇沉法的不同提取條件對香椿子多糖提取量影響因素影響大小依次為提取次數>提取時間>料液比>提取溫度。由表3方差分析結果可知，提取時間、提取次數對多糖提取量的影響具有顯著性。由表2可知確定A3B2C1D2為最佳制作工藝條件，即：料液比為1∶18（g：mL），提取時間為2.5h，提取溫度為85℃，提取次數為3次。這是由于香椿子多糖提取過程中，提取次數很大程度上決定了多糖的浸出量，不同提取次數所得到的多糖量相差較大，但是隨著次數超過3次后，提取次數的影響隨即減小，提取出多糖的量越來越少。從極差看出，提取時間對香椿子多糖提取量的最終影響也比較大，分析得到當提取時間不足2.5h時，原料干細胞中的多糖還不能充分的浸出;浸提時間太短，原料干細胞內部未能夠充分浸潤，影響多糖釋放的效果。

極差分析中，提取溫度極差最小，是4個因素中影響最弱的一個，對此可以分析得出，由于試驗采取的溫度都處于較高水平，此時在熱浸提的過程中，溶液均較容易具備足夠的內能，足以使原料干細胞充分浸潤、破裂。因此，提取次數和提取時間對于香椿子多糖提取量影響較其他因素大，若應用到實際生產中，應嚴格控制。

3 結論

本試驗結果表明：固定原料干物質為5g的條件下，料液比1∶18、提取時間2.5h、提取溫度85℃、提取次數3次是香椿子多糖最佳提取工藝。在此工藝條件下，多香椿子多糖的提取量為23.77mg/g。且影響香椿子多糖最終提取量的因素排序為提取次數>提取時間>料液比>提取溫度;提取時間、提取次數對多糖提取量的影響具有顯著性。該工藝參數的得出有利于水提醇沉法運用于香椿子多糖提取的研究，為后續香椿子多糖提取的研究提供了一定的理論與實踐基礎。

參考文獻

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（責編：王慧晴）