木棉花多糖的微波提取研究

李粉玲，蔡汉权，林燕如，郭溜聪

（广东韩山师范学院化学系，广东潮州 521041）

木棉花多糖的微波提取研究

李粉玲，蔡汉权，林燕如，郭溜聪

（广东韩山师范学院化学系，广东潮州 521041）

本实验利用微波法提取木棉花多糖，考察了料液比、微波功率、浸提时间和浸提次数对木棉花多糖提取率的影响，利用正交实验，优化木棉花多糖的提取工艺，并对结果进行分析.结果显示，最佳提取条件为料液比1∶50、微波时间90 s、微波功率800 W、浸提次数2次，其中浸提次数是最主要影响因素.其次是微波时间和微波功率，料液比对提取的影响较小.

木棉花；多糖；提取工艺；优化

多糖（polysaccharides，PS）又称多聚糖，具有多方面的生物活性和功能，如多糖能治疗风湿病、慢性病毒性肝炎、癌症等免疫系统疾病，甚至能抗AIDS病毒[1]；还具有抗感染、抗辐射、抗凝血、降血糖、降血脂作用等.

木棉花含有丰富的碳水化合物，其中多糖是木棉花的重要成分．《本草纲目》早已记载了木棉花的药用：木棉花性味甘、淡、凉，有清热，利湿，解毒的功能[2]．可治肠炎、痢疾、血崩、疮毒.民间春季采摘或拾取盛开花朵，晒干煎水服用[3]．木棉花应用广泛，效果确实，药源普遍，且木棉是粤东地区常见的树种，每年春季都有大量的落花，是有应用前途的良药．尽管木棉花多糖具有各种生物活性，但其提取方法和工艺尚未成熟，基于效率、成本多方面的考虑，各种方法的开发、比较、分析，仍是研究工作的焦点之一．本实验对木棉花多糖的提取工艺进行了研究，为深入开展木棉花多糖研究、拓宽木棉花综合利用途径提供了实验依据.

微波法是近几年来用于天然植物有效成分提取物的一项新技术，它具有快速、高效、安全、有效成分得率高、节能等特点[4].该法所得多糖提取液可直接或离心除去不溶物；或者利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙醇沉淀提纯多糖.本文采用蒸馏水作为提取剂通过常规微波提取条件的探索，寻求最佳提取条件.

1 材料与方法

1.1 试验材料

木棉花采自潮州市区滨江长廊．自然风干后，在60℃烘箱中烘干，粉碎备用．

1.2 仪器与试剂

752 S紫外分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；

DJ-10A倾倒式粉碎机（上海定久中药机械制造有限公司）；

格兰仕电脑型烧烤微波炉（800 W）；

玻璃仪器气流烘干器（巩义市予华仪器有限责任公司）；

ET-Q型气浴恒温振荡器（常州荣冠实验分析仪器厂）；

HH-8华普达数显恒温水浴锅；

葡萄糖标准品（分析纯）；蒸馏水、苯酚、浓硫酸、无水乙醇、95%乙醇、石油醚均为分析纯.

1.3 含量测定方法的建立

1.3.1葡萄糖标准溶液的配制

称取0.112 3 g标准葡萄糖，置于100 mL容量瓶中，加蒸馏水溶解并稀释至刻度，葡萄糖浓度为1 mg/mL，在使用前稀释成葡萄糖浓度为0.1 mg/mL[5，6]．

1.3.2 5 ℅苯酚液的制备

取苯酚100 g，加铝片0.1 g，碳酸氢钠0.05 g，蒸馏收集182℃馏分，称取此馏分7.5 g，加蒸馏水150 mL，置棕色瓶中放冰箱备用[6].

1.3.3 标准曲线的制备

吸取0.1 mg/mL的葡萄糖标准液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，分别置于具塞试管中，加蒸馏水稀释至2 mL，再加苯酚液1.0 mL，摇匀，沿管壁加入浓硫酸5.0 mL，摇匀后放置5 min，置沸水浴加热15 min，取出冷却至室温；以蒸馏水为空白，在490 nm波长处测定吸光度（见表1）．根据所得吸光度和相应葡萄糖浓度得标准曲线回归方程[6，7].

表1 葡萄糖标准溶液浓度及吸光度值

图1 葡萄糖标准溶液浓度及吸光度值

以葡萄糖标准系列浓度（C）为横坐标，以对应吸光度值（A）为纵坐标做图，如图1示．同时得回归方程为：A=15.750x+0.065，相关系数R2=0.999．式中x为葡萄糖溶液的浓度（mg/ml），A为吸光度.

