荒漠肉蓯蓉總低聚糖提取工藝優化及生物活性分析

摘要：采用超聲輔助法提取荒漠肉蓯蓉（Cistanche deserticola）總低聚糖，通過單因素和正交試驗優化提取條件；運用紅外光譜初步解析荒漠肉蓯蓉總低聚糖的結構特征；通過測定α-葡萄糖苷酶的抑制能力、DPPH、·OH及ABTS自由基的清除率研究荒漠肉蓯蓉總低聚糖的體外降糖能力和體外抗氧化活性。結果表明，荒漠肉蓯蓉總低聚糖的最佳提取工藝條件為料液比1∶50，乙醇濃度40%，超聲時間32 min，在該條件下總低聚糖得率達17.32%；紅外光譜圖表明有明顯的總低聚糖特征吸收，且為β-型吡喃糖類；生物活性結果顯示對α-葡萄糖苷酶的抑制率達63.94%，對DPPH、·OH及ABTS自由基清除率分別達85.63%、60.91%、82.90%。該方法有助于提高荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率，且其具有較強的體外抗氧化和降糖能力，可為相關研究提供參考。

關鍵詞：荒漠肉蓯蓉（Cistanche deserticola）；總低聚糖；超聲輔助法提??；抗氧化；降血糖

中圖分類號：R284.2" " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " 文章編號：0439-8114（2025）02-0156-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.02.024 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： The total oligosaccharides from Cistanche deserticola were extracted by ultrasonic-assisted method， and the extraction condition was optimized by single factor and orthogonal test. The structural characteristics of total oligosaccharides of Cistanche deserticola were preliminarily analyzed by infrared spectroscopy. The in vitro hypoglycemic ability and antioxidant activity of total oligosaccharides from Cistanche deserticola were studied by measuring the inhibition ability of α-glucosidase， and the scavenging rate of DPPH， ·OH and ABTS free radicals. The results showed that the optimum extraction condition of total oligosaccharides from Cistanche deserticola was the solid-liquid ratio of 1∶50， ethanol concentration of 40% and ultrasonic time of 32 min. Under this condition， the yield of total oligosaccharides was 17.32%. The infrared spectroscopy showed that there was obvious characteristic absorption of total oligosaccharides， and it was β-pyranose. The results of biological activity showed that the inhibition rate of α-glucosidase was 63.94%， and the scavenging rates of DPPH， ·OH and ABTS free radicals were 85.63%， 60.91% and 82.90%， respectively. This method was helpful to improve the yield of total oligosaccharides from Cistanche deserticola， and these total oligosaccharides had strong antioxidant and hypoglycemic ability in vitro， which could provide reference for related research.

肉蓯蓉俗稱大蕓，為列當科多年生草本寄生植物荒漠肉蓯蓉（ Cistanche deserticola Y. C. Ma）和管花肉蓯蓉（Cistanche tubulosa（Schenk）Wight）干燥帶鱗葉的肉質莖［1］。始載于《神農本草經》，被列為上品藥材［2］，是中國傳統名貴中藥，素有“沙漠人參”之美譽［3］。肉蓯蓉化學成分復雜，藥理作用廣泛，主要有苯乙醇苷類、環烯醚萜類、木質素類、低聚糖等成分［4，5］，其性溫、味苦，具益精血、潤腸通便等功效，主要用于精血虧虛、腸燥便秘等癥的治療［1］。

近幾年，國內學者在肉蓯蓉化學成分方面做了廣泛研究，但大部分研究多集中在苯乙醇苷類、多糖方面，而對低聚糖的研究則相對較少［6，7］，因此對低聚糖的研究很有必要。目前從天然產物中提取低聚糖的主要方法包括熱水浸提法［8］、超聲輔助提取法［9］、酶法［10］、膜分離法［11］和微波輔助提取法［12］等，其中超聲輔助提取法相比傳統熱水浸提法耗時短、提取效率高、不易破壞有效成分，然而目前利用超聲輔助提取法提取荒漠肉蓯蓉總低聚糖尚未見報道。紅外光譜（Infrared spectroscopy）一般應用于中藥材化學成分的定性鑒定，它能夠解析分子結構和化學組成，因此通過特征吸收峰的強度和位置可以確定低聚糖分子中官能團的類型以及糖苷鍵的構型，可用于定性分析［13］。研究表明天然產物中的低聚糖具有調節胃腸功能、抗氧化、降血糖等特殊的生理功能［14，15］，而對荒漠肉蓯蓉總低聚糖的抗氧化和降糖活性研究尚未見報道。

