稀碱法提取美洲大蠊多糖工艺条件的研究

李晓庆，许 龙，陈光道，栾 雪，高 敏，罗志文

(佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯 154007)



稀碱法提取美洲大蠊多糖工艺条件的研究

李晓庆，许 龙*，陈光道，栾 雪，高 敏，罗志文

(佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯 154007)

摘要[目的]确定美洲大蠊多糖提取的稀碱液浓度、提取时间及提取温度等参数。[方法]采用梯度浓度稀碱液及不同条件进行美洲大蠊多糖的提取试验，以稀碱液浓度、提取温度及提取时间作为单因素因子，并进行了正交试验；采用苯酚-硫酸分光法测定试验样品中的多糖含量，将葡萄糖作为标准品进行对照，比较不同提取条件所得到多糖的含量。[结果]各因素对美洲大蠊多糖提取含量的影响主次顺序为稀碱液浓度、提取时间、提取温度，美洲大蠊多糖的最优提取条件为稀碱液浓度0.02 mol/L、提取温度70 ℃、提取时间1.5 h。[结论]该研究为进一步开发具有功能活性昆虫食品及药物奠定了理论和试验基础。

关键词美洲大蠊多糖；稀碱液提取法；提取条件；工艺优化

美洲大蠊PeriplanetaAmericanaL.为蜚蠊目Blattaria蜚蠊科 Blattidae大蠊属Periplaneta昆虫，俗称蟑螂，各地称呼不同，如茶婆子等[1]。我国历代本草专著如《本草纲目》、《新修本草》中均有详细记载，近代多部药学专著和学术文献中也有记述[1-2]。从国内美洲大蠊的研究文献记载，研究重点主要集中在美洲大蠊的种群调查、分布、发生规律及防治；基因表达和致敏作用方面的研究；药用价值开发的研究[3-5]等。美洲大蠊在国内外的开发利用已经有多年的发展历史，但有关美洲大蠊的药用资源开发、功能性食品及相关药用价值并未得到广泛研究，受各方面条件因素的影响，美洲大蠊的药理研究不够深入，对其营养成分的了解尚不够明确，且美洲大蠊的养殖技术和药效作用机理未受到学术界的重视等。该试验通过采取稀碱液提取法对美洲大蠊进行提取优化试验，并采用苯酚-硫酸法检测其多糖量，比较不同提取环境下的提取得率，扩增了活性多糖的来源，为开发具有功能活性昆虫食品及药物奠定了理论和试验基础。

1材料与方法

1.1试验材料试验用原药材美洲大蠊购于河北省安国药材市场，经佳木斯大学罗志文副教授鉴定为美洲大蠊目蜚蠊科美洲大蠊Periplanetaamericana，药材标本现保存于佳木斯大学动物学研究生实验室内。

1.2样品制备和预处理将原药材经40 ℃低温干燥48 h后，粉碎至末状，经60目筛网过滤，试验前进行干粉预处理，存放于低温干燥箱内备用。按原料∶石油醚=1∶3(W/V)加入石油醚原液，室温条件下泡12 h后过滤，采用旋转蒸发仪浓缩体积，回收石油醚。重复2次，除去脂溶性杂质，采用50 ℃干燥后备用。

1.3试验方法

1.3.1美洲大蠊多糖的提取。采用电子天平称取经预处理后的美洲大蠊粉末各5 g，按碱液浓度、提取温度、提取时间等因素水平设计，水浴提取美洲大蠊多糖，重复1次，合并提取液，抽滤，并用1 mol/L盐酸或1 mol/L NaOH将滤液pH调至7.0，浓缩，加入3倍量的95%乙醇，醇沉24 h，经离心无水乙醇洗涤、脱水，低温干燥得到美洲大蠊多糖。

1.3.2美洲大蠊多糖提取单因素试验。

1.3.2.1稀碱液浓度对多糖提取的影响。设置稀碱液浓度梯度0.01～0.06 mol/L，在固定提取温度和提取时间条件下提取多糖。每组水平设计重复3次，取平均值做参考。

1.3.2.2提取温度对多糖提取的影响。设置提取温度梯度30～80 ℃，在固定稀碱液浓度和提取时间条件下提取多糖。每组水平设计重复3次，取平均值做参考。

1.3.2.3提取时间对多糖提取的影响。设置时间梯度0.5～3.0 h，在固定提取温度和稀碱液浓度条件下提取多糖。每组水平设计重复3次，取平均值做参考。

1.3.3美洲大蠊多糖正交优化试验。采用多糖提取量作为评分指标，根据单因素试验数据，以稀碱液浓度(A)、提取温度(B)、提取时间(C)3个因素3水平进行正交试验，采用L9(33)正交表(表1)设计试验，优化美洲大蠊的提取条件。

表1稀碱液法提取美洲大蠊多糖正交试验水平

Table 1Orthogonal test level for the extraction of polysaccharide fromP.americanaby dilute alkali extraction

