超聲輔助法提取青錢柳多糖

鮑若晗，王云冰

(臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318020)

青錢柳屬胡桃科青錢柳屬，是冰川世紀(jì)幸存下來的國(guó)家2級(jí)保護(hù)樹種，僅存于我國(guó)，是集經(jīng)濟(jì)、觀賞、保健、治療于一體的珍惜保護(hù)樹種[1]，是一種我國(guó)特有的保健物種資源。研究表明，青錢柳葉含有黃酮、三萜、多糖、內(nèi)酯類等活性物質(zhì)[2]，具有降血糖、降血壓、降血脂、抗氧化、抑菌等生物活性功能[3]。多糖是目前研究較多的活性物質(zhì)，其提取方法主要有熱水浸提法，酸、堿提取法，但提取效率不高[4]，并且會(huì)破壞多糖活性。國(guó)內(nèi)外的研究成果表明，超聲輔助提取技術(shù)具有很大的研究前景[5]。本項(xiàng)目采用超聲輔助提取青錢柳多糖，探索提取時(shí)間、提取溫度、液料比對(duì)提取效果的影響，并研究活性炭的脫色效果，為后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 儀器

DFY-200搖擺式高速粉碎機(jī)(上海新諾儀器設(shè)備有限公司)、電熱真空干燥箱DZG-6050(上海森信有限公司)、電子恒溫水浴鍋XT5205(常州國(guó)化有限公司)、JN-120D型超聲波清洗機(jī)(寧波江南儀器廠)、SHB-111型循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司)、精密電子天平ATY224(島津儀器有限公司)、真空冷凍干燥機(jī)(寧波新芝儀器有限公司)、紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)。

1.2 試劑與材料

青錢柳葉片，由百花園林有限公司提供。所用試劑沒食子酸、碳酸鈉、葡萄糖、苯酚均為分析純。

1.3 青錢柳超微粉末的制備

青錢柳葉于50～60 ℃烘干，進(jìn)行超微粉碎，過200目篩(0.149 mm)后，粉末收集備用。

1.4 多糖的測(cè)定

吸取0.2 mL的青錢柳提取液，用蒸餾水補(bǔ)至2.0 mL，然后加入6%苯酚1.0 mL及濃硫酸5.0 mL，搖勻冷卻室溫放置20 min，用紫外可見分光光度計(jì)在波長(zhǎng)為490 nm處測(cè)定[6]。以標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖含量。

1.5 單因素實(shí)驗(yàn)

分別考察提取時(shí)間、提取溫度、液料比對(duì)多糖得率的影響。

1.5.1 提取時(shí)間的影響

稱取1 g干燥青錢柳葉于燒杯中，加入30 mL蒸餾水，用潔凈的玻璃棒攪拌均勻，將樣品放入超聲波振蕩器震蕩處理，處理時(shí)間分別為20、30、40、50 min，控制提取溫度為50 ℃，用布氏漏斗真空抽濾得濾液，再用真空冷凍干燥設(shè)備將提取液濃縮至黏稠狀。最后測(cè)定多糖含量。

1.5.2 提取溫度的影響

稱取1 g干燥青錢柳葉于燒杯中，加入30 mL蒸餾水，用潔凈的玻璃棒攪拌均勻，將樣品放入超聲波振蕩器震蕩30 min，控制提取溫度分別為45、55、65、75 ℃，用布氏漏斗真空抽濾得濾液，再用真空冷凍干燥設(shè)備將提取液濃縮至黏稠狀。最后測(cè)定多糖含量。

1.5.3 液料比的影響

稱取1 g干燥青錢柳葉，分別加入20、30、40、50 mL蒸餾水，用潔凈的玻璃棒攪拌，超聲波提取40 min，控制溫度為50 ℃，用布氏漏斗真空抽濾后得濾液，再用真空冷凍干燥設(shè)備將提取液濃縮至黏稠狀。最后測(cè)定多糖含量。

1.6 BBD(Box-Behnken)實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以多糖含量為響應(yīng)值，進(jìn)行BBD實(shí)驗(yàn)。采用Design expert 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。-1水平提取時(shí)間為45 min，提取溫度20 ℃，液料比20∶1 mL·g-1；1水平提取時(shí)間為75 min，提取溫度50 ℃，液料比50∶1 mL·g-1。

1.7 活性炭脫色實(shí)驗(yàn)

1.7.1 活性炭添加量的影響

將提取液在未經(jīng)過真空冷凍干燥設(shè)備前，用純凈水定容到50 mL，然后在提取液中分別加入0%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%的活性炭，靜置40 min后，用布氏漏斗真空抽濾后得濾液。觀察脫色效果，同時(shí)測(cè)定脫色后提取液中的多糖含量，并與脫色前進(jìn)行比較。

