水提法提取鐵皮石斛多糖的工藝優化

Optimization of the Aqueous Extraction Process for Polysaccharides from Dendrobium officinale

CEN Shijie'，HE Lian'，WANG Pingyao1，LI Chuanyou'， SUNJingwen2，HUANG Rong' （1.College ofBasic Medical，Medical amp; Technology School of Zunyi Medical University， Zunyi ， China; 2.Technology Center of Qingdao Customs District， Qingdao ， China）

Abstract： In order to optimize the extraction process of polysaccharides from Dendrobium officinale，this study investigated the efects of extraction temperature，time and solid-liquid ratioon polysaccharide yield through single factor experiments，and orthogonal experiments were used to determine the optimal process parameters.The results showed that when the extraction temperature was 90^°C ， the extraction time was 4.5h， and the solid-liquid ratio was 1：40（g：mL） ，the polysaccharide extraction rate was the highest， reaching 17.60% .The research results can provide theoretical support and technical guidance for deepening the comprehensive utilization of Dendrobium officinale resources.

Keywords： Dendrobium officinale; polysaccharides; extraction process

鐵皮石斛（Dendrobiumofficinale）為“中華九大仙草”之首，是一種兼具藥用與食用價值的珍貴資源。其藥用價值主要體現在具有滋陰清熱、益胃生津、潤喉護喉等功效，以及顯著的抗氧化、抗炎、抗腫瘤等藥理活性。鐵皮石斛富含多糖、黃酮類化合物、氨基酸、生物堿以及礦物質等多種生物活性成分[3]，已被應用于食品[4]、藥品[5]、化妝品等領域。其中，多糖為鐵皮石斛中的主要活性成分[7-8]。目前，關于多糖提取的常見方法主要有超聲提取法、酸堿提取法、微波提取法、酶解提取法和水提法等[9-1]。其中，水提法是提取多糖最為傳統的一種方法，此法主要是利用多糖在熱水中具有較大的溶解度及穩定性的特性，通過控制溫度、時間、料液比等因素提取多糖[12]。該法操作簡單，成本低，且對多糖結構的破壞性較小，能較大限度地保留其活性，可作為鐵皮石斛多糖提取的一種方法。然而，目前關于鐵皮石斛多糖水提工藝的研究較少，提取效率有待提高。因此，優化水提法提取鐵皮石斛多糖的工藝，可為深化該植物資源的綜合利用提供理論支撐與技術指導，具有重要的研究價值。

1材料與方法

1.1材料與設備

鐵皮石斛莖條，市售；無水葡萄糖，購于天津市眾聯化學試劑有限公司；濃硫酸、苯酚，均購于國藥集團化學試劑有限公司。

HT185高速臺式離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；T6新世紀紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 試驗方法

1.2.1鐵皮石斛粉末的制備

取新鮮的鐵皮石斛莖條，洗凈瀝水后置于 80^°C 烘箱中烘干，使用粉碎機（ 28000r?min^-1 ）粉碎，去除較大的顆粒，得到鐵皮石斛粉末。

1.2.2 葡萄糖標準曲線的建立

精準稱取 0.05g 經干燥至恒重的葡萄糖，使用蒸餾水配制成質量濃度分別為0、0.01、0.02、0.04、0.06、 0.08g?L^-1 和 0.10g?L^-1 的葡萄糖對照品溶液。參照張麗珍等[13的方法，以葡萄糖質量濃度0 ）為橫坐標，吸光度（Abs）為縱坐標繪制葡萄糖標準曲線。

1.2.3 單因素試驗

將料液比（鐵皮石斛：水）、提取溫度和提取時間分別設置為 1：30（g：mL ）、 80°C 和 ^4h 作為鐵皮石斛多糖提取的基本條件。考察提取溫度（50、60，70，80，90°C ）、提取時間 （2.5，3.0，3.5，4.0， （24.5h ）以及料液比 （1：20，1：25，1：30，1：35， 1：40 ， ）等因素對鐵皮石斛多糖提取率的影響。

