车前草多糖微波提取工艺研究

郭 婕，胡春红，袁淑培，刘中华，李季平

（周口师范学院生命科学与农学学院，河南周口466000）

车前草多糖微波提取工艺研究

郭 婕，胡春红，袁淑培，刘中华，李季平

（周口师范学院生命科学与农学学院，河南周口466000）

为探讨车前草多糖提取率的影响因素，本实验利用微波辅助提取法，以车前草多糖提取率为指标，通过对料液比、微波功率、微波处理时间、浸提温度进行单因素实验，并在此基础上进行正交实验。结果表明，影响车前草多糖提取率的因素顺序为：微波处理时间＞料液比＞浸提温度＞微波功率。车前草多糖的最佳提取工艺为料液比1∶25（g/mL）、微波功率为450W、微波处理时间4min、浸取温度为70℃。在此条件下，车前草多糖的提取率为9.41%±0.23%。该法提取的车前草多糖提取率高，且节省时间。

车前草，多糖，微波提取

车前草为车前科植物，其性味甘寒，具有利水通淋、止泻、清肝明目、清肺化痰等功效[1]，不仅可药用，还可食用。随着现代中药化学的不断发展，从车前草中分离出许多有效成分，例如多糖、黄酮及其苷类等[2]。植物多糖是中草药的重要活性成分，并具有多种生物活性和保健功能[3-4]，已被广泛应用于医学界、餐饮界等领域中。研究表明，多糖有免疫调节、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、抗凝血等功效，且毒副作用较小[5]。但是由于分离纯化方面的困难，要得到高纯度的活性多糖并不容易[6]。研究证实，相对于酶法和超声波法，微波的热效应能使细胞壁破裂，同时使细胞膜中的酶失去活性，细胞中的多糖很容易突破细胞壁和细胞膜障碍而被提取出来[7]。因此，微波辅助法提取多糖，可以缩短实验和生产时间，同时还可以提高提取率及产品纯度[8]，并且节省溶剂[9]。目前，国内外有关车前草的报道主要集中于熊果酸、总黄酮[10]及车前草的种子（车前子多糖的药理学）[11]等方面的研究。对车前草多糖的研究不是很深入，特别是对车前草多糖的提取方法报道较少，且所见报道中主要采用的是传统的热水浸提法，而微波辅助法提取车前草多糖尚未见有研究报道。故本实验利用微波辅助法提取车前草多糖，在料液比、微波功率、微波处理时间、浸提温度四个单因素实验的基础上，通过正交实验确定车前草多糖的最佳提取工艺条件，旨在为车前草多糖的提取提供参考，也为进一步研究其生物学活性及产业化开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

车前草 购于周口市同和堂大药店，产地河南周口；葡萄糖 天津市津化化学试剂厂，分析纯；正丁醇 开封化学试剂总厂，分析纯；无水乙醇 天津市大茂化学试剂厂，分析纯；苯酚 天津市永大化学

试剂开发中心，分析纯（重蒸后使用）；乙醚 天津市富宇精细化工有限公司，分析纯；硫酸 洛阳昊华化学试剂有限公司，分析纯；三氯甲烷 分析纯；实验用水 为蒸馏水。

AL204电子天平 梅特勒-托利多仪器有限公司；HWS-24电热恒温水浴锅、电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；实验室微波炉 南京杰全微波设备有限公司；SHB-III循环水式真空泵 郑州欧卡仪器设备有限公司；HC-3018高速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；R206B旋转蒸发器 上海申生科技有限公司；UV-5100型紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制[12]称取干燥至恒重的葡萄糖标准品0.25g，于1000m L容量瓶中定容至刻度。分别准确移取葡萄糖标准溶液0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80m L，置于试管中，各加蒸馏水补足至每管1m L，再各加入6%的苯酚溶液1m L，摇匀，依次加入98%的浓硫酸5m L，摇匀，静止15m in后，置于40℃的水浴锅中30m in，冷却后在490nm波长下测定吸光度，以吸光度为纵坐标，以葡萄糖含量（μg/m L）为横坐标制作标准曲线。其线性回归方程为y= 0.0073x-0.0188，R2=0.9993。

