土党参多糖不同提取方法的比较研究

吴兰芳，景永帅，张振东，杨 娟*

(贵州省、中国科学院天然产物化学重点实验室，贵州 贵阳 550002)

土党参多糖不同提取方法的比较研究

吴兰芳，景永帅，张振东，杨 娟*

(贵州省、中国科学院天然产物化学重点实验室，贵州 贵阳 550002)

目的：比较3种提取方法对土党参原料多糖提取率的影响。方法：以土党参多糖提取率为考察指标，对热水浸提、超声波以及微波辅助3种提取方法进行均匀优化试验设计，对多糖提取率进行二次多项式逐步回归分析。结果：热水浸提法的优化条件为液料比25:1(mL/g)、温度70℃、提取时间60min，提取率28.05%；超声波提取法的优化条件为液料比50:1、功率210W、提取时间40min，提取率28.12%；微波法提取的优化条件为液料比15:1、功率900W、提取时间5min，提取率28.99%。结论：3种提取方法对多糖提取率影响差异不明显，但超声波和微波辅助提取较热水浸提具有省时的优点。

土党参；多糖；热水浸提；超声波；微波；均匀设计

土党参为桔梗科金钱豹属植物金钱豹(Campanumoea javanicaB1.subsp.japonica(Makino) Hong)，民间以根入药，常用来炖鸡、炖瘦肉等，具有补气、止血、通乳等作用[1]。前期研究发现，土党参中富含多糖，而且多糖成分具有促PC12细胞分化的NGF样神经营养活性[2]，保护小鼠脑缺血再灌注损伤[3]、改善小鼠学习记忆障碍等生物活性[4]，有很好的开发利用前景。选取一种快速简便、安全、成本低、纯度高而又不破坏成分的提取方法对土党参多糖的开发利用有重要的实践意义。超声波提取[5-6]、微波提取技术[7-8]是天然产物提取的非常有发展潜力的新型技术，具有提取时间短、产率高等优点。目前，多糖提取工艺优化主要采用正交试验设计[9]、响应面设计[10]、均匀试验设计[11-12]。而均匀设计利用试验点分布的均匀性，以节省大量的试验工作量，已应用于国防、医药领域中。本研究利用均匀试验设计，在优选热水浸提、微波及超声波辅助提取土党参多糖工艺参数的基础上，比较3种提取方法对同一土党参原料多糖提取率的影响，旨在为土党参多糖制备的工业化生产提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

土党参，采自贵州省贵阳市香纸沟，经贵阳中医学院赵俊华教授鉴定为金钱豹(Campanumoea javanicaB1. subsp.japonica(Makino) Hong)。

1.2 仪器与设备

JA2003精密电子天平 上海恒平科技有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；R220型旋转蒸发仪 瑞士Buchi公司；HP-8453型紫外-可见分光光度仪 惠普公司；TDL-40C型低速台式离心机 上海安亭科学仪器厂；WD900B型微波炉 顺德格兰仕电器厂有限公司；KQ300DA型超声波 昆山市超声仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料预处理

土党参切碎根60℃烘干，粉碎过60目筛后干粉用80%乙醇溶液回流提取5次，减压浓缩回收乙醇后，残渣风干得脱脂土党参干粉，保存备用。

1.3.2 热水浸提工艺设计

取经预处理的脱脂土党参干粉20g，加入蒸馏水后水浴加热提取。提取后于4000r/min离心10min，收集上清液，残渣按上述方法重复提取2次。合并上清液减压浓缩至一定体积，浓缩液用食用酒精沉淀(最终乙醇体积分数不低于80%)。过滤，沉淀物分别用90%乙醇和丙酮洗涤，真空干燥后得到粗多糖[13]。

选择提取时间、提取温度、液料比3个因素进行试验，按U10(10×52)均匀设计表安排试验(表1)。

表1 热水浸提试验因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design for hot water extraction

1.3.3 超声波法提取工艺设计

取经预处理的土党参干粉20g，加入一定量的蒸馏水置于超声波中提取。提取后于4000r/min离心10min，收集上清液，残渣按上述方法重复提取2次。合并上清液减压浓缩至一定体积，浓缩液用食用酒精沉淀(最终乙醇体积分数不低于80%)。过滤，沉淀物分别用90%乙醇和丙酮溶液洗涤，真空干燥后得到粗多糖[14]。

选择提取时间、提取功率、液料比3个因素进行试验，按U10(10×52)均匀设计表安排试验(表2)。

表2 超声波提取试验因素水平Table 2 Factors and levels of uniform design for ultrasound-assisted extraction

1.3.4 微波法提取工艺

取经预处理的土党参干粉20g，加入一定量的蒸馏水置于微波炉中提取。提取后于4000r/min离心10min，收集上清液，残渣按上述方法重复提取2次，合并上清液减压浓缩至一定体积，浓缩液用食用酒精沉淀(最终乙醇体积分数不低于80%)。过滤，沉淀物分别用90%乙醇和丙酮洗涤，真空干燥后得到粗多糖[15]。

选择提取时间、提取功率、液料比3个因素进行试验，按U10(10×52)均匀设计表安排试验(表3)。

表3 微波提取因素水平Table 3 Factors and levels of uniform design for microwave-assisted extraction