綜上所述，本研究以荒漠肉蓯蓉為原料，以乙醇為溶劑利用超聲輔助技術提取荒漠肉蓯蓉總低聚糖，通過單因素試驗結合正交試驗獲得最佳提取工藝，再進一步利用紅外光譜技術對荒漠肉蓯蓉總低聚糖進行初步的結構解析，同時評價該成分的抗氧化和降糖活性，以期為荒漠肉蓯蓉資源的開發利用提供新的途徑和方法。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

8-00T多功能粉碎機，永康市敏業工貿有限公司；UV-2550紫外-可見分光光度計、IR-Prestige21傅里葉紅外光譜儀，日本島津公司；KQ-500DE數控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；N-1001EYEL旋轉蒸發儀、SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司；CHT210R高速臺式冷凍離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；MULtiskan GO酶標儀，美國Thermo Fisher Scientific公司。

1.2 試驗材料與試劑

荒漠肉蓯蓉（Cistanche deserticola Y. C. Ma）：購自新疆和田地區。

苯酚，天津市北聯精細化學品開發有限公司；無水乙醇、無水葡萄糖，天津化學試劑有限公司；二苯代苦味酰基（DPPH），東京化成工業株式會社；維生素C（VC），成都市科龍化工試劑廠；硫酸亞鐵、過氧化氫，天津市大茂化學試劑廠；水楊酸、2，2-二氮-雙（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS），上海麥克林生化科技股份有限公司；過硫酸鉀，上海山浦化工有限公司；α-葡萄糖苷酶（50 U/mg）、阿卡波糖、對硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷（PNPG），上海源葉生物科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 葡糖糖標準曲線繪制

葡萄糖標準曲線的繪制方法參考文獻［16］。以葡萄糖的濃度（mg/mL）為橫坐標，吸光度（A）為縱坐標繪制標準曲線（圖1），其回歸方程為Y=13.92X+0.003，R2=0.999 8，表明葡萄糖濃度在0.02～0.04 mg/mL范圍內與吸光度之間具有高度的線性關系。

1.3.2 荒漠肉蓯蓉總低聚糖的提取工藝流程

、稱取荒漠肉蓯蓉粉末→加入一定比例乙醇溶液→室溫超聲波浸提→離心分離→上清液旋蒸濃縮至1/4體積左右→加入4倍體積無水乙醇醇沉（去除多糖及蛋白質）→于4 ℃冰箱靜置隔夜→離心分離→上清液旋蒸濃縮→得到荒漠肉蓯蓉總低聚糖溶液。

1.3.3 單因素試驗

按照“1.3.2”中工藝流程，選取料液比、乙醇濃度、超聲時間3個因素作為單因素考察指標，探究各因素對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響。

1）料液比對總低聚糖得率的影響。設置乙醇濃度為20%，超聲功率為400 W，超聲時間為32 min，分別在不同料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）下考察其對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響。

2）乙醇濃度對總低聚糖得率的影響。設置超聲功率為400 W，超聲時間為32 min，料液比為1∶40，分別在不同乙醇濃度（0%、20%、40%、60%、80%）下考察其對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響。

3）超聲時間對總低聚糖得率的影響。設置料液比為1∶40，超聲功率為400 W，乙醇濃度為20%，分別在不同超聲時間（8、16、24、32、40 min）下考察其對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響。

