襄麦冬多糖提取工艺的研究

王海燕，杨宇森，赵慧君，陈哲，于博，付文荣

（1.湖北文理学院化学工程与食品科学学院，湖北襄阳441053；2.湖北文理学院附属医院襄阳市中心医院病理科，湖北襄阳441021）

襄麦冬多糖提取工艺的研究

王海燕1，杨宇森1，赵慧君1，陈哲1，于博1，付文荣2，*

（1.湖北文理学院化学工程与食品科学学院，湖北襄阳441053；2.湖北文理学院附属医院襄阳市中心医院病理科，湖北襄阳441021）

以襄麦冬多糖的得率为指标，硫酸-蒽酮法测定多糖含量，采用正交设计法，对料液比，提取温度，提取时间3个因素进行考察，优化多糖提取工艺参数。襄麦冬多糖得率的最优工艺为：料液比1∶30（mg/mL），提取温度80℃，提取时间120min。在此条件下襄麦冬多糖的提取率最高为46.03%。

襄麦冬；多糖；提取工艺

麦冬（Ophiopogon japonicus）首次在《神农本草经》被提到，为百合科沿阶草属多年生常绿草本植物，生于低海拔地区的山坡草丛阴湿处、溪旁或林下。很多亚洲国家如中国、日本、越南等国都有广泛分布和种植。在我国广泛分布于湖北、四川、台湾、广东、广西、福建、江西、湖南、云南、贵州、河南、陕西南部和河北等地，主要品种有湖北麦冬、川麦冬和杭麦冬，主要成分有多糖、皂苷和黄酮等。麦冬不仅具有镇静、催眠、抗心律失常、抗肿瘤、抗心肌缺血等功能，还有清除自由基、抗疲劳、提高细胞免疫功能以及降血糖等作用，人们已经对其具有的多种药理活性如降血糖作用[1]、降血脂[2]、抗肿瘤[3]作用、抗心肌缺血作用、诱生多种细胞因子促进体液免疫和细胞免疫调节[4]、提高小鼠的血清溶血素的抗体水平、抗氧化作用、促进免疫器官的发育、抗过敏[5]作用、保护外分泌腺作用[6]产生了普遍的兴趣和重视。麦冬多糖作为麦冬的主要成分之一,往往被视作滋阴类中药在临床上进行广泛使用，具有重要的药用价值。多糖除了作为药物之外还可以开发降胆固醇、血糖的保健品，此外还有许多其它衍生的用途，比如制成化妆品、增稠剂、添加剂、凝固剂、悬浮剂和润滑剂等。如果对多糖进行甲基化等修饰，得到的多糖的还原力和羟自由基清除率都将得到大幅度提高[7]。很早以前世界上对多糖的研究多有报道。我国关于多糖的研究起步虽然较晚，但发展较快，如湖北省襄阳市在欧庙镇大力开发襄麦冬（即湖北麦冬）的种植及产品的深加工，其中对麦冬多糖的研究也引起了人们的广泛重视。随着广大人们对健康的关注日益提高，麦冬的发展前景将非常广阔。本实验拟采用热水浸提醇沉法提取多糖，再用蒽酮硫酸法鉴定多糖的含量，然后以多糖的含量为指标，最终确定麦冬多糖提取的最优方案。为襄麦冬产品的进一步开发利用提供理论参考。

1 试验材料

1.1 原料

襄麦冬，采于湖北省襄阳市欧庙镇。

1.2 主要试验试剂

葡萄糖标准品：购自西安化试剂厂；蒽酮（分析纯）：购自天津市科密欧化学试剂开发中心；95%浓硫酸：购自展望化工试剂有限公司；95%乙醇：购自西陇化工股份有限公司。

2 试验方法

2.1 葡萄糖标准曲线的确定

2.1.1 试验原理

首先将多糖在浓硫酸作用下先水解成单糖，并迅速脱水生成糠醛或羟甲基糠醛，而生成的糠醛或羟甲基糠醛与蒽酮脱水缩合，形成糠醛的衍生物，反应后溶液呈蓝绿色，在625 nm处有最大吸收，其颜色的深浅与可溶性糖质量浓度成正比。

2.1.2 标准葡萄糖溶液的配置

用电子天平准确称取葡萄糖标准品0.02 g，将其溶解定容到200mL的容量瓶中，混匀，配成0.1mg/mL的标准葡萄糖溶液。再分别用移液枪移取0、2、4、6、8 mL溶液，定容到10mL容量瓶中配置成0、0.02、0.04、0.06、0.08mg/mL的葡萄糖溶液，分别编号1、2、3、4、5。

