正交设计优化金樱子多糖的超声提取工艺①

潘廷启攵,文全泰,肖林彬,张照平,颜祖弟,黄锁义

(1.右江民族医学院临床医学本科,广西 百色 533000 E-mail:pantingqigx@163.com; 2.右江民族医学院药学系,广西 百色 533000)

中药是我国的国粹,是祖先留下的宝贵遗产。世界植物药和传统医药在全球的地位正在悄悄地发生着深刻的根本性变化,从民间的认同,发展到官方的认可,全球已进入对传统药和植物药进行立法管理的时代。《本草纲目》有记载:金樱子,无故而服之,以取快欲,则不可;若精气不固者服之,何咎之有[1]。金樱子(Rosa laevigata),又名糖罐子、蜂蜜罐、黄茶瓶等,属蔷薇科蔷薇属常绿蔓性灌木野生果树,在我国西南、华南、华中、华东均有分布,尤其以贵州分布广,产量高[2]。研究表明,金樱子果实中富含的金樱子多糖、黄酮等物质具有抗氧化、抗炎、提高机体免疫力等作用[3～5],可广泛应用于医药及保健食品领域,市场前景广阔,因此有效提取金樱子多糖具有重要意义。

多糖是金樱子的重要营养成分之一。现代药理研究表明金樱子有收敛止汗止泻、对抗实验性粥样硬化、抗衰老、抗菌抗病毒等药理作用。临床上用于治疗上呼吸道感染、烧伤烫伤、直肠脱垂及各种妇科疾病等[6]。因此,对多糖进行研究具有重要的应用价值。近年来超声波技术在天然产物成分提取领域得到了很大发展和应用。超声提取多糖可以明显降低提取温度、缩短提取时间、提高提取产量,便于产品纯化,对提取产物的结构和理化性质无影响[7]。有关金樱子多糖超声波提取的研究尚未见报道,为此研究金樱子多糖的提取工艺条件。本研究采用超声波法提取金樱子多糖,探讨影响提取的因素,确定提取最佳条件,为金樱子的深入研究和开发提供科学依据。

1 实验部分

1.1 仪器与试药

1.1.1 仪器 KQ5200DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)、植物粉碎机 FZ102(上海锐丰仪器仪表有限公司)、电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、电热式恒温水浴锅HHS-21-4(江苏金坛宏凯仪器厂)、SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)、电子分析天平FA1104(上海天平仪器厂)、755B紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)。

1.1.2 试药 金樱子(购于广西百色,由右江民族医学院民族医学教研室覃道光副教授鉴定为蔷薇科蔷薇属常绿蔓性灌木野生果实)、苯酚、浓硫酸、葡萄糖等均为分析纯。

1.2 方法与结果

1.2.1 金樱子多糖待测液的制备 将干燥的金樱子在植物粉碎机上粉碎,制成金樱子干粉。根据实验按需称取1g金樱子干粉若干份,分别在不同料液比、超声功率、提取温度、作用时间等单因素条件下进行提取实验。将提取液过滤后定容,取上液适量稀释一定的倍数,待测。根据单因素实验结果,以多糖提取率为实验指标,进行L9(34)正交实验。

1.2.2 金樱子多糖提取率的检测 本实验对多糖的测定采用苯酚-硫酸法[8]。取待测液0.5ml置于10ml的试管中,加入5%的苯酚溶液1.0ml,混匀,迅速加入5.0ml的浓硫酸,摇匀, 40℃水浴中反应30min,然后置于冷水中冷却10min,以葡萄糖为标样,于波长490nm处测定吸光度值。由一元线性回归方程推算出金樱子多糖的质量。

1.2.3 标准曲线的绘制 精密称取干燥(105℃)至恒重的葡萄糖50mg,加蒸馏水定容至100ml,得标准葡萄糖溶液。取标准葡萄糖溶液0ml、2ml、4ml、6ml、8ml、10ml,分别定容至50ml,得不同浓度的稀释液。分别精密吸取上述稀释液0.5ml按“1.2.2”中方法显色,测定吸光度值,以吸光度值(A)对质量浓度C(mg/ml)进行回归,得回归方程为:A=4.840C-0.0276,r =0.9992,表明对照品葡萄糖含量在0.010～0.100mg/ml范围内与对应吸光度值有良好线性关系。