1.3.4 正交試驗

依據單因素試驗結果，將料液比、乙醇濃度、超聲時間作為正交試驗影響因素，設計L9（33）正交試驗，篩選3個因素最佳組合，因素與水平見表1。

1.3.5 樣品溶液中低聚糖的含量測定

將“1.3.2”中的總低聚糖溶液稀釋至一定濃度，采用苯酚-硫酸法［17］測得樣品溶液的吸光度，代入葡萄糖標準曲線方程即可算得總低聚糖的得率，按式（1）計算。

式中，Z為荒漠肉蓯蓉總低聚糖的得率（%）；c為葡萄糖的質量濃度（mg/mL）；n為樣品溶液稀釋倍數；m為荒漠肉蓯蓉干重（g）。

1.3.6 紅外光譜分析

采用紅外光譜儀測定荒漠肉蓯蓉總低聚糖的紅外光譜特征。稱取2 mg總低聚糖干燥粉末和200 mg KBr干燥粉末置于瑪瑙研缽內研磨，將其轉移至磨具中壓成圓形透明薄片，在" 4 000～400 cm-1范圍內采用紅外光譜儀掃描。

1.3.7 α-葡萄糖苷酶抑制能力測定

參照岳慶明等［18］的方法稍加修改。分別取不同濃度樣品溶液25 μL與25 μL α-葡萄糖苷酶（0.25 U/mL，pH 6.8 PBS配制）加入96孔酶標板中，混勻后在37 ℃孵育10 min，然后加入50 μL PNPG（5 mmol/L）溶液，于37 ℃孵育20 min，最后加入100 μL 0.1 mol/L Na2CO3溶液終止反應，在405 nm波長下測定吸光度，以阿卡波糖為陽性對照，根據式（2）計算不同濃度總低聚糖溶液對α-葡萄糖苷酶的抑制率。

式中，A1為不加樣品時α-葡萄糖苷酶與PNPG反應并終止后的吸光度；A2為不加樣品時PBS與PNPG反應并終止后的吸光度；A3為樣品與α-葡糖糖苷酶、PNPG反應并終止后的吸光度；A4為樣品與PNPG反應并終止后的吸光度。

1.3.8 抗氧化活性測定

1）DPPH自由基的清除率。DPPH自由基清除試驗參照吳靜等［19］的方法稍加修改。分別取各濃度樣品溶液（0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、0.9 mg/mL）100 μL及100 μL DPPH-乙醇溶液（2×10-4 mol/L）加入96孔酶標板中，室溫下避光反應30 min，在517 nm波長下測定吸光度（A1），以等體積去離子水代替總低聚糖溶液為空白對照溶液，測定吸光度（A0）。VC為陽性對照，根據式（3）計算不同濃度總低聚糖溶液對DPPH自由基的清除率。

式中，A0為空白組吸光度；A1為樣品組吸光度：A2為對照組吸光度。

2）羥自由基（·OH）的清除率。 羥自由基清除試驗參照李薇等［20］的方法稍加改動。分別取各濃度樣品溶液（0.5、1、2、3、4、5 mg/mL）2 mL，依次加入9 mmol/L FeSO4溶液0.5 mL，9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液0.5 mL和8.8 mmol/L H2O2溶液0.5 mL，充分混勻，37 ℃水浴30 min，水為空白調零（A0），移取各反應液240 μL于96孔酶標板中，在510 nm波長下分別測定吸光度（A1）。VC為陽性對照，根據式（3）計算不同濃度總低聚糖溶液對羥自由基的清除率。

3）ABTS自由基的清除率。ABTS自由基清除試驗參照劉秀嶶等［21］的方法稍加改動。ABTS工作液的配制：將ABTS和K2S2O8用RO溶解，使其最終濃度分別為7.4 mmol/L和2.6 mmol/L，再將兩者等體積混勻，避光靜置反應12 h以上，即得ABTS工作液。將ABTS工作液用去離子水稀釋，在734 nm波長下測定其吸光度在0.7左右，于低溫保存備用。分別向酶標板中加入樣品溶液（0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、0.9 mg/mL）70 μL和140 μL ABTS工作液，室溫避光反應6 min，在734 nm波長下測定吸光度（A1），等體積的去離子水代替總低聚糖溶液為空白對照溶液，測定吸光度（A0）。VC為陽性對照，根據式（3）計算不同濃度總低聚糖溶液對ABTS自由基的清除率。

1.3.9 統計分析

所有試驗均設置平行樣品重復3次，結果取平均值，采用Origin 2022軟件進行圖表處理，SPSS Statistics 27.0軟件進行方差分析及顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料液比對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響

