超声法萃取锁阳多糖工艺的优化研究

姚晓军

(内蒙古自治区人民医院，内蒙古 呼和浩特 010017)

锁阳是锁阳科锁阳属植物，俗称“不老药”［1、2、10］，是传统中蒙药中的稀有药材，在蒙药中被称为乌兰高腰［3］。锁阳萃取物含有多种活性物质和微量元素，包括：有机酸、棕榈酸、熊果酸、多糖、黄酮类、甾体类、三萜类等具有生物活性的药理成分，以及含量较高的锌、锰、铜、镁、锶、氟等微量元素，其中多糖为其最重要之有效成分。大量研究表明［2、3］，锁阳多糖能促进免疫调节，增强细胞活性和清除自由基，具有抑制人体免疫缺陷的能力，具有抗肿瘤、抗病毒、抗衰老的作用，其在防癌、抗癌、防治心血管疾病等方面的药理作用及保健价值值得关注。基于锁阳多糖广泛的应用前景，故有必要对锁阳多糖的萃取工艺进行进一步的研究。近年来生物医药界涉及多糖的分离萃取技术已有许多有价值的成果，但采用超声法以提高多糖萃取率的研究仍仅限于实验室规模［4］，特别是有关将超声波应用于萃取锁阳中的多糖成分，更是鲜有报道;本实验采用超声法萃取锁阳多糖，选水做溶剂，通过正交实验考察时间、温度、料液比以及超声功率四个单因素对多糖萃取率的影响，旨在就超声法萃取锁阳多糖的工艺优化提供实验基础。具体报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料：锁阳：采自内蒙古杭锦旗独贵特拉镇库布其沙漠，自然阴干后，用烘箱60℃烘干至恒重，粉碎，除去杂质，过80 目，待用。

1.2 仪器与试剂：以葡萄糖为标准品，采用硫酸苯酚法［5］测定多糖含量;可见分光光度计：Shimadzu 公司UV -2450型;超声波清洗器：北京金科超声仪器有限公司K7210LHC型数控;台式高速离心机：Beckman 离心机仪器公司Allegra X-15R 型;电子分析天平：Sartorius 公司DT1002S 型;电热恒温水浴锅：上海博迅医疗设备有限公司HHS 型;化学试剂均为国药化学试剂有限公司提供分析纯。

1.3 方法

1.3.1 标准曲线的制备：精密吸取葡萄糖标准溶液(100μg/mL)0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4mL 置于10mL的比色瓶中，补充2mL 蒸馏水，加入5%的苯酚溶液1mL摇匀，再加入98%浓硫酸5mL 后摇匀静置;将比色管置入100℃恒温水浴锅中水浴15min，取出冷却置室温，于490nm波长处测定其吸光度。绘制标准曲线，回归方程为：y =0.0073x-0.0016，R2 =0.9936。标准曲线如图1。

1.3.2 锁阳多糖的超声萃取：精密量取锁阳粉末1.00g，置入锥形瓶中，加入一定良蒸馏水，按一定的超声条件(温度、时间、料液比以及超声功率)萃取锁阳多糖，离心、去沉淀，上清液中加入95%乙醇至乙醇体积超过80%，放置24h，离心，得沉淀，沉淀用95%乙醇及丙酮淋洗，经室温真空得粗多糖，吸取0.5mL，按下述公式测定多糖萃取率。

锁阳多糖产率计算=(浓度(μg/mL)×稀释倍数×体积/粗多糖干重(g)×100%

1.3.3 正交实验设计：在单因素实验的基础上，选择表1所示4 个因素确定超声萃取锁阳多糖的最佳条件。

水平 温度(℃) 功率(w) 料液比 时间(min)30 20 2 60 80 1：40 30 3 70 90 1：1 50 70 1：50 40

2 结 果

2.1 单因素实验结果

2.1.1 料液比对萃取的影响：精密量取5 份等同锁阳粉末1.00g，置入锥形瓶中，依次移入10mL、20mL、30mL、40mL、50mL 的蒸馏水，摇匀，在70℃，超声功率80W 的条件下，萃取30min，按实验方法测定多糖萃取率，结果当料液比为1：30 时，产率达最大，继续增加料液比，对产率影响不显著，结合耗能因素，确定1：30 为最佳料液比，见图2。

