水提法提取百合多糖优选工艺的研究

2014-04-29熊明郁牛世全

安徽农业科学 2014年36期

熊明郁牛世全

摘要

[目的]优选水提法提取百合多糖的工艺条件。 [方法]以新鲜兰州百合为原料，采用水提法提取百合多糖，以浸提时间、固液比、温度以及浸提次数作为因素进行单因素试验，在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交试验设计优化百合水溶性多糖的提取工艺条件。[结果]试验表明，百合水溶性多糖的最優提取工艺条件为：固液比1∶20 g/ml，温度80 ℃，浸提时间1 h，浸提2次，此条件下百合粗多糖提取率为0.92%。[结论] 研究可为兰州百合的研究与利用提供一定的理论依据。

关键词百合多糖；水法提取；正交试验

中图分类号S644.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）36-13047-03

Abstract[Objective] To optimize technique conditions for Lilium brownii polysaccharide. [Method] With fresh Lilium brownii as raw material， water extraction method was adopted， soaking time， solidliquid ratio， temperature and soaking times were used as factors to conduct single factor test. On the basis of this， L9（34） orthogonal design was conducted to optimize extraction technique for polysaccharide from Lilium brownii. [Result] The optimal extraction conditions are： solidliquid ratio 1∶20 g/ml， temperature 80 ℃， soaking time 1 h， the extraction rate of crude polysaccharide from Lilium brownii is up to 0.92%. [Conclusion] The study can provide a certain theoretical basis for research and utilization of Lilium brownii.

Key words Lilium brownii polysaccharide； Water extraction method； Orthogonal design

兰州百合（Lilium Brownii）是一种多年生鳞茎类草本植物，是百合科百合属川百合的一个变种。百合原产亚洲东部的温带地区，我国南北26个省、自治区都有它的踪迹。兰州拥有得天独厚的土壤条件和多年积累的栽培技术，出产的百合色白、个大、味美、营养丰富，成为全国种植百合的佼佼者。兰州市西果园乡、魏岭乡、黄峪乡以及榆中县兰山乡等都是兰州优质百合的主产区，2008年兰州百合的种植面积已达0.67万hm2，其中兰州市占0.40万hm2，适宜种植的甘南、临夏、定西等地合计种植0.27万hm2。兰州百合色泽洁白如玉、肉质肥厚香甜，营养价值极高，又是我国唯一的甜百合，有很高的药用、食用、保健和观赏价值，因而备受东南沿海地区为主的消费者的喜爱。

最早在1 700多年前的《神农百草经》中发现关于百合的记载，东汉医圣张仲景明确了百合的清热、宁心、安神之效。而后，唐朝医学家孙思邈在《千金翼》书中叙述了百合的栽培技术。现代医学研究表明，百合具有镇静、消炎、抗疲劳、改善呼吸功能、增强机体免疫功能[1]等作用。百合中的百合多糖具有抗氧化活性[2]，百合中的百合苷、秋水仙碱能抑制癌细胞的增生[3] ，它的蛋白质含量比一般蔬菜高3～5倍，糖含量高10倍，含有17～19种游离氨基酸及人体必需的多种微量元素[4]。

而在百合各种营养功效中，起最主要作用的则为百合多糖，20世纪60年代以来，多糖所具有的各种生理功能逐渐被人们所重视，尤其是增强免疫力的功能被广泛认同，并被实践于肿瘤化疗。

近年来，我国也对多种物质多糖提取等进行了研究。多糖的种类繁多，传统上，水提法是研究和应用的最多的一种方法。水提法可用水浸煮提取，也可用冷水浸提。贾薇等研究报道了姬松茸菌丝体多糖的热水提取的方法[5]，刘美琴等研究用热水提取香菇菌丝体多糖[6]，其他如洋葱、香菇多糖的提取[7-8]也多见报道，而百合多糖的研究在近年同样逐步开展起来，但对百合多糖的提取、脱蛋白方法以及化学结构的研究仍在摸索之中，虽有一定的结论，但仍需其他试验予以配合研究及提供数据。

