枸杞多糖提取工艺的优化

王赟夷，李龙飞，胡 彪，彭 芳（武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北 武汉 430023）



枸杞多糖提取工艺的优化

王赟夷，李龙飞，胡 彪，彭 芳
（武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北 武汉 430023）

摘 要：通过单因素试验和正交试验对影响枸杞多糖提取率的因素提取时间、提取温度和固液比进行了优化。结果表明：各因素按影响程度大小排序为固液比＞提取温度＞提取时间。枸杞多糖提取工艺最佳提取方案：固液比为1︰30，提取温度为75℃，提取时间为3.0 h，在该工艺下多糖最高提取率为1.14%。

关键词：枸杞多糖；提取工艺；优化

枸杞子为茄科植物枸杞（Lycium barbarum L.）的成熟果实，具有坚筋骨、补精气、诸不足、明目安神、令人长寿等功效，是我国传统的滋补中药材［1］。枸杞多糖（LBP，Lycium Barbarum Polysaccharides）是由多个单糖或衍生物聚合而成的大分子活性化合物，是枸杞生物学作用的主要有效成分之一，由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、鼠李糖6种单糖组成。枸杞多糖对机体有非特异性免疫调节功能，可调节机体免疫力，抑制肿瘤生长和细胞突变［2-6］，延缓衰老，并具有抗疲劳、降血脂、降血糖、抗脂肪肝等功效［7-10］，已成为保健食品中一种重要的功能性添加剂，有着广阔的应用前景。鉴于LBP的多种药理作用和生理功能，参考前人多糖提取方法［11-13］，研究采用DNS比色法测定枸杞多糖浓度，对枸杞多糖提取的影响因素进行了单因素和正交试验，优选出最佳的枸杞多糖提取工艺参数，以期为枸杞子多糖新药物功能及其保健食品的开发打下基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试枸杞子从市场购得。试验主要试剂有蒸馏水、DNS显色液、95%乙醇、正丁醇、氯仿、分析纯葡萄糖等。

试验主要仪器有数显恒温水浴锅HH-6（国华电器有限公司），旋转蒸发仪，SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限公司），漩涡振荡仪，KQ2200V超声波清洗机（昆山市超声仪器有限公司），榨汁机，高速（冷冻）离心机，紫外分光光度计（美国PE公司），恒温鼓风干燥箱，电子秤和烧杯等实验室常规器材。

1.2 枸杞多糖的提取工艺优化

1.2.1 单因素试验设计 （1）固液比。称取10.0 g烘干并粉碎的枸杞子样品，分别配制固液比为1︰25、1︰30、1︰35的提取液，在80 ℃恒温提取3.5 h。（2）提取温度。称取10.0 g烘干并粉碎的枸杞子样品，固液比1︰30，分别在75、80和85℃下恒温提取3.5 h。（3）称取10.0 g烘干并粉碎的枸杞子样品，固液比1︰30，在80 ℃恒温条件下分别提取3.0、3.5、4.0 h。

1.2.2 正交试验设计 根据单因素试验结果，以固液比、提取温度、提取时间为因素进行（33）正交试验设计，正交试验的因素水平如表1所示。

1.2.3 枸杞多糖的获得 将提取后的混合物抽滤得上清液，由旋转蒸发仪蒸发浓缩，加入适量95%乙醇在高速离心机中以8 000 r/min离心20 min，倒去上清液得到沉淀，沉淀经干燥后得到粗多糖。取枸杞粗多糖以适量水溶解，加入等体积的氯仿和正丁醇混合溶液（4︰1），摇匀后，在高速离心机中以8 000 r/min离心20 min，除去蛋白质等杂质，如此反复操作，直至不再出现白色的蛋白质等杂质，多糖溶液浓缩至一定体积冷冻干燥后，即得枸杞多糖。

表1 正交试验因素水平

1.3 枸杞多糖的测定

1.3.1 葡萄糖标准曲线的绘制 取7支15 mL的试管，分别添加0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL葡萄糖标准液（1 mg/mL），不足1.0 mL的用蒸馏水补足，每支试管加入2 mL DNS试剂，摇匀，在沸水浴加热2 min，冷却后用蒸馏水补足到15 mL刻度。在540 nm波长下测定吸光度。以葡萄糖含量（mg/mL）为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。

1.3.2 枸杞多糖待测液的制备 精确称取干燥后的多糖50 mg，置于研钵中，加三蒸水研磨，将溶液倒入50 mL容量瓶中，加水定容至刻度，精确吸取该溶液5 mL于50 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，取稀释后的多糖溶液1.0 mL于15 mL刻度试管中，加2.0 mL DNS试剂，沸水煮沸2 min，冷却后用水补足到15 mL刻度，在540 nm波长下测定吸光度。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线