1.2.2 车前草多糖提取工艺流程[13]干燥的车前草，粉碎，过40目筛，准确称取10g→蒸馏水浸泡1h，微波提取两次→抽滤→合并提取液→在合并的提取液中，加入氯仿∶正丁醇（5∶1）混合液后充分摇匀→4000r/min离心10min，取上清液→旋转蒸发仪浓缩至20mL左右→按照浓缩液与乙醇比为1∶3的比例加入无水乙醇沉淀多糖→搅拌均匀、静置12h过夜→4000r/min离心15min，取沉淀→用乙醚洗涤沉淀，4000r/min离心10min→干燥箱内40℃烘干→蒸馏水溶解定容至50mL。

1.2.3 车前草多糖提取率的测定 从稀释的样品提取液中各取出1m L，置于10m L的试管中，依照上述方法处理，于波长490nm处测定吸光度。按照以下公式[14]计算车前草粗多糖的提取率（%）。

车前草粗多糖提取率（%）=C0VK×10-4/W×100

式中：C0-测量液多糖的浓度（μg/m L）；V-粗提取液体积（m L）；K-稀释倍数；W-原料干重（g）。

1.2.4 单因素实验

1.2.4.1 料液比的选择 称取车前草5份，各10g，于500m L锥形瓶中。以蒸馏水为提取剂，分别设置料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g/m L），置于70℃水浴锅中加热1h后，450W微波处理3m in，提取两次，研究料液比对车前草多糖提取率的影响。

1.2.4.2 微波功率的选择 称取车前草5份，各10g，于500m L锥形瓶中。以蒸馏水为提取剂，料液比为1∶25，置于70℃水浴锅中加热1h后，微波处理3min，提取两次，研究不同微波功率150、300、450、600、750W对车前草多糖提取率的影响。

1.2.4.3 微波处理时间的选择 称取车前草5份，各10g，于500m L锥形瓶中。以蒸馏水为提取剂，料液比为1∶25，置于70℃水浴锅中加热1h后，微波功率为300W，研究微波处理时间1、2、3、4、5m in对车前草多糖提取率的影响。

1.2.4.4 浸提温度的选择 称取车前草5份，各10g，于500m L锥形瓶中。以蒸馏水为提取剂，料液比为1∶25，微波功率为300W的条件下，分别设置水浴锅温度50、60、70、80、90℃，研究浸提温度对车前草多糖提取率的影响。

1.2.5 正交实验 为了确定料液比、微波功率、微波处理时间、浸提温度四个因素共同作用对车前草多糖提取率的影响，在单因素实验的基础上，采用L9（34）正交表对以上四个因素进行正交实验。因素水平安排见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 料液比对车前草多糖提取率的影响 由图1可知，在一定范围内，车前草多糖提取率随着溶液量的增加而增加，当料液比达到1∶25（g/m L）时多糖提取率达到最大，为8.74%。当溶液量继续增加至1∶30时，多糖提取率反而下降。其原因可能是随着料液比的增加，浸提液也相应增加，浓缩时间长，在高温下多糖断裂而损失，使得提取率下降[15]。且溶液量太大会影响后续的浓缩等操作，综合考虑，料液比1∶25为佳。

图1 料液比对车前草多糖提取率的影响Fig.1 Influence ofsolid-liquid ratio on polysaccharide extraction

2.1.2 微波功率对车前草多糖提取率的影响 由图2可知，随着微波功率的增大，车前草多糖提取率先上升后有所下降。当微波功率为300W时，车前草多糖提取率达到最大为8.81%。其主要原因是微波功率过高产热会造成溶剂的挥发甚至暴沸，增加溶剂的损失，多糖的结构也可能被破坏[16]，造成车前草多糖提取率有下降的趋势。因此，选择微波功率为300W。

图2 微波功率对车前草多糖提取率的影响Fig.2 Influence ofmicrowave poweron polysaccharide extraction

2.1.3 微波处理时间对车前草多糖提取率的影响 由图3可知，微波处理时间少于2m in时，多糖提取率无明显升高，此后多糖的提取率显著升高。随着微波处理时间的增加，车前草细胞的结构破坏程度增大，因此多糖提取率提高[17]；在4m in以后，多糖提取率又有所下降。微波时间过长，导致多糖在微波过程中分解，纯度降低。因此综合考虑，微波处理时间为4min时最佳。