1.7.2 活性碳脫色時(shí)間的影響

將提取液在未經(jīng)過真空冷凍干燥設(shè)備前，用純凈水定容到50 mL，然后在提取液中加入1.0%活性炭，分別靜置30、40、50、60、70 min后，用布氏漏斗真空抽濾后得濾液。觀察脫色效果，同時(shí)測(cè)定脫色后提取液中的多糖含量，并與脫色前進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素

提取時(shí)間、提取溫度和液料比對(duì)多糖含量的影響分別見圖1～3。由圖1可知，提取時(shí)間在20～30 min時(shí)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，多糖含量下降；30～40 min時(shí)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，多糖溶出增多，多糖含量升高；但40 min以后升高趨勢(shì)變緩。可能是由于提取一定時(shí)間以后，多糖已經(jīng)基本溶出，再延長(zhǎng)提取時(shí)間，一方面超聲作用會(huì)破壞部分大分子的多糖，另一方面，雜質(zhì)溶出增多，影響多糖溶出，因此，選擇40 min作為BBD實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)。

圖1 提取時(shí)間對(duì)多糖含量的影響

由圖2可知，隨著提取溫度的升高，多糖含量升高，但65 ℃以上升高趨勢(shì)變緩，可能是由于溫度過高，多糖不穩(wěn)定，被分解或氧化，影響提取率，因此，選擇65 ℃作為BBD實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)。

圖2 提取溫度對(duì)多糖含量的影響

由圖3可知，在液料比5∶1～10∶1 mL·g-1過程中，隨著液料比升高，多糖含量也升高，因?yàn)殡S著液料比升高，液固接觸幾率增大，同時(shí)較高的液料比也加快了水的傳質(zhì)作用，提高了多糖的提取率。在液料比10∶1～20∶1 mL·g-1過程中，多糖含量升高趨勢(shì)變緩，可能是由于此時(shí)，大部分多糖已溶出，提高液料比對(duì)提升多糖提取率影響不大。在液料比20∶1～30∶1 mL·g-1過程中，隨著液料比升高，多糖含量下降，可能是由于多糖已基本溶出后，再增加液料比會(huì)使雜質(zhì)溶出增多，抑制多糖溶出，因此，選擇20∶1 mL·g-1作為BBD實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)。

圖3 液料比對(duì)多糖含量的影響

2.2 BBD(Box-Behnken)實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行BBD實(shí)驗(yàn)(表1)。通過Design expert 8.0軟件分析得到最佳提取條件，即液料比20∶1 mL·g-1、提取時(shí)間50 min、提取溫度60 ℃，模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值擬合見圖4，預(yù)測(cè)值和實(shí)際值在一條直線上，說明預(yù)測(cè)可靠。

表1 BBD(Box-Behnken)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖4 模型預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)比較

2.3 活性炭脫色

加入活性炭脫色后，提取液顏色隨著活性炭添加量的增加而稍有變淺，但是變化并不明顯，活性炭濃度大于1.2%以后基本沒有變化。活性炭添加量對(duì)多糖含量的影響見圖5，添加活性炭后，多糖含量明顯下降，可能是活性炭對(duì)多糖有吸附作用。

圖5 活性炭添加量對(duì)多糖含量的影響

脫色時(shí)間在0～20 min時(shí)，隨著脫色時(shí)間的延長(zhǎng)，提取液液色稍有變淺，在20～70 min時(shí)，顏色幾乎不變。脫色時(shí)間對(duì)多糖含量的影響見圖6，在0～20 min時(shí)，多糖含量下降迅速，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)下降趨緩，可能是活性炭對(duì)多糖的吸附趨于飽和。綜上所述，活性炭對(duì)青錢柳提取液的脫色效果不明顯，而且吸附較大，不適合用于提取液的脫色。

圖6 脫色時(shí)間對(duì)多糖含量的影響

3 小結(jié)

以青錢柳葉為研究對(duì)象，采用超聲輔助提取法，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用BBD實(shí)驗(yàn)，考察提取時(shí)間、提取溫度、液料比對(duì)多糖含量的影響。結(jié)果表明，當(dāng)液料比為20∶1 mL·g-1，提取時(shí)間為50 min，提取溫度為60 ℃時(shí)青錢柳多糖提取率最高，達(dá)16.5%；較之傳統(tǒng)熱水提取法的4.3%，本實(shí)驗(yàn)方法有所提高。

采用活性炭對(duì)提取液進(jìn)行脫色，考察活性炭添加量和脫色時(shí)間對(duì)多糖含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活性炭對(duì)青錢柳提取液的脫色效果不明顯，而且吸附較大，不適合用于提取液的脫色。