1.2.4 正交試驗

基于單因素試驗結果，以溫度、時間、料液比為試驗因素，進行正交試驗。正交試驗因素與水平見表1。

1.2.5 多糖含量的測定

按照單因素／正交試驗設計的工藝參數對鐵皮石斛粉末進行加熱浸提。將浸提液于 4000r?min^-1 參數條件下離心 15min ，取鐵皮石斛上清液稀釋100倍后，參照張麗珍等[13]的方法測定多糖的含量，計算多糖提取率。

多糖提取率 =（C×V×N）/（M×1000）×100%

式中： C 為多糖質量濃度， mg?mL^-1 ； V 為多糖粗提取液體積， mL ： M 為鐵皮石斛粉末質量， g N 為稀釋倍數。

1.2.6 數據處理與分析

基于IBMSPSSStatistics完成正交試驗設計與統計分析，并借助OriginPro2018對試驗結果進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1葡萄糖標準曲線

葡萄糖質量濃度與吸光度線性關系如圖1所示，線性方程為 y=18.404x+0.017 7 ，線性相關系數 R²= 0.9975，呈良好的線性關系。

2.2單因素試驗結果

2.2.1不同提取溫度對鐵皮石斛多糖提取率的影響

如圖2所示，鐵皮石斛多糖提取率隨提取溫度升高而呈現先上升后下降的趨勢。溫度的提高有助于破壞植物細胞壁結構，促進多糖溶出，從而提高提取率[14]。然而，隨著溫度進一步提高，多糖的結構遭到破壞，致使提取率下降。提取溫度為 80^°C 時，鐵皮石斛多糖提取率最高（ 11.93% ），故確定為最佳提取溫度。

2.2.2不同提取時間對鐵皮石斛多糖提取率的影響

據圖3可知，當提取時間為 4.0h 時，提取率最高（ 12.49% ）；當提取時間進一步延長至 4.5h 時，提取率出現下降的趨勢。這可能是因為鐵皮石斛多糖的溶出需要一定的時間，導致初期提取率較低；隨著提取時間延長，多糖逐漸溶出，提取率隨之提高。然而，當提取時間過長，溶液中部分水分蒸發，可能引起多糖溶解度下降，從而使得最終的提取率降低[14]。

2.2.3不同料液比對鐵皮石斛多糖提取率的影響

由圖4可知，當料液為 1：35（g：mL） 時，鐵皮石斛多糖提取率最高（ 12.49% ）；而隨著溶劑比例進一步升高 （1：40 ），提取率下降至 11.90% 。這可能是因為溶劑比例增加到一定程度時，雖然料液中多糖濃度差依舊存在，但傳質動力不再增加，多糖溶出減緩[15]。因此，料液比為 1：35（g：mL ）時，提取效果最佳。

2.3 正交試驗結果

如表2所示，影響鐵皮石斛多糖提取率的因素中，提取溫度的影響最為顯著，其次為時間和料液比;試驗組合 A₃B₃C₃ 為最佳提取工藝組合，即提取溫度90°C 、提取時間 4.5h 、料液比 1：40（g：mL） 。通過驗證試驗結果可知，最佳工藝條件下鐵皮石解多糖的提取率可達 17.60% （表3）。

3結論

通過單因素試驗和正交試驗優化了鐵皮石斛多糖的提取工藝。結果表明，不同提取條件對鐵皮石斛多糖提取率均有影響，提取溫度對鐵皮石斛多糖提取率的影響最大，其次是時間，影響最小的是料液比。鐵皮石斛多糖最佳提取工藝為提取溫度 90^qC 、提取時間 4.5h 、料液比 1：40（Ω_g：mL ），此條件下多糖提率可達 17.60% 。本研究為優化鐵皮石斛多糖提取工藝及推動鐵皮石斛資源的綜合利用提供了理論支撐與技術指導。

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