高山薇菜中多糖提取条件优化

郭凤领，李俊丽，王运强，吴金平，邱正明

（1.湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉，430064；2.武汉理工大学理学院）

高山薇菜中多糖提取条件优化

郭凤领1，李俊丽2，王运强1，吴金平1，邱正明1

（1.湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉，430064；2.武汉理工大学理学院）

以粉碎的薇菜粉末为原料，通过水煮法提取中多糖，测得薇菜中多糖的含量达59.133 mg/g。单因素试验、正交优化结果表明，薇菜中多糖提取的最佳条件为温度90℃、提取时间6 h、料液比1∶20。

薇菜粉；多糖含量；提取条件；优化

薇菜 （Osmunda cinnamomeaL.var.asiatica）又名紫萁、桂皮紫萁，属紫萁科、紫萁属多年生蕨类植物[1]。其嫩叶柄含蛋白质、碳水化合物以及Ca、P等多种成分，具有营养、保健、药用等价值，因营养丰富、无公害、无污染、味道鲜美而深受消费者的喜爱[2]。薇菜在秦岭以南山地海拔300～2 400 m地区均有分布，800～1 500 m地区长势良好。日本是最先研究和开发薇菜资源的国家，我国对薇菜（紫萁）、分株紫萁的研究和开发利用是从20世纪80年代初随着日本大量进口中国薇菜而开始的[3]。在生命科学研究领域里，糖生物学一直是研究前沿和热点，现代医学、细胞生物学及分子生物学的发展，使人们认识到免疫系统的紊乱不仅会产生多种疾病，还与人体衰老及老年人的多发病如肿瘤、高血压、糖尿病甚至精神病的发生有密切关系。20世纪80年代以来，科学家们对植物多糖，特别是对中药中的多糖研究产生了浓厚的兴趣，至今已相继报道了100多种具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗感染、降血糖等多种生理活性的中药多糖，有的已在临床用于肿瘤、肝炎、心血管等疾病的辅助治疗和康复。本文对水煮法浸提薇菜多糖的工艺条件进行了优化，以期为薇菜多糖的深入研究提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

①薇菜粉 薇菜干由湖北长友现代农业股份有限公司提供，试验前将干薇菜在风干干燥箱中于105℃条件下脱水干燥至恒重，将烘干的薇菜叶用粉碎机粉碎，过60目筛，备用。

②试剂 均为分析纯，包括硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、无水氯化铝、蒽酮、98%浓硫酸、考马斯亮蓝G-250。

③仪器 恒温水浴锅，721紫外分光光度计。

表1 葡萄糖标准曲线的绘制

1.2 试验方法

①葡萄糖标准曲线的绘制 精确称取1.000 g分析纯葡萄糖，加蒸馏水溶解，转入100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。精确吸取1 g/100 mL葡萄糖溶液1 mL至100 mL的容量瓶中，加水至刻度，为100 μg/mL葡萄糖标准液。取10 mL刻度试管6支，标号，按表1依次加入葡萄糖标准液和蒸馏水。按顺序依次向试管中加入5 mL蒽酮-浓硫酸试剂，充分振荡，立即将试管放入96℃沸水浴中，每管均保温3 min，取出并在流水中冷却，后移至室温下放置15 min，以空白作参比，在630 nm处测其吸光度，以吸光度为横坐标，以糖浓度为纵坐标，绘制标准曲线，并求出标准线性方程。

②薇菜多糖类化合物单因素试验的提取与测定 分别以不同的料液比、温度、浸提时间为因素，考察各单因素对薇菜多糖类物质得率的影响，在薇菜单因素提取试验基础上，选取适当的试验因素与水平进行正交试验，优化提取工艺条件。具体步骤如下：称取薇菜粉末1 g，按表2设定的浸提时间、料液比、温度操作，用纱布过滤，蒸馏水定容至相应体积，浸提稀释后，得供试液，按标准曲线项下操作测定吸光度A值。

③薇菜多糖类化合物正交试验的提取工艺优化 由于单因素试验并不能反映各因素间的相互作用，而实际操作中各因素间的相互作用会影响多糖的提取率，因此为全面考察水煮浸提法的工艺参数，需选取单因素试验中各因素的最佳水平进行正交试验，以测定薇菜浸提液中多糖类物质的含量。

参照单因素提取试验的结果，确定薇菜正交试验的因素与水平表，并由此制定L9（33）正交试验的方案，研究提取条件对提取效果的影响，并确定薇菜中黄酮类化合物的最佳提取工艺条件。具体步骤如下：取供试液1.0 mL于25 mL容量瓶中，加蒸馏水4.0 mL，加酒石酸亚铁溶液5.0 mL摇匀，再加入pH值7.5的磷酸缓冲液稀释至刻度，以蒸馏水代替供试液加入同样试剂作空白，在分光光度计540 nm处测吸光度A值，按标准曲线计算多酚类物质含量，每个试验重复3次，取平均值。