1.2.4 优化工艺条件的正交实验 根据单因素实验可知,料液比、提取温度、超声功率、作用时间等因素都影响金樱子多糖的提取效果。为确定这4个因素的综合影响,以多糖提取率为指标,按L9(34)正交表进行正交实验确定最佳提取工艺条件,正交因素水平见表1,正交实验结果见表2。由分析结果可知,各因素对金樱子多糖提取率影响的主次顺序为A＞B＞C＞D,即提取料液比＞温度＞超声功率＞超声时间。方差分析见表3,表3表明,提取温度在超声提取金樱子多糖中差异有高度显著性,料液比在超声提取金樱子多糖中差异有显著性。因此,优选出的最佳提取工艺为A1B3C2D3,即按1∶20料液比,以180W的超声功率在70℃下进行提取40min。

表2 L9(34)正交实验及结果

表3 方差分析

1.2.5 验证试验 取金樱子干粉3份,每份1g,按优选出的最佳提取工艺进行提取,即按1∶20料液比,以180W的超声功率在70℃下进行提取40min。将提取液过滤后定容,取上液适量稀释一定的倍数,测定吸光度,计算金樱子多糖的提取率。验证试验结果见表4,按最佳提取条件进行提取,多糖提取率平均为31.01%,RSD为0.33%。结果与正交试验中的2号试验的多糖提取率相近,因此我们认为正交试验得出的结果是可靠的且工艺稳定可行。

表4 验证试验结果

2 讨论

超声波提取是利用超声波产生的热作用、机械作用、空化作用等,加速植物材料中的有效成分进入溶剂,从而增加有效成分的提取率,缩短提取时间,并且还可避免高温对提取成分的影响。本实验采用蒸馏水为提取剂进行提取,提取效率高,极大地缩短了提取周期,起到简化工艺流程、节省成本、减少杂质的作用,具有合理、经济、可行的优点;超声波提取法在中草药化学成分提取中的应用已经显示出明显的优势,具有省时、节能、提出率高等优点,对提取产物的结构和理化性质无影响,为金樱子多糖的提取方法及其工业化生产提供了新手段。

与传统工艺相比,超声提取金樱子多糖具有省时、高效、节能的优点。本实验旨在优化金樱子多糖的超声提取工艺,以蒸馏水为提取剂,以金樱子多糖提取率为考察指标,采用正交设计法,得出最佳超声提取工艺条件为:金樱子料液比1∶20,超声功率180W,提取温度70℃,作用时间40min。在此条件下,金樱子多糖的平均提取率为31.01%,RSD为0.33%,采用苯酚-硫酸显色法测定提取液中的多糖含量简捷可靠。

[1] 李时珍.本草纲目(下册)[M].北京:人民卫生出版社, 1978:2096-2097.

[2] 蔡金腾,丁筑红.金樱子果汁饮料的加工工艺[J].食品科学,1996,17(3):42-44.

[3] 张庭延,聂刘旺,刘爱民,等.金樱子多糖的免疫活性研究[J].中国实验方剂学杂志,2005,11(4):55-58.

[4] 张庭廷,潘继红,聂刘旺,等.金樱子多糖的抑菌和抗炎作用研究[J].生物学杂志,2005,22(2):41-42.

[5] 赵云涛,国兴明,李付振,等.金樱子多糖的抗氧化作用[J].云南中医中药杂志,2003,24(4):35-37.

[6] 郑虎占,董泽宏,佘靖,等.中药现代研究与应用:第三卷[M].北京:学苑出版社,1998:2915.

[7] 王桓,潘杨,敬思群.超声强化提取喀什小枣多糖的工艺研究[J].食品研究与开发,2009,30(11):40-43.

[8] 钟方晓,任海华,李岩.多糖含量测定方法比较[J].时珍国医国药,2007,18(8):1916-1917.