笔者以兰州百合为原料，系统研究水提法提取百合多糖的工艺和关键技术参数，优选百合多糖提取工艺条件，为兰州百合的研究与利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1

原材料。兰州百合，购于北京华联超市。

1.1.2

仪器与设备。RE5298旋转蒸发仪，上海荣化仪器设备厂；

KUBOTA3740低速离心机，产于日本；

WFJ7200型可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司；

BP2215型电子天平；HH4数显恒温水浴锅，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；

101AE电热鼓风干燥箱，上海市仪器有限公司；

10 ml具塞试管，100 ml容量瓶，250 ml三角瓶，漏斗，滤纸，吸管，量筒，烧杯等。

1.1.3

主要试剂。三氯甲烷（AR），天津精细化工厂；正丁醇（AR），天津市精细化工厂；无水乙醇（AR），中国莱阳市双双有限公司；浓硫酸（AR），莱阳市双双化工有限公司；

苯酚（AR），天津市精细化工厂；葡萄糖（AR），上海华兴化工研究所。

1.2工艺流程和操作要点

1.2.1

工艺流程。

鲜百合→洗净→研碎→热水浸提→冷却→过滤→低温浓缩→加入乙醇醇析→离心→复溶→Sevag法脱蛋白→静置→离心去沉淀→百合粗多糖。

1.2.2

操作要点。

①精确称取2.000 g百合，洗净，研碎，溶于适量水中。

②在不同浸提时间、固液比、温度以及浸提次数下进行热水浸提。

③浸提一定时间后，冷却过滤，弃去滤渣，并将滤液浓缩至原来的1∶4左右。

④滤液加入3倍体积的无水乙醇进行醇析，静置12 h。

⑤醇析后的多糖溶液在4 000 r/min下离心15 min，将离心所得的沉淀物复溶，加入1∶4体积Sevag试剂（氯仿∶正丁醇=4∶1）进行脱蛋白，室温下静置过夜。

⑥将已脱蛋白的多糖溶液在4 000 r/min下离心15 min，弃去沉淀物，上清液定容至100 ml，于490 nm处测定吸光度。

1.3试验设计

1.3.1

百合水溶性多糖热水浸提单因素条件的研究。

多糖溶于水或酸、碱溶液而不溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂，但多糖在酸碱中易降解，所以利用热水法提取水溶性百合多糖。据文献[9]报道，影响热水提取多糖的因素主要有浸提时间、提取次数、固液比、浸提温度等[10]。采用单因素试验研究浸提时间、温度、固液比及浸提次数等因素对多糖提取率的影响。

1.3.1.1

浸提温度的选择。在确定料液比为1∶20 g/ml，浸提时间为2 h不变的条件下，分别在60、70、80、90 ℃条件下浸提1次，根据其多糖提取率确定最佳浸提温度。

1.3.1.2

固液比的选择。浸提时间仍为2 h，浸提温度由“1.3.1.1”试验确定，选择固液比分别为1∶10，1∶20，1∶30、1∶40 g/ml的条件下浸提1次，根据其多糖提取率确定最佳料液比。

1.3.1.3

浸提时间的选择。在以上试验确定的浸提温度及固液比条件下，分别在1、2、3及4 h条件下浸提1次，根据其多糖提取率确定最佳浸提时间。

1.3.1.4

浸提次数的选择。在最佳浸提时间、温度和固液比均确定后，进一步研究浸提次数对多糖提取率的影响，分别浸提1、2、3次，根据其多糖提取率确定最佳浸提次数。

1.3.2

正交试验设计[11]。

根据单因素试验确定的条件范围（表1），通过L9（34）正交试验，得出优选工艺条件。

1.4多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸比色法测定百合多糖含量[12]。

1.4.1

标准曲线的绘制[13-14]。精确称取干燥至恒重的葡萄糖标准品10.0 mg，加适量水溶解，定容至100 ml容量瓶中，摇匀，配成浓度为0.1 mg/ml的标准葡萄糖溶液。精确吸取葡萄糖标准溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 ml，置10 ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。分别精确吸取1.0 ml置试管内，加