2.1.2 超声功率对萃取的影响：精密量取5 份等同的锁阳粉末1.00g，放入锥形瓶中，在温度70℃，料液比1：30 条件下，超声功率分别选择60w、70w、80w、90w、100w 超声萃取20min，浓缩液定容后测定多糖萃取率，结果在功率80W的条件下多糖萃取产率最高，确定最佳超声功率为80W，见图3。

2.1.3 温度对萃取的影响：精密量取5 份等同锁阳粉末1.00g，置入锥形瓶中，在在已知最优料液比1：30 及功率80W 条件下，分别按40℃、50℃、60℃、70℃、80℃的温度条件下超声萃取20min，浓缩液定容后测定多糖萃取率，结果随萃取温度提高，多糖萃取率亦增加;当温度＞60℃后，锁阳多糖萃取率没有进一步增加，考虑实验方便性，故确定60℃为最佳超声萃取温度，见图4。

2.1.4 时间对萃取的影响：精密量取5 份等同锁阳粉粉末1.00g，置入锥形瓶中，按上述选定的优化条件，超声时间按10min、20min、30min、40min 和50min 分别萃取，测定多糖产率，结果随萃取时间增长，多糖的萃取率增大，30min 后，多糖的产率已达最大值，考虑随时间增加，超声对多糖结构的破坏亦会增加，杂质将增多的因素，确定最佳萃取时间为30min，见图5。

2.2 正交实验结果：在单因素实验基础上(最优条件为：温度60℃，功率80W，料液比1：30，萃取时间30min)，按超声萃取锁阳多糖影响因子及水平进行正交实验，结果显示：多糖产率各影响因素按影响力顺序排列为：功率＞温度＞料液比＞时间，即功率对产率影响最大，温度次之，时间的影响最小，通过极差分析所示正交实验的最优条件为：温度70℃，超声功率90W，时间40min，料液比1：50。结果见表2。

水平 温度 功率 料液比 时间 产率(%)1 50 70 30 30 9.58 2 50 80 40 20 8.93 3 50 90 50 40 11.56 4 60 70 40 40 10.24 5 60 80 50 20 8.98 6 60 90 30 30 9.52 7 70 70 50 30 11.44 8 70 80 30 40 9.78 9 70 90 40 20 11.52 T1 30.07 31.26 28.88 29.43 T=91.55 T2 28.74 27.69 30.69 30.54 T3 32.74 32.6 31.98 31.58 X1 10.02 10.42 9.63 9.81 X2 9.58 9.23 10.23 10.18 X 3 10.91 10.87 10.66 10.53 R 1.33 1.64 1.03 0.72

3 讨 论

3.1 超声法萃取多糖的优势：传统水法多糖萃取方式，程序较复杂［6、8、9］，效率不高，而且多糖的立体构型往往因有机溶剂的加入而改变，容易使萃取物生物学活性降低或丧失［7］。超声萃取法是一种特殊物理环境下的破碎过程，采用超声法萃取多糖时，由于超声波的剪切，在极短的时间内处于空化中心附近的细胞发生破裂［10］，细胞中的有效成分得以释放，释放成分直接与溶剂接触并溶解在其中［9］(多糖更易溶出)，且对热不稳定成分的影响小，从而不但提高了多糖的产率，同时最大限度保持了萃取物的生物活性，具有操作简便、节能、萃取效率高的优点，因而超声法萃取植物中多糖成分的应用已经显示出明显的优势。

3.2 本研究的结论：本组研究以锁阳为原料，采用正交试验探讨超声法萃取锁阳多糖工艺的优化，本研究结果表明，锁阳多糖萃取工艺的单因素最优条件是温度60℃，料液比1：30，超声功率80W，超声时间30min;而经正交实验显示，在温度、时间、料液比及超声波功率等几种产率影响因素中，功率对产率影响最大，温度次之，时间的影响最小;在试验范围内确定锁阳多糖萃取工艺最优条件为温度70℃，超声功率90W，时间40min，料液比1：50。以上实验所得超声萃取工艺配比能明显提高锁阳多糖得率，结果可靠。

综上，本研究以多糖得率为指标，通过单因素、正交试验明确了超声法萃取锁阳多糖的最佳工艺路线，可为锁阳资源的合理开发及其产品的质量控制提供依据;但就生产实践中如何进一步建立适合大规模工业生产的数学模型［11］，尚需做更广泛深入的研究。而对不同萃取方法获得的锁阳多糖活性关系的明确，亦尚待放大试验后做全面系统研究。

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