0.2%蒽酮-硫酸溶液的配制：取0.2 g蒽酮溶解于100mL 80%硫酸中[8]，现配现用。

2.1.3 葡萄糖溶液标准曲线回归方程的建立

分别用移液枪移取上述各浓度葡萄糖溶液1mL于试管中，随后再加入4mL蒽酮-硫酸溶液于试管中，摇匀，待冷却后沸水浴10min，取出，快速冷却至室温，再将其倒入玻璃皿中，以1mL蒸馏水为空白对照，3个为一组在625 nm处测定吸光度。

2.2 襄麦冬多糖的提取

2.2.1 原料预处理

将麦冬置于干燥箱中烘干，使用植物粉碎机将其粉碎成白色粉末，保鲜膜密封保存备用，防止受潮。需使用时用电子天平量取2 g左右襄麦冬粉末于烧杯中，加入若干量水，待水浴锅达到设定温度时放入烧杯。用热水浸提一定时间后，再将所得溶液抽滤，除去沉淀，再将所得溶液浓缩至10mL，加入50mL乙醇溶液，醇沉过夜[9]，除去溶液，再将所得沉淀干燥，即得多糖制品。将提取的多糖加水溶解，定容于250mL的容量瓶中，摇匀备用。

2.2.2 影响多糖得率的单因素试验

2.2.2.1 料液比对多糖得率的影响

固定提取温度为80℃，提取时间为120min，改变料液比，分别在1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（mg/mL）条件下提取，测得多糖的含量。

2.2.2.2 提取温度对多糖得率的影响

固定料液比为1∶30（mg/mL），提取时间为120min，改变提取温度，分别在60、70、80、90、100℃下提取，测得多糖的含量。

2.2.2.3 提取时间对多糖得率的影响

固定料液比为1∶30（mg/mL），提取温度为80℃，分别在30、60、90、120、150min时提取，测得多糖的含量。

2.2.3 正交试验

根据上述结果，采用正交试验法重点考察了料液比[1∶10、1∶20、1∶30（mg/mL）]、提取温度（70、80、90℃）、提取时间（60、90、120min），对多糖得率的影响，影响因素水平见表1。

表1 正交因素水平表Table1 Orthogonal factor level table

3 试验结果

3.1 葡萄糖标准曲线

以吸光度（Y）为纵坐标，葡萄糖浓度（X）为横坐标绘制标准曲线得回归方程Y=0.022 1X+0.020 3，r= 0.999 9。结果表明葡萄糖浓度在0～100μg/mL范围内与吸光度呈良好的线性关系。

3.2 影响多糖得率的单因素试验结果

3.2.1 料液比对多糖得率的影响

料液比对多糖得率的影响见表2。

由表2可知，随着加水量的增加，多糖得率逐渐增加，但增加到一定程度后多糖得率几乎不变。推测可能是加水量少，多糖溶解不完全；但加水量大，消耗的能源和时间也越多，也使后面的纯化工作更加困难。综合考虑当料液比为1∶30（mg/mL）时，多糖含量最高，为46.03%。

表2 料液比对多糖得率的影响Table2 Theeffectof the ratio ofmaterial to liquid on the yield of polysaccharide

3.2.2 温度对多糖得率的影响

温度对多糖得率的影响见表3。

表3 温度对多糖得率的影响Table3 Theeffectof the tem peratureon the yield of polysaccharide

由表3可知随着温度的增加，多糖得率逐渐增加，但增加到一定程度后多糖含量逐渐下降。推测多糖提取温度过低，不能完全溶解于水中；温度过高，会破坏多糖的结构，使多糖的活性降低。综合考虑当提取温度为80℃时提取效率最高，为46.03%。

3.2.3 提取时间对多糖得率的影响

提取时间对多糖得率的影响见表4。

表4 提取时间对多糖得率的影响Table4 Theeffectof theextraction tim eon the yield of polysaccharide

由表4可知，随着时间的增加，多糖得率逐渐增加，但增加到一定程度后多糖得率几乎不变。推测可能是提取时间过短，多糖溶解不完全，有些糖提取不出而影响得率，提取时间过长，可能引起多糖的水解，从而导致得率降低。综合考虑当提取时间为120min时多糖得率最高，为46.03%。