水平LevelA(稀碱液浓度Dilutealkalisolutionconcentration∥mol/L)B(提取温度Extractiontemperature∥℃)C(提取时间Extractiontime∥h)10.01600.520.02701.030.03801.5

2结果与分析

2.1美洲大蠊多糖提取单因素试验由图1可见，随着稀碱液浓度增加，美洲大蠊多糖含量逐渐增加，在0.03～0.04 mol/L多糖的含量增加幅度明显；多糖的溶解度随着温度升高，美洲大蠊多糖含量有所增加；提取时间1～2 h时，多糖含量增加的幅度明显。

2.2美洲大蠊多糖正交优化试验从表2可以看出，不同提取条件对美洲大蠊多糖含量影响顺序从大到小依次为A、

图1　稀碱液浓度(a)、提取温度(b)和提取时间(c)对美洲大蠊多糖含量的影响Fig.3　Effects of alkali solution concentration(a)，extraction temperature(b)and extraction time(c)on the polysaccharide content

C、B，即对多糖提取含量影响主次顺序依次为稀碱液浓度、提取时间、提取温度。综合各因素k值和直观比较得出，理论上最佳提取产率的工艺条件为A2B2C3，即稀碱液浓度为0.02 mol/L，提取温度为70 ℃，提取时间为1.5 h。

表2　正交试验结果

3结论与讨论

该研究以稀碱液浓度、提取温度、提取时间作为单因素因子，并进行了正交试验；采用苯酚-硫酸分光法测定试验样品中的多糖含量，将葡萄糖作为标准品进行对照，比较不同提取条件所得到多糖的含量。结果表明，各因素对美洲大蠊多糖提取含量的影响主次顺序为稀碱液浓度、提取时间、提取温度，得到的的最佳提取工艺方案为A2B2C3，即稀碱液浓度0.02 mol/L、提取温度70 ℃、提取时间1.5 h。

碱提取法是利用昆虫多糖溶于酸、碱溶液而不溶于醚、醇、丙酮等有机溶剂的特点提取多糖，这种方法具有得率高、条件温和可控、操作简单等优点。该试验采用稀碱液提取法对美洲大蠊多糖进行提取条件优化，后续会将提取的多糖用于S-180荷瘤小鼠模型上进行动物试验，检验美洲大蠊活性成分的免疫能力活性及抗癌作用，为进一步开发具有功能性食品昆虫或昆虫药物方面奠定基础。

参考文献

[1] 肖小芹.美洲大蠊生物学特性及药用价值研究[D].长沙：中南大学，2008：1-3.

[2] 张丹.美洲大蠊抗肿瘤活性成分及其结肠定位片的研究[D].成都：成都中医药大学，2014：4-6.

[3] 罗志文，刘娟，张聪颖，等.地鳖虫多糖提取工艺的优化研究[J].安徽农业科学，2012，40(28)：13978-13979.

[4] 罗志文，刘娟，赵永勋.酶解法提取地鳖虫多糖工艺的优化[J].黑龙江农业科学，2018(8)：102-104.

[5] 史未名.美洲大蠊的药用研究进展[J].中国民族民间医药，2012，21(3)：50-51.

基金项目佳木斯大学研究生科技创新项目(LZZ2014_002)。

作者简介李晓庆(1990- )，女，黑龙江大庆人，硕士研究生，研究方向：资源昆虫开发与应用。*通讯作者，副教授，硕士，硕士生导师，从事昆虫学教学与科研工作。

收稿日期2016-04-28

中图分类号R 284.2

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)15-125-02

Polysaccharide Processing Conditions ofPeriplanetaamericanaL. by Alkaline Extraction Method

LI Xiao-qing, XU Long*, CHEN Guang-dao et al

(College of Life Sciences, Jiamusi University, Jiamusi, Heilongjiang 154007)

Abstract[Objective] To determine the dilute alkali concentration, extraction time and extraction temperature for the extraction of polysaccharide from Periplaneta americana L. [Method] Extraction test of polysaccharide from P. americana was carried out by dilute alkali solution with gradient concentration under different conditions. With dilute alkali solution concentration, extraction temperature, and extraction time as the single factors, orthogonal test was carried out. Polysaccharide content in sample was detected by phenol-sulfuric acid spectrophotometry. Glucose was used as the standard substances, and control test was carried. Polysaccharide contents were compared under different extraction conditions. [Result] The factors influencing the extraction of polysaccharide from P. americana were in the order of alkali solution concentration, extraction time, extraction temperature. The optimal extraction conditions were 0.02 mol/L dilute alkali solution concentration, 70 ℃ extraction temperature, and 1.5 h extract time, and 70 ℃ extraction temperature. [Conclusion] This research provides theoretical and experimental basis for the further development of insect foods and drugs with functional activity.

Key wordsPolysaccharide in Periplaneta americana L.; Dilute alkali extraction; Extraction condition; Process optimization