标准曲线如图1所示，吸光度值A（y）与葡糖糖含量（x）的关系为y=11.395x-0.016 3，R2=0.998 2。

图1 葡萄糖含量与吸光度值的关系

2.2 单因素试验结果

2.2.1 固液比对枸杞多糖提取率的影响 由图2可知，当固液比为1︰30时，提取率最大。因此，试验初步选定固液比为1︰30。

图2 固液比对枸杞多糖提取率的影响

2.2.2 提取温度对枸杞多糖提取率的影响 从图3中可以看出，随着提取温度的升高，枸杞粗多糖的提取率逐渐升高，在温度为80℃时达到峰值，之后随着温度的升高，提取率开始下降。因此，试验初步选定提取温度为80℃。

图3 温度对枸杞多糖提取率的影响

2.2.3 提取时间对枸杞多糖提取率的影响 由图4可以看出，随着提取时间的延长，粗多糖提取率呈增加趋势，在3.5 h时达到最大，然后开始降低。因此，初步选定提取时间为3.5 h。

图4 提取时间对枸杞多糖提取率的影响

2.3 正交试验结果

从表2正交试验的直观分析结果可知，各因素按影响程度大小排序为固液比＞提取温度＞提取时间。提取枸杞多糖的最佳工艺为A2B2C2，即固液比1︰30，提取温度为80℃，提取时间3.5 h，此条件下枸杞多糖提取率最高。但正交试验方差分析结果表明，提取温度和提取时间对枸杞多糖提取率的影响并不显著（P＞0.05），所以在方差分析的基础上可以选择温度最低、提取时间最短的水平，则最优方案为A2B1C1。即固液比为1︰30，提取温度为75℃，提取时间为3 h。

表2 正交试验结果

2.4 最优方案的验证

以最优方案进行枸杞多糖的提取，经过5次重复试验，枸杞多糖的提取率最高可达1.14%，但最低提取率只有0.58%。

3 结论与讨论

试验结果表明，枸杞多糖提取的最优工艺参数为：固液比1︰30，提取温度75℃，提取时间3 h，最佳提取率为1.14%。此次试验枸杞多糖的提取率都不高，最优方案重复所得结果也存在一定差异。枸杞多糖是以糖肽复合物为主，在用高浓度的乙醇醇析、脱脂的过程中，很容易造成糖复合物结构的不可逆变，存在一定的耗损，这可能是造成提取率不高的原因。

研究采用传统的热水浸提法对枸杞多糖进行提取，该法所得多糖提取液可直接离心除去不溶物，利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙醇醇析，脱脂，再用氯仿-正丁醇脱蛋白，然后用水提取浓缩，真空干燥后得到多糖粗品。此方法提取设备简单、成本低、易操作，但耗能多，操作时间长。阿依姑丽·艾合麦提［14］的研究表明，超声法提取枸杞多糖具有提取率高、操作时间短，有效成分破坏少等特点，因为超声波能够破碎植物的细胞壁，从而可大幅度提高有效成分的提取率，极大缩短了提取时间。

常见的多糖测定方法有苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法，但这两种方法测定步骤繁琐，而且只能测定样品中总糖的含量，如果待测样品中含有单糖成分，则会导致测定结果偏高；而且由于硫酸具有严重的腐蚀性，苯酚极易氧化，给实验操作带来极大不便。该研究采用的DNS法具有操作简便、快速、灵敏度高、杂质干扰较小等优点，近年来逐渐被应用于植物药、中成药、海洋生物药等多糖含量的测定［12-13］。

在今后的研究中，对不同植物多糖的提取，应当根据目标多糖的特点、理化性质，进行综合比较，选取最佳方法和提取工艺。

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（责任编辑：成 平）

中图分类号：R284.2

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）06-0071-03

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.06.023

收稿日期：2016-04-11

作者简介：王赟夷（1992-），男，湖北襄阳市人，本科生，生物技术专业。

通讯作者：彭 芳

Extraction Process Optimization of Lycium barbarum Polysaccharides

WANG Yun-yi，LI Long-fei，HU Biao，PENG Fang
（School of Biology and Pharmaceutical Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， PRC）

Abstract:In order to study solid-liquid ratio， extraction temperature， extraction time， the impact of Lycium barbarum polysaccharide extraction rate， the treatment conditions were optimized by single factor experiment and orthogonal experiment design. The results showed that the main factors infuencing the extraction rate of extraction were solid liquid ratio＞ extraction temperature ＞extraction time. The optimum technological conditions for extract polysaccharides from Lycium barbarum were as follows: the material liquid ratio of 1:30， the temperature of 75℃， the extraction time of 3 h. Under the optimal conditions， the highest yield of polysaccharides reached 1.14%.

Key words:Lycium barbarum polysaccharides； extraction； optimization