3.3 正交试验结果

从250mL容量瓶中移取1mL溶液于200mL容量瓶中定容，摇匀。再移取1mL溶液按2.1.3的步骤进行操作，得表5。

表5 正交试验结果Table5 The resultsof orthogonal test

极差R变化幅度越大，说明该因素对试验结果的影响越大，它就越重要[10]。由表5可知，RA＞RB＞RC，表明料液比的影响最大。再由表可知，在A因素下的K3值最大，B因素下的K2值最高，C因素下的K3数值最大，说明多糖提取的最优工艺结果为A3B2C3，即料液比为1∶30（mg/mL），在80℃下提取120min。在此条件下的多糖得率最高为46.03%。

5 结论与讨论

正交试验设计是寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法。它通过少数有代表性的水平组合进行试验就能找出最优的水平组合，大大简化了流程。本试验即是采用正交试验设计考察采用水提醇沉法提取麦冬多糖的三因素三水平的试验效果。

本试验采用水提醇沉法，得出的提取襄麦冬多糖的最佳工艺条件为料液比为1∶30（mg/mL），于80℃提取120min。所获多糖含量为46.03%。在单因素试验中各因素的选择是综合考虑的结果。如果多糖提取温度过低，不能完全溶解于水中，温度过高，会破坏多糖的结构，使多糖的活性降低；加水量少，多糖溶解不完全，加水量大，消耗的能源和时间也越多，也使后面的纯化工作更加困难；提取时间过短，多糖溶解不完全，有些糖提取不出而影响得率，提取时间过长，可能引起多糖的水解，从而导致得率降低。但是相比还有很大不足。例如短葶山麦冬提取工艺为：料液比1∶12，提取温度90℃，提取时间90min。在此条件下短葶山麦冬多糖的得率高达73.93%[11]，另有报道得率为43.162%[12]。但也有报道麦冬多糖提取率只有18.18%[13]究其原因可能是由于不同种类麦冬多糖含量不同所致。相比同为提取湖北麦冬，有报道多糖得率为36.29%[14]。提取多糖方法除了水提醇沉法外，还有其他方法，诸如：超声波提取法、微波提取法和酶提取法等。虽然运用超声波方法，提取率可高达83%[15]，但其缺点是：设备要求高，不适合大规模生产，可溶性多糖随着超声作用时间过长还可能会发生降解，并溶解在乙醇溶液中[16]。微波法是采用高能量破坏细胞壁，使细胞壁的通透性增强，使胞内多糖的提取加快[17]，但其成本也高。酶法虽然提取条件较温和、反应过程明确、易于控制[18]，提取率高，但成本和微波法一样均比较高。只有水提醇沉法对设备的要求较低，成本较低，适合大规模生产，所以探究水提醇沉法的最佳工艺条件对具体生产活动具有重要的指导意义。

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Extraction Process of Polysaccharide from Liriope Spicata Lour.var.Prolifera Y.T.M a

WANGHai-yan1，YANGYu-sen1，ZHAOHui-jun1，CHEN Zhe1，YUBo1，FUWen-rong2，*
（1.DepartmentofChemicalEngineeringand Food Science，HubeiUniversity of Artsand Science，Xiangyang 441053，Hubei，China；2.Departmentof Pathology，Xiangyang CentralHospital，Affiliated HospitalofHubei University of Artsand Science，Xiangyang441021，Hubei，China）

Polysaccharide content isolated from Liriope Spicata Lour.var.Prolifera Y.T.Mawasdetermined by the anthrone sulfuric acidmethod，the three factors includingmaterial liquid ratio，extraction temperature and timewerestudied viaorthogonaldesign and theoptimized polysaccharideextraction parameterswereacquired as follows：material liquid ratiowas1∶30（mg/mL），extraction temperaturewas80℃，extraction timewas120min. According to theoptimized condition，polysaccharideextraction rate reached thehighestvalue46.03%.

LiriopeSpicata Lour.var.Prolifera Y.T.Ma；polysaccharide；extraction process

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.07.008

2016-10-09

湖北省自然科学基金项目（2015CFC804）；2016年度湖北文理学院校级大学生创新创业训练项目（201610519079）；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目（T201616）；湖北文理学院食品新型工业化学科群建设项目；湖北文理学院科研启动经费资助项目

王海燕（1971—），女（汉），副教授，博士，主要从事食品化学及天然产物研究。

*通信作者：付文荣（1971—），女（汉），主任医师，从事肿瘤病理研究。