表2 薇菜单因素提取试验设计方案

2 结果与分析

2.1 浸提条件对多糖提取量的影响

①料液比对浸提效果的影响 由图1可知，在A组即浸提时间固定为6 h、温度为90℃条件下，多糖含量先随着料液比的降低而增加，在1∶30后多糖的提取量变化略有下降但基本趋于稳定，因而选择1∶10、1∶20、1∶30为正交试验料液比的3个水平。

图1 料液比对薇菜多糖类化合物提取量的影响

图2 浸提时间对薇菜多糖类化合物提取量的影响

图3 浸提温度对薇菜多糖类化合物提取量的影响

②浸提时间对浸提效果的影响 设定浸提温度为90℃、料液比为1∶30，从图2可以看出，随着时间延长，浸提含量整体呈上升趋势。考虑人为等因素的影响，为尽可能多地将多糖类物质提取出来，确定正交试验浸提时间的3个水平为2、4、6 h。

③浸提温度对浸提效果的影响 设定浸提时间为6 h、料液比为1∶30，根据图3可知，多糖的提取量随着温度的增加整体呈现上升趋势，但温度过高多糖含量急剧下降。资料显示，温度过高易对提取液中的多糖类化合物造成破坏。为尽可能充分地将薇菜中多糖类物质提取出来，设定正交试验中浸提温度的3个水平为50、70、90℃。

2.2 薇菜多糖类化合物提取工艺正交试验优化

在单因素试验的基础上进行正交试验优化薇菜多糖类化合物提取工艺，因素及水平见表3。

表3 薇菜正交试验的因素与水平设计

①正交试验设计及直观分析结果 参照张力[4]的方法进行正交试验设计及结果分析，由表4可知，各因素对多糖提取率影响的主次顺序为B浸提温度＞C浸提时间＞A料液比，且最佳提取工艺条件为A2B3C3，即浸提温度90℃、料液比1∶20、浸提时间为6 h。

表4 薇菜多糖类化合物提取工艺优化正交试验设计及结果

②正交试验结果的方差分析 从表5可知，温度间的F值=3.225，P=0.237>0.05，料液比间的F值= 0.721，P=0.581>0.05，时间的F值=3.512，P=0.222> 0.05，表明料液比、温度、时间3个因素对多糖含量的影响都不显著，不必再进行各因素水平间的多重比较。

表5 正交试验结果的方差分析

3 结论

通过单因素及正交试验确定了薇菜多糖类化合物提取的工艺条件为浸提温度90℃、料液比1∶20、浸提时间 6 h，薇菜多糖类化合物提取量可达59.133 mg/g。各种因素对提取效果影响的主次顺序依次为浸提温度＞浸提时间＞料液比。

[1]梁运江，李伟，王维娜，等.薇菜的生物学特性及人工繁殖[J].北华大学学报：自然科学版，2010，11（2）：183-185.

[2]张钟.李凤霞.邱桂林.薇菜多糖的提取及纯化[J].中国林副特产，2007（5）：1-4.

[3]何义发.经济蕨类植物紫萁的研究进展与展望[J].湖北农业科学，2002（6）：101-103.

[4]张力.SPSS 13.0在生物统计中的应用[M].厦门：厦门大学出版社，2006：68-71.

Optimization on Extraction Conditions of Polysaccharides from AlpineOsmunda japonica

GUO Fengling1,LI Junli2,WANG Yunqiang1,WU Jinping1,QIU Zhengming1
(1.Institute of Economic Crop,Hubei Academy of Agricultural Science,Wuhan 430064; 2.School of Science,Wuhan University of Technology)

TakingOsmunda japonicapowder as material,the polysaccharide content was 59.133 mg/g by using the waterboiling extraction method.The results of single factor and orthogonal optimization test showed that the optimal conditions for the polysaccharide extraction ofO.Japonicawas 90℃for temperature,6 hours for extraction time and 1:20 for solidliquid ratio.

Osmunda japonicapowder;Polysaccharide content;Extraction condition;Optimization

S647

A

1001-3547（2013）22-0075-03

10.3865/j.issn.1001-3547.2013.22.026

国家大宗蔬菜产业技术体系（nycytx-35-02-06），湖北省农业重点应用基础研究项目（2012DBA07）

郭凤领（1974-），女，硕士，副研究员，主要从事西甜瓜育种与高山特有蔬菜资源的研究与开发，电话：13986072170，E-mail：guofenglingok@163.com

2013-07-31