1.4 木棉花多糖提取工艺流程

木棉花样品的处理：称取干燥木棉花40 g，经石油醚（60-90℃）回流脱脂两次，1 h/次．再用95%乙醇回流提取两次，2 h/次，以除去单糖和低聚糖，将药渣烘干备用.

称量：将已经处理好的40 g木棉花平均分为40份.

微波提取：按所设定的微波火力、微波时间、液料比和提取次数，加蒸馏水进行操作，按条件微波提取.

浓缩：合并每次实验的提取液，减压浓缩至2-3 mL．

醇沉工艺：滤液加4倍量95%乙醇，充分搅拌后，在低温（4℃）静置过夜．冷冻后，在3000 r/min下，离心20 min，收集沉淀.沉淀物用无水乙醇洗涤两次，并真空干燥至恒重，得到的沉淀即为粗多糖．

除蛋白：粗多糖加50 mL蒸馏水重新溶解，加多糖溶液体积1/5体积的氯仿，再加氯仿体积1/5的正丁醇，振荡20-30 min，蛋白质与氯仿－正丁醇生成白色凝胶物而分离．静置30 min，脱去蛋白，过滤.

定容：取其滤液，于100 mL容量瓶中定容，取2 mL待测液于试管中，向管中加入5%苯酚试剂1 mL，混匀；快速沿管壁加入浓硫酸5 mL，静置5 min，振摇，置沸水浴中加热15 min，立即转入冷水浴中冷却至室温，在490 nm波长处测定吸光度.

计算公式：多糖含量（mg/g）=V×C×f/W

式中C为标准曲线上查得的葡萄糖浓度（mg/mL），V为木棉花多糖溶液的体积（mL），W为木棉花重量（g），f为木棉花预处理的转化率.

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 微波功率对木棉花多糖提取率的影响

取5份木棉花粉末于碘量瓶中，分别加入40 mL水，分别在160 W、320 W、480 W、640 W、800 W功率下加热浸提60 s，趁热过滤，苯酚-硫酸法测定多糖含量.

由图2可知木棉花水溶性多糖的提取率先是随着微波萃取功率的增加而增大，功率640 W时多糖提取最大．因为随着微波功率的加大，微波的热效应能够快速提升浸提液的温度，有利于待提物质扩散到溶剂中，而且微波具有穿透特性使木棉花细胞破壁，让水易浸入，多糖有效成分容易浸出．但当微波功率大于640 W后，多糖提取率开始降低，可能是由于微波萃取功率过高，浸提液较长时间处于高温条件下，对多糖会产生一定降解作用.

2.1.2 浸提时间对木棉花多糖提取率的影响

取5份木棉花粉末于碘量瓶中，按照固液比1∶40加入40 mL水，在微波功率（在2.1.1中得出提取率最高的功率）条件下分别浸提30 s、60 s、90 s、120 s、150 s趁热过滤，苯酚-硫酸法测定多糖含量.

图2 不同微波功率对多糖得率的影响

图3 不同浸提时间对多糖得率的影响

由图3可知，微波加热时间90 s时多糖的提取效果最好.随着微波加热时间的延长效果反而下降，原因可能是虽然加热一定的时间有助于木棉花中的有效成分完全溶解出来，但是加热时间过长会使木棉花的有效成分可能会受到破坏[8]，从而影响多糖的提取.

2.1.3 料液比对木棉花多糖得率的影响

取5份木棉花粉末于碘量瓶中，按固液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60加入相应体积的水，微波功率（在2.1.1中得出提取率最高的功率），加热浸提（时间是2.1.2中提取率最高的时间）趁热过滤，苯酚-硫酸法测定多糖含量.

从图4可知，多糖的含量先是随固液比的增加而增大，当固液比1∶40时达到最高提取量，因为适当增加水量会加大木棉花多糖与水之间的浓度差，有利于多糖的溶出．但固液比大于1∶40时，提取剂量增加过多，在相同的微波功率和加热时间条件下，溶液不易达到有效的浸提温度，不利于多糖的提取，而且水量过多也不利于多糖液后期的浓缩处理，所以应选择合适的固液比.

2.1.4 浸提次数对木棉花多糖得率的影响

取5份木棉花粉末量于碘量瓶中，并加入40 mL水，微波功率（在2.1.1中得出提取率最高的功率），加热浸提（时间是2.1.2中提取率最高的时间），分别浸提1-3次进行试验.