图3 微波处理时间对车前草多糖提取率的影响Fig.3 Influence ofmicrowave-heating time on polysaccharide extraction

2.1.4 浸提温度对车前草多糖提取率的影响 结果图4显示，浸提温度为70℃时多糖提取率最高，为9.01%，随后温度继续升高而多糖提取率有下降趋势。主要原因是，在一定范围内温度升高能够增加植物细胞膜的通透性，便于多糖浸出；但温度过高也会使较多的杂质溶出，不仅增加分离难度[18]，而且温度太高会破坏多糖的生物活性，色泽加深，黏度加大[19]。因此，选择浸提温度为70℃。

图4 浸提温度对车前草多糖提取率的影响Fig.4 Influence of temperature on polysaccharide extraction

2.2 微波辅助法提取车前草多糖的正交优化结果

以车前草多糖提取率为指标，正交实验结果见表2。

表2 正交实验结果Table 2 The results of orthogonal test

通过正交实验结果极差分析，影响车前草多糖提取率的几个因素顺序为：微波处理时间＞料液比＞浸提温度＞微波功率。最佳组合为A2B3C2D2，即车前草多糖的最佳提取工艺为料液比1∶25（g/m L）、微波功率为450W、微波处理时间4min、浸取温度为70℃。按照最佳提取工艺条件组合，重复三次，进行验证性实验，所得车前草多糖的提取率分别为9.32%、9.67%、9.24%。故最佳提取工艺条件下，车前草多糖提取率为9.41%±0.23%。

3 结论

本实验采用有效成分提取的一项新技术——微波辅助法提取车前草中的多糖，以车前草多糖提取率为指标，研究了料液比、微波功率、微波处理时间、浸提温度四个因素共同作用对车前草多糖提取率的影响，并利用正交实验优化了车前草多糖的最佳提取工艺条件。经过优化得到的车前草多糖最佳提取条件为：料液比1∶25（g/m L）、微波功率为450W、微波处理时间4m in、浸取温度为70℃，其中微波处理时间对车前草多糖的提取率影响最大。在此最优提取条件下，车前草多糖的提取率为9.41%±0.23%。微波辅助提取法在提高车前草多糖提取率、节省时间等方面体现出了明显的优势。旨在为车前草多糖的提取方法提供参考，同时为进一步充分利用车前草这种资源提供很好的理论依据。

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Study on the extraction of polysaccharide from Plantago asiatica L.using microwave-assisted extraction

GUO Jie，HU Chun-hong，YUAN Shu-pei，LIU Zhong-hua，LI Ji-ping
（College of Life Science and Agronomy，Zhoukou Normal University，Zhoukou 466000，China）

To explore the influence factors impacting extraction rate of polysaccharide from Plantago asiatica L.，the optimal extraction conditions using microwave -assisted extraction were optimized by single factor andorthogonal experiment，which included the solid -liquid ratio，microwave power，microwave -heating time andextraction temperature from the point of extraction rate of polysaccharide. The results showed that the effect ofthe factors impacting extraction rate of polysaccharide was in the order as microwave -heating time ＞solidliquidratio＞extraction temperature＞microwave power. The optimal conditions were as follows：the 1∶25（g/mL）ratio of solid -liquid，microwave power was 450W，extracting at 70℃ for 4min. The maximum amounts ofpolysaccharide 9.41%±0.23% were obtained under these conditions. The method had higher rate on theextraction of polysaccharide from Plantago asiatica L. and could save the time.

Plantago asiatica L.；polysaccharide；microwave-assisted extraction

TS201.1

：B

：1002-0306（2014）16-0223-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.16.041

2013－11－19

郭婕（1984-），女，硕士研究生，讲师，研究方向：天然药物化学。

周口师范学院2014年实验室开放项目（K201443）；河南省教育厅科学技术研究重点项目（13A416110）。