黄芪粗多糖提取工艺的优化

郭会青，于俊美，田勤

（1.石家庄市食品药品检验中心，河北石家庄050000；2.石家庄人民医学高等专科学校基础部，河北石家庄050091）

黄芪是一种名贵的中药材，具有良好的生物活性，例如，具有止汗脱毒、补气固表、利尿、生肌、退肿的功效，因而，成为了功能食品方面的一个研究热点。相关研究表明黄芪不仅具有提高免疫力的作用，也具有降低血糖的功能[1]。本文通过确定一个良好的黄芪多糖的提取工艺，初步研究黄芪多糖的提取工艺，为进一步研究此多糖的性质以及免疫学活性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

药用黄芪：于石家庄慧安中药材开发有限公司购买。

1.2 粗多糖的基本提取方法

称取一定量的黄芪干粉，加入20倍体积的蒸馏水，在60℃条件下浸提3 h，进行多糖提取。提取液在3 000 r/min条件下离心15 min，收集上清液用4层～8层纱布过滤，滤液利用旋转蒸发仪进行适当减压浓缩，浓缩液加入3倍～5倍体积的95%乙醇进行粗多糖的过夜沉淀。然后在4 000 r/min条件下离心15 min～20 min，沉淀进行低温冷冻干燥[2]，即为黄芪粗多糖。

1.3 黄芪粗多糖提取工艺的优化

1.3.1 单因素试验

1.3.1.1 料水比对粗多糖得率的影响

保持其他条件不变，选择料水比分别为1∶20、1∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60（g/mL），研究料水比对黄芪粗多糖得率的影响。

1.3.1.2 提取温度对粗多糖得率的影响

保持其他条件不变，选择提取温度分别为50、60、70、80、90℃，来研究提取温度对多糖得率的影响。

1.3.1.3 浸提时间对粗多糖得率的影响

保持其他条件不变，选择提取时间分别为3、4、5、6、7 h，来研究浸提时间对多糖得率的影响。

1.3.1.4 提取次数对多糖得率的影响

保持其他条件不变，选择提取次数分别为1、2、3、4、5次，来研究提取次数对多糖得率的影响。

1.3.1.5 乙醇浓度对多糖沉淀效果的影响

保持其他条件不变，选择乙醇浓度分别为60%、70%、80%、95%、100%来进行多糖的沉淀，研究乙醇浓度对多糖得率的影响。

1.3.2 正交试验法确定最佳提取工艺

在单因素试验的基础上，充分考虑提取工艺的成本与工艺的复杂程度，而且根据提取过程中乙醇的使用量以及提取过程耗费的时间，选择对多糖得率影响显著的因素以及这些因素的显著影响数值作为因素与水平，设计合理的正交试验[3]，来确定最佳的提取工艺。

2 结果与分析

2.1 料水比对黄芪粗多糖得率的影响

在已经确定的基本提取方法的基础上，以料水比作为变化因素，研究料水比的变化对粗多糖得率的影响，结果见表1。

表1 加水倍数对多糖得率的影响Table 1 Effect of material-water ratio on the extraction percent of polysaccharides

由表1可见，随着料水比的增加，黄芪粗多糖得率逐渐增大，但是，当料水比达到1∶40（g/mL）后多糖得率增幅不再明显，因此，选择 1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）作为该因素的水平进行研究。

2.2 提取温度对黄芪粗多糖得率的影响

在基本提取方法的基础上，以提取温度作为变化因素来研究其对黄芪粗多糖得率的影响。结果见表2。

表2 提取温度对多糖得率的影响Table 2 Effect of temperature on the extraction percent of polysaccharides

由表2可见，随着提取温度的提高，黄芪粗多糖得率逐渐增大；而且，当提取温度达到70℃时，增幅缓慢，因此，选择50、60、70℃作为该因素的水平进行研究。

2.3 浸提时间对黄芪粗多糖得率的影响

在基本提取方法的基础上，以浸提时间作为变化因素来研究其对黄芪粗多糖得率的影响。结果见表3。

表3 浸提时间对多糖得率的影响Table 3 Effect of time on the extraction percent of polysaccharides