5.0%苯酚溶液1.0 ml，浓硫酸5.0 ml，室温放置40 min，以1.0 ml蒸馏水、1.0 ml苯酚溶液、5.0 ml浓硫酸混合液按上述操作做空白，于波长490 nm处测定吸光度A，对测得的数据进行线性回归，求出回归方程。

1.4.2

样品多糖含量测定[15-16]。

取样品溶液1 ml，加入试剂，同标准曲线制作之操作，比色测定。将所得吸光度（A）值代入回归方程，即可算出样品中多糖的含量。

样品多糖提取率（%）=样品多糖含量×稀释倍数样品干重×100%

1.5数据分析

所有试验数据均采用DPSv7.55数据处理软件进行分析处理。

2结果与分析

2.1 苯酚-硫酸比色法标准曲线的绘制

根据6支试管所测得的吸光度绘制出标准曲线，算出其回归方程为y=11.202x，相关系数R2为0.998 2，说明这个回归方程可以用于百合多糖含量的测定。

由图3可知，固液比为1∶30 g/ml时多糖提取率最高。同时对上述不同水平多糖提取进行方差分析，结果表明，固液比1∶30 g/ml与1∶10、1∶20、1∶40 g/ml之间在5%水平上有显著性差异，固液比1∶20 g/ml与1∶40 g/ml在5%水平上无显著性差异，由于浸提液在后续工序中需经浓缩，若初期加水量过大不但会使后续工序能耗增加，而且多糖在后期的浓缩过程中会产生分解，导致得率降低，因此宜选择固液比为1∶30 g/ml。

由表2数据分析可知，对百合多糖提取率影响最大的因素是A，即浸提温度对百合多糖提取率的影響最大；其次是B，即固液比对百合多糖提取率影响仅次于浸提温度；对百合多糖提取率影响最小的因素是C，即对百合多糖提取率影响最小的因素是浸提时间。对百合多糖提取率的影响因素的顺序是A>B>C。结合R值可知，最佳条件为A3B1C1，即最佳条件为：固液比1∶20 g/ml，温度80 ℃，浸提时间1 h为最优工艺条件，粗多糖提取率0.92%。

2.4

验证试验。

将处理过的百合样品称取2.000 g，依上述试验确定的最佳工艺，即按1∶20 g/ml的固液比，在80 ℃条件下，浸提1 h，浸提2次，然后过滤，合并滤液，并浓缩。向浓缩液中加入3倍体积的无水乙醇，沉淀12 h左右，离心，收集沉淀得粗多糖。测得粗多糖的提取率是0.92%。

3 结论

通过单因素试验结果可得到百合多糖热水提取各因素最佳条件为：温度70 ℃时百合多糖提取率最高，浸提时间为2 h时百合多糖提取率最高，浸提2次为最宜，最佳固液比为1∶30 g/ml。

由正交试验结果可得到百合多糖热水提取的最优工艺为：温度80 ℃，浸提时间为1 h，浸提时固液比为1∶20 g/ml，经醇沉及脱蛋白处理后得粗多糖，在此最佳工艺条件下，粗多糖提取率0.92%。

对百合多糖提取率影响最大的因素是浸提温度，其次是固液比，影响最小的因素是浸提时间。

42卷36期熊明郁等水提法提取百合多糖优选工艺的研究

参考文献

[1]

苗明三，杨林莎.百合多糖免疫兴奋作用[J].中药药理与临床，2003，1（1）：15-16.

[2] 滕利荣，孟庆繁，刘培源.酶法提取百合多糖及其体外抗氧化活性[J].吉林大学学报：自科版，2003（4）：538-542.