1.3.5 多糖含量测定

[16]方法测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 11.5对3种提取方法结果进行二次多项式回归分析。

2 结果与分析

2.1 热水浸提法试验结果

按U10(10×52)均匀设计表安排试验，各试验条件及结果见表4。

用SPSS 11.5数据处理系统对此均匀设计方案进行二次多项式逐步回归，得回归方程Y＝13.36＋0.11X2＋0.08X3，其复相关系数R＝ 0.95，调整决定系数RAdj＝0.93，F＝29.32，方程在α＝0.05水平上显著，表明该方程具有统计学意义。根据回归方程可以看出，在热水浸提法中，对提取率影响最大的是液料比，其次是提取温度，提取时间对提取率的影响相对较小。综合考察分析，其最优组合为X1＝30、X2＝70、X3＝25:1，即液料比25:1、温度为70℃、提取30min，多糖提取率28.05%。

表4 均匀设计法热水浸提土党参多糖试验的安排及结果Table 4 Uniform experimental design and results for hot water extraction

2.2 超声波提取试验

按U10(10×52)均匀设计表安排试验，各试验条件及结果见表5。用SPSS 11.5数据处理系统对此均匀设计方案进行二次多项式逐步回归，得回归方程Y＝3.83＋0.13X1＋0.01X2＋0.35X3，其复相关系数R＝0.85，调整决定系数RAdj＝0.80，F＝5.37，方程在α＝0.05水平上显著。从回归方程可以看出，利用超声波法提取土党参多糖，其最重要的影响因素是液料比，其次是提取时间，提取功率对提取率的影响不明显。考虑到后续加工的成本问题，其最优组合为X1＝40、X2＝210、X3＝50:1，即液料比50:1、功率210W、提取40min、多糖提取率为28.12%。

表5 均匀设计法超声波提取土党参多糖的试验安排及结果Table 5 Uniform experimental design and results for ultrasoundassisted extraction

2.3 微波提取试验结果

按U10(10×52)均匀设计表安排试验，各试验条件及结果见表6。用SPSS 11.5数据处理系统对此均匀设计方案进行二次多项式逐步回归，得回归方程Y＝9.56＋0.022X2。其复相关系数R＝0.83，调整决定系数RAdj＝0.77，F＝17.08，方程在α＝0.05水平上显著。根据回归方程可以看出，所选取的3个因素中，提取功率对多糖提取率的影响作用最大，提取时间和液料比对提取率的影响不显著。综合各因素考察分析，其最优组合为X1＝5、X2＝900、X3＝15:1，即液料比15:1、功率900W、提取5min、多糖提取率为28.99%。

表6 均匀设计法微波提取土党参多糖试验安排及结果Table 6 Uniform experimental design and results for microwaveassisted extraction

2.4 3种方法提取对比

不同提取方法所得多糖提取率见表7。结果表明：从多糖提取率、糖含量、经济等方面考虑，超声法和微波法占有一定优势。在相同的提取次数下，微波法提取在省时方面表现较为突出，5min能达到较理想的提取效果。

表7 不同方法提取土党参多糖的比较Table 7 Comparison of extraction efficiencies of polysaccharides by different extraction methods

3 结 论

由于超声波、微波辅助提取技术可以加快反应速度，提高植物细胞破碎力度，从而提高了多糖提取率，并使提取时间明显缩短。微波辅助提取的优势表现尤为明显，其提取时间短且提取率高于超声波辅助提取和热水浸提。微波辅助提取和超声波提取将在科学研究和工业生产中得到广泛的应用。

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A Comparative Study of Different Extraction Methods for Polysaccharides fromCampanumoea javanicaRoots

WU Lan-fang，JING Yong-shuai，ZHANG Zhen-dong，YANG Juan*
(The Key Laboratory of Chemistry for Natural Products of Guizhou Province and Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002, China)

Objective: To compare the extraction efficiencies of polysaccharides fromCampanumoea javanicaroots by different extraction methods. Methods: Three different extraction methods were optimized by uniform design combined with secondorder polynomial regression analysis for enhanced extraction efficiency. Results: The optimal hot water extraction conditions were material-to-liquid ratio of 1:25 (g/mL), extraction temperature of 70 ℃ and extraction time of 60 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.05%. The optimal ultrasonic-assisted extraction conditions were material-toliquid ratio of 1:50 (g/mL), ultrasonic power of 210 W and extraction time of 40 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.12%. The optimal microwave-assisted extraction conditions were material-to-liquid ratio of 1:15 (g/mL), microwave power of 900 W and extraction time of 5 min. Under these conditions, the maximum yield of polysaccharides was 28.99%. Conclusion: No significant difference was observed among three extraction methods. However, ultrasonic-assisted extraction and microwave-assisted extraction have a time-saving advantage over hot water extraction.

Campanumoea javanica；polysaccharide；hot water extraction；ultrasound-assisted extraction；microwave-assisted extraction；uniform design

S567.9

A

1002-6630(2012)18-0045-04

2011-07-07

贵州省中药现代化科技产业研究开发专项(黔科合社字[2009]5017号)

吴兰芳(1985—)，女，硕士研究生，主要从事药食资源利用研究。E-mail：wulanfang757@163.com

*通信作者：杨娟(1971—)，女，研究员，博士，主要从事天然活性成分研究。E-mail：linyj401@tom.com