由表3可见，随着提取时间的延长，黄芪粗多糖得率逐渐增大；而且，当提取时间达到5 h时，多糖得率的增幅不大。因此，选择提取3、4、5 h作为该因素的水平进行研究。

2.4 提取次数对黄芪粗多糖得率的影响

在基本提取方法的基础上，以提取次数作为变化因素来研究其对黄芪粗多糖得率的影响。结果见表4。

表4 提取次数对多糖得率的影响Table 4 Effect of times of extraction on the extraction percent of polysaccharides

由表4可见，随着提取次数的增加，多糖得率有逐渐增大的趋势；但是，提取3次之后多糖得率的增幅很小，因此，选择提取1、2、3次作为该因素的水平进行研究。

2.5 乙醇浓度对黄芪粗多糖沉淀效果的影响

在基本提取方法的基础上，以乙醇浓度作为变化因素来研究其对黄芪粗多糖得率的影响。结果见表5。

表5 乙醇浓度对多糖得率的影响Table 5 Effect of concentration of ethanol on the extraction percent of polysaccharides

由表5可见，随着乙醇浓度的增加，多糖得率增幅不大；因此，将乙醇浓度作为次要因素处理，所有试验采用95%乙醇进行多糖沉淀。

2.6 正交试验结果

根据单因素试验的结果，充分考虑提取工艺的成本与复杂程度，确定料水比、提取温度、提取时间、提取次数为影响多糖得率的主要因素，而且根据提取过程中乙醇的使用量以及提取过程耗费的时间，确定各个因素的水平，其中料水比（A）分别为：1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）；温度（B）分别为：50、60、70 ℃；时间（C）分别为：3、4、5 h；提取次数（D）分别为：1、2、3 次。因此，正交试验采用L9（34）的方法进行试验，来确定最佳方法。正交试验结果见表6。

表6 正交试验结果Table 6 The results of orthogonal test

根据正交试验的结果分析，确定了提取黄芪粗多糖的最佳工艺为A1B2C2D2，即料水比为1∶20（g/mL）、提取温度为60℃、提取4 h、提取2次。按照正交试验结果确定的最佳组合A1B2C2D2，进行多糖提取试验，并且设置3次重复，此时粗多糖的平均得率为13.7%，因此，黄芪多糖的热水提取的最佳工艺确定为：料水比为 1∶20（g/mL）、提取温度为 60℃、提取时间为 4 h、提取2次。

3 结论

通过单因素试验结合正交试验的方法，确定了黄芪粗多糖热水提取法的最佳工艺，即干粉料水比为1 ∶20（g/mL）、提取温度为 60℃、提取 4 h、提取 2次，然后用95%乙醇沉淀多糖，多糖的得率为13.7%。在影响黄芪粗多糖提取率的4个因素中，影响的显著程度依次为：次数＞温度＞时间＞料水比。分析其中原因，在多糖释放过程中，细胞壁结构是一个主要阻挡屏障，提取的次数越多，细胞壁越容易破损，所以多糖越容易释放出来，但是当所有细胞壁都破碎之后，继续增加提取次数就没有意义了[4]。此外，提取温度不可以太高，在保证多糖得率的基础上，温度尽可能温和，因为温度太高的情况下，多糖分子的结构将会被破坏[5]。所以，针对黄芪粗多糖的提取工艺，在保证得率的情况下尽可能兼顾多糖分子完整结构的保持。

[1] 杜晋平,肖立新,罗静波.黄芪多糖作用研究进展[J].畜牧与饲料科学,2013,34(4):39-41

[2] 王淑萍,李晓静,张桂珍.黄芪多糖提取分离纯化工艺的优化研究[J].分子科学学报,2008,24(1):60-64

[3] 赵玉丛,李利红.不同提取方法对黄芪多糖结构和提取率的影响[J].中国兽医杂志,2014,50(4):91-93

[4] 刘军海,任惠兰,官波,等.响应面分析法优化黄芪多糖提取工艺[J].食品工业,2008,30(3):11-14

[5] 李红民,黄仁泉,王亚洲.提高黄芪多糖提取收率的工艺研究[J].西北大学学报(自然科学版),2000,30(6):509-510