两种不同产地白芥子多糖的提取

高婵娟，关转飞，孙玲，杨翔华，王战勇

（辽宁石油化工大学环境与生物工程学院，辽宁 抚顺 113001）

白芥子是十字花科芥属植物白芥的种子，又称白籽青、黄芥子，全国各地均有栽培，以云南、贵州、四川等省居多[1]。白芥子性味辛温，有润肺、胃经，温中散寒、通络止痛，常用于治疗痰饮咳喘、胸胁胀满疼痛、四肢麻木、关节疼痛、阴疽肿毒等病[2-3]。研究发现白芥子含黄酮、芥子苷(水解生成芥子油)、芥子碱、芥子酶、脂肪、蛋白质以及多糖等多种功效成分[4-5]。多糖是其重要的功效成分之一。植物多糖具有多种生物学功能，如抗肿瘤、抗氧化、抗辐射、抗病毒、抗凝血、抗衰老、免疫调节等[6-8]，而且几乎无毒性。

白芥子主要用途是用于芥子油的生产，芥子油在北美尤其是加拿大已经广泛的使用，芥子油能促进脂肪类物质在人体内的新陈代谢，从而防止脂肪在皮下的堆积。但是榨油之后的残渣的利用问题一直未能有效解决，使用脱脂芥子进行多糖提取，为芥子油生产产生的残渣的进一步利用提供了一条新的途径，所得多糖制品还可进一步应用于抗癌抗肿瘤以及免疫增强的研究。本研究通过对两种不同产地的芥子所含的水溶性多糖的提取进行了研究，通过正交试验优化了多糖提取工艺，为芥子多糖的工业化生产提供了一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料

内蒙白芥子：产地为中国内蒙，购于内蒙赤峰当地农贸市场；加拿大白芥子：产地为加拿大，由加拿大农业部国际合作司提供。

1.2 仪器

HH·S11-6型电热恒温水浴锅：北京长安科学仪器厂；ALC-210.4型电子分析天平：德国赛多斯股份有限公司；LD5-2A型低速离心机：北京医用离心机厂；DZF-6020型真空干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；HG72-1型恒温干燥箱：北京朝阳区来广营医疗器械厂；VIS-7220型可见分光光度计：北京瑞利分析仪器公司。

1.3 方法

1.3.1 多糖的分离和纯化方法

将芥子粉碎后，使用石油醚脱脂，获得脱脂芥子粉。称取50 g脱脂芥子粉于一定温度下按一定比例用热水浸提数次。3000 r/min离心15 min，合并提取液经适当浓缩后，加入3倍体积乙醇沉淀多糖，静置过夜后离心收集沉淀，沉淀以95%乙醇、无水乙醇、乙醚依次洗涤后，60℃干燥，即得芥子多糖。

1.3.2 多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法测定[9]。

2 结果与讨论

2.1 提取次数对芥子多糖产率的影响

分别称取50 g脱脂芥子粉按料液比为1∶9加入蒸馏水，90℃浸提2 h，冷却、离心后收集沉淀，反复提取5次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，并计算芥子多糖得率。结果见表1。

表1 提取次数对芥子多糖产率的影响Table 1 Effect of times extracting on the yield of mustard seed polysaccharide

由表1可见，在相同提取条件下两种芥子多糖产率也有很大的差别。内蒙芥子经5次提取仍然可以获得多糖；而加拿大芥子经3次提取后，再难获得多糖，且总体来看也是内蒙芥子多糖的产率要大大高于加拿大芥子多糖。由于从第3次开始多糖得率很低，所以后续试验提取次数均取2次。

2.2 料液比对芥子多糖得率的影响

分别称取50 g脱脂芥子粉分别按不同料液比加入蒸馏水，90℃浸提2 h，冷却、离心后收集沉淀。反复提取2次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，计算芥子多糖得率。结果见图1。

图1 料液比对芥子多糖得率的影响Fig.1 Effect of solvent to material ratio on yield of mustard seed polysaccharide

图1显示当料液比从1∶6增至1∶9，芥子多糖的得率几乎呈直线上升；当料液比为1∶9后，继续增加料液比对芥子多糖的产率没有明显影响，基本与料液比为1∶9时芥子多糖得率相同。因此，芥子多糖提取的最佳料液比选定在 1∶9。

2.3 温度对芥子多糖得率的影响

分别称取50 g脱脂芥子粉按料液比为1∶9加入蒸馏水，不同温度浸提2 h，冷却、离心后收集沉淀。反复提取2次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，计算芥子多糖得率。结果见图2。

图2 提取温度对芥子多糖得率的影响Fig.2 Effect of the temperature on yield of mustard seed polysaccharide

由图2可知，芥子多糖产率随着温度升高均呈现先上升后下降的趋势，提取温度过低，多糖提取的会不充分导致产率偏低，提取温度过高，会破坏多糖成分，引起多糖降解，也会导致产率下降。内蒙芥子多糖在温度为90℃时产率最高，而加拿大芥子多糖在温度为95℃时产率最高。

2.4 浸提时间对芥子多糖得率的影响

分别称取50 g脱脂芥子粉按料液比为1∶9（g/mL）加入蒸馏水，对应温度（内蒙芥子90℃；加拿大芥子95℃）浸提不同时间，冷却、离心后收集沉淀，反复提取2次。用乙醇沉淀，收集芥子多糖，计算芥子多糖得率。结果见图3。

图3 提取时间对芥子多糖得率的影响Fig.3 Effect of the time on the yield ratio of mustard seed polysaccharide

由图3可知，芥子多糖产率随着提取时间延长均呈现先上升后下降的趋势，提取时间短，多糖提取不充分导致产率偏低，提取时间过长，会破坏多糖结构，引起多糖降解，也会导致产率下降。内蒙芥子多糖在提取时间为3 h时产率最高，而加拿大芥子多糖在提取时间为2 h时产率最高。

2.5 正交试验

根据单因素考察结果，设计L9（33）正交试验，优化多糖提取条件。方案如表2所示，结果见表3、表4。

表2 正交试验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

表3 内蒙芥子多糖提取正交试验直观分析Table 3 Direct analysis of orthogonal test on extraction of Inner Mongolia mustard seed polysaccharides

表4 加拿大芥子多糖提取正交试验直观分析Table 4 Direct analysis of orthogonal test on extraction of Canada mustard seed polysaccharides

由表3和表4结果可以确定，内蒙芥子多糖的最佳提取条件为A2B3C2，即料液比为1∶9，提取温度95℃，提取时间3 h。加拿大芥子多糖的最佳提取条件为A2B3C1，即料液比为 1∶9（g/mL），提取温度 95 ℃，提取时间2 h。

进一步验证试验结果显示在优化所得最佳条件下，内蒙芥子多糖得率为（5.14±0.13）%；而加拿大芥子多糖得率为（4.17±0.15）%。

3 结论

本研究通过正交试验优化了产地为中国内蒙的芥子和产地为加拿大的芥子的水溶性多糖的提取条件，两者最适提取条件基本相同，提取次数2次，料液比为 1∶9（g/mL），提取温度 95 ℃，唯一区别在于内蒙芥子多糖的提取时间为3 h，加拿大芥子的提取时间为2 h。这是由于内蒙芥子的多糖含量要高于加拿大芥子的多糖含量，相应的也延长了提取时间。在前期脱脂实验中也发现，加拿大芥子的含油量要明显高于内蒙芥子，这种组成成分上的差异可能与产地土壤、气候以及植株品系都有着一定的关联。

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