图4 不同料液比对多糖得率的影响

由图5可以看出，木棉花多糖的提取率随浸提次数的增加而增大．浸提第2次时，木棉花中还有多糖，而浸提3次得到的多糖含量甚少，可忽略不计．提取第3次对多糖提取率无显著影响，因此，本实验认为浸提2次已经较充分，效果较好．从经济角度考虑，也以采用2次浸提为宜[9,10].

2.2 正交试验结果与分析

影响微波辅助法提取木棉花多糖的因素主要有微波功率、微波时间、料液比、浸提次数等，在单因素试验的基础上，选取浸提次数、微波功率、微波时间、料液比等作为考察因素，并结合生产实际，每个因素选取三个水平见表2，选用L9(34)正交表安排试验，以多糖得率为指标，优选最佳工艺．为了提高统计分析的可靠性，每一条件都作了重复试验（n=3），测定结果取其平均值.

图5 不同浸提次数对多糖得率的影响

表2 正交设计因素水平

表3 正交试验结果

表4 L9(34)正交试验结果分析

表5 正交试验结果方差分析

表4中极差值大小反映出影响木棉花多糖提取率的主次因素顺序为A＞C＞B＞D，经方差分析显示微波功率和固液比是显著影响因素，因此在浸提过程中要严格控制浸提功率和固液比．根据最优水平确定最佳的微波萃取木棉花多糖工艺为A2C2B3D3，即微波萃取功率为800 W、浸提时间90 s、固液比1∶50，浸取次数为2，由于该组合未出现在试验中，需要测定该条件下木棉花多糖提取率，经测定木棉花多糖提取量为10.445 mg/g，高于正交试验中出现的最高提取量，说明正交试验确定的最佳微波提取条件是合理的.

3 结论

采用苯酚-硫酸法测定多糖的含量，苯酚-硫酸法简单、快速、灵敏、重现性好，且生成的颜色持久．用苯酚-硫酸法测定多糖含量时需注意苯酚浓度不宜太高[11,12]，这样反应的稳定性不好且易产生操作误差．本实验采用5%浓度的苯酚与很多文献报道相符，测定结果较为理想．同时保持较高的硫酸浓度对多糖含量测定非常重要，因此该呈色反应是以对多糖的水解和糠醛反应为基础的，硫酸浓度降低会影响两种反应的进行．此外，硫酸的质量非常关键.

以水作为浸提剂，采用微波萃取木棉花中可溶性多糖具有安全快速的特点.本实验从木棉花中提取木棉花多糖，并确定了木棉花多糖的最优提取工艺条件.研究结果表明，影响木棉花多糖提取的主要因素是浸提温度，其次是料液比，最后是浸提时间和浸提次数，主次顺序为：浸取次数＞时间＞功率＞料液比．木棉花多糖提取的最优条件为：微波萃取功率为800 W、料液比1：50、浸提时间90 s、浸提次数2次．在这组工艺条件下，木棉花多糖的提取率最高1 g木棉花干品可得多糖10.445 mg．本研究结果对木棉花资源的开发利用具有一定意义.

[1]陈家童，张斌．红藻多糖抗AIDS病毒作用的体外实验研究[J]．南开大学学报（自然科学版），1998.31（4）：21-24.

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[3]赵秀贞主编．青草药彩色图谱[M]．福州：科技出版社1998，112.

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[8]宋茹，韦荣编．微波法萃取柑桔皮多糖的研究[J]．粮油食品科技，2008（2）：24-26.

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Extracting Commen Bomhax Flower Polysaccharides With Microwave Method

LI Fen-ling，CAI Han-quan，LIN Yan-ru，GUO Liu-cong
（Department of Chemistry,Hanshan Normal University，Chaozhou 521041，China）

The polysaccharides of the commen bomhax flower in this experiment was extacted through the microwave method.We made a test about the ratio of the material fluid，the microwave power，the time of lixiviation in the microwave，the number of times on the results of the commen bomhax flower polysaccharide extraction yield.The orthogonal experiment was made to optimize the polysaccharides of the commen bomhax flower and the results was analysed.The result of experiment indicated that the ratio of the material fluid is 1:50.The optimum time of lixiviation in the microwave is 90 s.The power of microwave is 800 W,and the number of times is 2.By Comparing all of the above，the most major factor is the number of times.Next is the time and the power of lixiviation in the microwave，while the ratio of the material fluid is the least.

commen bomhax flower；polysaccharides；extract craft；optimize

TS202.3

A

1007-6883(2011)06-0069-06

2011-09-07

李粉玲（1970-），女，广东汕头人，韩山师范学院化学系高级实验师.

责任编辑 尔 迟 杨培奎