超聲輔助法提取青錢柳多糖

鮑若晗，王云冰

(臺州科技職業學院，浙江 臺州 318020)

青錢柳屬胡桃科青錢柳屬，是冰川世紀幸存下來的國家2級保護樹種，僅存于我國，是集經濟、觀賞、保健、治療于一體的珍惜保護樹種[1]，是一種我國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、內酯類等活性物質[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，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]，并且會破壞多糖活性。國內外的研究成果表明，超聲輔助提取技術具有很大的研究前景[5]。本項目采用超聲輔助提取青錢柳多糖，探索提取時間、提取溫度、液料比對提取效果的影響，并研究活性炭的脫色效果，為后續的產品開發奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 儀器

DFY-200搖擺式高速粉碎機(上海新諾儀器設備有限公司)、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(常州國化有限公司)、JN-120D型超聲波清洗機(寧波江南儀器廠)、SHB-111型循環水式多用真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)、精密電子天平ATY224(島津儀器有限公司)、真空冷凍干燥機(寧波新芝儀器有限公司)、紫外可見分光光度計(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 多糖的測定

吸取0.2 mL的青錢柳提取液，用蒸餾水補至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在波長為490 nm處測定[6]。以標準曲線計算多糖含量。

1.5 單因素實驗

分別考察提取時間、提取溫度、液料比對多糖得率的影響。

1.5.1 提取時間的影響

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備將提取液濃縮至黏稠狀。最后測定多糖含量。

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備將提取液濃縮至黏稠狀。最后測定多糖含量。

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備將提取液濃縮至黏稠狀。最后測定多糖含量。

1.6 BBD(Box-Behnken)實驗

在單因素實驗的基礎上，以多糖含量為響應值，進行BBD實驗。采用Design expert 8.0進行數據分析。-1水平提取時間為45 min，提取溫度20 ℃，液料比20∶1 mL·g-1；1水平提取時間為75 min，提取溫度50 ℃，液料比50∶1 mL·g-1。

1.7 活性炭脫色實驗

1.7.1 活性炭添加量的影響

將提取液在未經過真空冷凍干燥設備前，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，同時測定脫色后提取液中的多糖含量，并與脫色前進行比較。

1.7.2 活性碳脫色時間的影響

將提取液在未經過真空冷凍干燥設備前，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，同時測定脫色后提取液中的多糖含量，并與脫色前進行比較。

2 結果與分析

2.1 單因素

提取時間、提取溫度和液料比對多糖含量的影響分別見圖1～3。由圖1可知，提取時間在20～30 min時，隨著時間延長，多糖含量下降；30～40 min時，隨著時間延長，多糖溶出增多，多糖含量升高；但40 min以后升高趨勢變緩。可能是由于提取一定時間以后，多糖已經基本溶出，再延長提取時間，一方面超聲作用會破壞部分大分子的多糖，另一方面，雜質溶出增多，影響多糖溶出，因此，選擇40 min作為BBD實驗中心點。

圖1 提取時間對多糖含量的影響

由圖2可知，隨著提取溫度的升高，多糖含量升高，但65 ℃以上升高趨勢變緩，可能是由于溫度過高，多糖不穩定，被分解或氧化，影響提取率，因此，選擇65 ℃作為BBD實驗中心點。

圖2 提取溫度對多糖含量的影響

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，因為隨著液料比升高，液固接觸幾率增大，同時較高的液料比也加快了水的傳質作用，提高了多糖的提取率。在液料比10∶1～20∶1 mL·g-1過程中，多糖含量升高趨勢變緩，可能是由于此時，大部分多糖已溶出，提高液料比對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，再增加液料比會使雜質溶出增多，抑制多糖溶出，因此，選擇20∶1 mL·g-1作為BBD實驗中心點。

圖3 液料比對多糖含量的影響

2.2 BBD(Box-Behnken)實驗

在單因素實驗的基礎上，進行BBD實驗(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、提取時間50 min、提取溫度60 ℃，模型的預測值與實際值擬合見圖4，預測值和實際值在一條直線上，說明預測可靠。

表1 BBD(Box-Behnken)實驗結果

圖4 模型預測與實測比較

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，可能是活性炭對多糖有吸附作用。

圖5 活性炭添加量對多糖含量的影響

脫色時間在0～20 min時，隨著脫色時間的延長，提取液液色稍有變淺，在20～70 min時，顏色幾乎不變。脫色時間對多糖含量的影響見圖6，在0～20 min時，多糖含量下降迅速，隨著時間的延長下降趨緩，可能是活性炭對多糖的吸附趨于飽和。綜上所述，活性炭對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 脫色時間對多糖含量的影響

3 小結

以青錢柳葉為研究對象，采用超聲輔助提取法，在單因素實驗的基礎上采用BBD實驗，考察提取時間、提取溫度、液料比對多糖含量的影響。結果表明，當液料比為20∶1 mL·g-1，提取時間為50 min，提取溫度為60 ℃時青錢柳多糖提取率最高，達16.5%；較之傳統熱水提取法的4.3%，本實驗方法有所提高。

采用活性炭對提取液進行脫色，考察活性炭添加量和脫色時間對多糖含量的影響，結果發現，活性炭對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。