由圖2可知，荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率隨著溶劑體積的增加而增加，可能是因為隨著溶劑的用量加大，固體藥渣與溶劑之間的接觸面積增大，有助于固體藥渣中的低聚糖更好地溶入乙醇溶液中，從而促進總低聚糖的溶出，提高總低聚糖的得率，考慮到成本和濃縮時間，故選1∶30、1∶40、1∶50為正交試驗水平。

2.1.2 乙醇濃度對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響

由圖3可知，荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率隨著乙醇濃度的增加先上升后降低，這可能是因為低濃度的乙醇可以有效地滲透到肉蓯蓉組織中，有助于加快有機物質的溶解進程，使總低聚糖等成分更容易從細胞內溶出胞外，提高了總低聚糖的得率，而乙醇濃度過高會對細胞產生緊致效果，使細胞的通透性降低，從而會抑制低聚糖的溶出。故選擇20%、40%、60%為正交試驗水平。

2.1.3 超聲時間對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率的影響

由圖4可知，在一定范圍內，荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率隨超聲處理時間的增加而逐步提升；當超聲時間增至32 min時，總低聚糖得率達到峰值，之后呈下降的趨勢。這一現象的原因可能是，超聲波作用時間和超聲波作用強度存在一定聯系，超聲作用時間越長，超聲波強度也相應增加，進而會破壞總低聚糖的結構，降低總低聚糖得率［17］。故選24、32、40 min為正交試驗水平。

2.2 正交試驗結果與分析

以料液比、乙醇濃度、超聲時間為因素，總低聚糖得率為評價指標，進行3因素3水平正交組合，正交試驗結果見表2，方差分析結果見表3。

由表2極差R的大小可知，影響因素的重要性表現為料液比gt;乙醇濃度gt;超聲時間，通過表中K值大小可知各因素水平最佳工藝組合為A3B2C2，即料液比為1∶50，乙醇濃度為40%，超聲時間為32 min。

由表3方差分析F值大小可知，荒漠肉蓯蓉總低聚糖提取工藝受各因素影響的主次順序為Agt;Bgt;C，即料液比gt;乙醇濃度gt;超聲時間，結果表明對荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率影響最大的是料液比，其次是乙醇濃度和超聲時間，這與表2分析結果相符。

2.3 紅外光譜結果分析

荒漠肉蓯蓉總低聚糖紅外光譜分析如圖5所示。在3 600～3 200 cm-1處出現寬而鈍吸收峰是由糖類化合物O-H的伸縮振動產生［22］；3 000～2 800 cm-1處存在較弱的吸收峰，其中2 940 cm-1為糖環上C-H的伸縮振動［23］；1 650～1 600 cm-1代表結合水的范圍，1 626 cm-1為結合水所特有的吸收峰；1 400～" " "1 200 cm-1是糖類化合物C-H的變角振動吸收峰；" 1 063 cm-1為C-O-C糖環上的伸縮振動吸收峰；940～900" cm-1和785～755 cm-1范圍對應吡喃糖苷環骨架振動的特征峰，其中926 cm-1處吸收峰被認為是β-型糖苷的典型特征峰，這表明該總低聚糖為β-型吡喃糖類［24］。

2.4 α-葡萄糖苷酶的抑制活性結果分析

α-葡萄糖苷酶是淀粉及糖原代謝路徑中的直接參與者，它將葡萄糖苷鍵水解成如葡萄糖、麥芽糖等低分子糖類，通過抑制這種酶的活性，可以有效抑制小腸對葡萄糖的吸收，從而達到降低餐后血糖的作用［25］。如圖6所示，在0.5～6.0 mg/mL范圍內，隨著荒漠肉蓯蓉總低聚糖濃度的增加，對α-糖苷酶的抑制率也不斷上升，在6.0 mg/mL時可達63.94%，表明荒漠肉蓯蓉總低聚糖對α-葡萄糖苷酶具有一定的抑制能力。

2.5 抗氧化結果分析

DPPH自由基具有穩定的氮原子中心，能在517 nm波長下產生強烈的吸收，使溶液顯紫色，向其中加入抗氧化劑后可將電子轉移給DPPH自由基使其還原為DPPH分子，溶液顏色會由紫色變為黃色，用顏色的變化程度（即吸光度下降）來評價抗氧化能力。由圖7可知，0.05～0.90 mg/mL范圍內，荒漠肉蓯蓉總低聚糖對DPPH自由基的清除能力與濃度呈正相關，在0.90 mg/mL時清除能力可高達85.63%，表明荒漠肉蓯蓉總低聚糖對DPPH自由基具有較強的抗氧化能力。

羥自由基（·OH）是生物系統中最強的活性氧之一，體內的形成主要由過氧化物負離子和過氧化氫反應生成，利用Feton反應生成羥自由基，并將水楊酸引入到反應體系中，會觸發水楊酸與形成的羥基發生作用在510 nm波長下形成具有特殊吸收性質的2，3-二羥基苯甲酸，如果向反應系統中加入具有清除羥自由基功能的測試物質（例如抗氧化劑），那么羥自由基的數量將會減少，進而會降低有色化合物的生成量。由圖8可知，在0.5～5.0 mg/mL范圍內，荒漠肉蓯蓉總低聚糖清除羥自由基的能力會隨著濃度的增加而增強，在5.0 mg/mL時荒漠肉蓯蓉總低聚糖對羥自由基的清除率為60.91%，表明荒漠肉蓯蓉總低聚糖對羥自由基具有一定的清除能力。

ABTS是一種人工合成的有機化合物，具有穩定的氮自由基，當ABTS與氧化劑（過硫酸鉀）反應時，會被氧化生成穩定的藍綠色陽離子自由基（ABTS+·）。一旦加入含有抗氧化成分的測試物質時，它們會與ABTS+·反應使溶液顏色消退，吸光度下降說明該氧化劑具有抗氧化活性。由圖9可知，荒漠肉蓯蓉總低聚糖對ABTS自由基的清除能力呈濃度依賴性，當荒漠肉蓯蓉總低聚糖濃度為0.9 mg/mL時，清除率可達82.90%，表明荒漠肉蓯蓉總低聚糖對ABTS自由基表現出較強的清除能力。

3 小結

本研究以荒漠肉蓯蓉為原料，采用超聲輔助法提取荒漠肉蓯蓉總低聚糖，通過正交試驗法優化了荒漠肉蓯蓉總低聚糖的提取條件，確定最優提取條件為料液比1∶50，乙醇濃度40%，超聲時間32 min，在該試驗條件下，荒漠肉蓯蓉總低聚糖得率最高，為17.32%，提取效果較好。

紅外光譜以透過率為縱坐標，波長為橫坐標，" 1 626 cm-1為總低聚糖結合水所特有的吸收峰，" " " "1 063 cm-1為C-O-C糖環上的伸縮振動吸收峰，940～900 cm-1和785～755 cm-1范圍對應吡喃糖苷環骨架振動的特征峰，其中926 cm-1處吸收峰表明該總低聚糖為β-型吡喃糖類。

降糖試驗表明荒漠肉蓯蓉總低聚糖對α-葡萄糖苷酶抑制率也與其濃度呈正相關，具有一定的降血糖活性。抗氧化試驗表明在一定范圍內，隨著荒漠肉蓯蓉總低聚糖濃度增加，對DPPH、·OH、ABTS自由基的清除率增加，這表明其具有抗氧化活性。該研究為荒漠肉蓯蓉總低聚糖的提取工藝及體外抗氧化和降糖研究奠定了理論基礎，為荒漠肉蓯蓉資源的開發和利用提供了新的路徑，有利于推動中藥現代化進程。

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收稿日期：2024-07-03

基金項目：新疆維吾爾自治區重大科技專項項目（2022A03007-2）；新疆維吾爾自治區自然科學基金項目（2022D01C327）

作者簡介：田占萍（1997-），女，青海西寧人，在讀碩士研究生，研究方向為藥物分析，（電話）17590938691（電子信箱）1413251663@qq.com；通信作者，沈 靜（1977-），女，新疆烏魯木齊人，教授，博士，主要從事藥物分析研究，（電話）18119185606（電子信箱）6572177@qq.com。