正交设计优化黄芪多糖提取工艺

李海欧 ，陈 琪 ，林英华 ，雷雯朴 ，孙 耀 ，段鹏飞 ，陈治宇 ，盛 华 ，金 蓉 ，赛 那

（1.内蒙古医科大学药学院，内蒙古 呼和浩特 010110；2.内蒙古医科大学基础医学院，内蒙古 呼和浩特 010110）

黄芪（Astragalus membranaceus）为豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根，是豆科植物中最为常用的中草药［1］。其含有多种对人体有益的生物成分，例如黄芪皂苷、胡萝卜素、丁酸、叶酸、苦味素、香豆素、胆碱、甜菜碱、亚油酸、亚麻酸等［2］。传统中医药学研究表明，黄芪具有补气固表、利尿脱毒、排脓、敛疮生肌、利水消肿之功效。现代医学研究发现，黄芪能增强机体免疫功能、促进细胞代谢、调节细胞DNA及RNA复制，具有固肾降压、保肝抗炎的功能［3］。

黄芪多糖 （Astragalus polysaecharide，APS）是黄芪的主要成分。近年来研究发现，其具有免疫调节、抗氧化、保护心肌、促进骨髓造血干细胞增殖和调节血糖等多方面的药理作用［4］，是极具价值的免疫增强剂。黄芪多糖可对抗心律失常，对病毒性心肌炎疗效独特；还可对抗化疗毒副反应，加快恢复患者的肝损伤。多糖是由多个单糖连接而成的多聚糖。科学家研究发现，多糖及糖复合物参与和介导了细胞各种生命现象的调节，特别是免疫功能的调节［5］。中草药中含有多种多糖类成分，除了营养作用外，还具有显著而特殊的药理学特征。因此，人们逐渐开始关注中草药多糖成分的药理作用及其应用价值。中药多糖具有增强机体免疫功能及抗肿瘤等药用价值且几乎没有毒性，因而成为当前研究的热点。黄芪多糖的药理作用也引起了学术界的普遍关注［6-7］。近年来，黄芪多糖显著的抗癌作用更加受到关注［8-9］，因此，黄芪多糖提取过程的控制与优化对于深入探究其药理学作用具有重要意义。

目前，黄芪多糖提取工艺主要有醇除水提法、碱醇提取法、碱水提取法、酶提取法、超声波提取法、温水提醇沉法、微波提取法、水回流提取法、传统水煎煮法等［10］。该研究选取操作相对简单的水回流提取法，参照有关文献选取料液比、提取时间、提取次数、浸泡时间4个因素，采用正交设计对黄芪多糖的水回流提取过程工艺条件进行研究，以期确定该方法下最佳的提取条件，为黄芪多糖提取工艺的优化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄芪购自呼和浩特市惠丰堂大药房 （内蒙古蒙药股份有限公司，国药准字Z20026052）。葡萄糖（天津市凯通化学试剂有限公司，分析纯），无水乙醇及浓硫酸（天津市津东天正精细化学试剂厂，分析纯）。

TU-1901双光束紫外可见分光光度计 （北京普析通用有限责任公司），R-1001N旋转蒸发仪（东京理化器械株式会社），HH-S数显恒温水浴锅（金坛市医疗仪器厂），SHZ-D型循环水式多用真空泵（上海豫康科教仪器设备有限公司），DGH80-B恒温干燥箱（北京中西远大科技有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 标准曲线的绘制：精密量取0.04 g/L葡萄糖对照品溶液 0、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0 mL 置于 10 mL具塞管中，加5%苯酚1.0 mL，冷水中加入浓硫酸5 mL，在冷水中放置5 min，摇匀，置沸水浴中15 min，再置冷水中5 min，在490 nm处测定各样品吸光度值。以吸光度值为纵坐标，以葡萄糖含量为横坐标绘制标准曲线。

1.2.2 黄芪多糖提取条件的优化

1.2.2.1 提取方法：称取10 g黄芪，置于圆底烧瓶中，按正交试验设计安排加入蒸馏水，在80℃左右回流加热提取，以活性炭脱色，将得到的溶液用旋蒸仪浓缩至10 mL左右，加入5倍体积的95%乙醇，放入冰箱静置24 h。对醇沉得到的白色絮状多糖沉淀离心，得到沉淀。将得到的沉淀用无水乙醇和三氯甲烷清洗后放在小烧杯中，在水浴锅中蒸干，之后在80℃烘箱中烘干即得多糖粗品，称重，按照方法1.2.1中绘制的标准曲线测定粗多糖样品中的多糖含量，即可得到原药材中的多糖含量。

1.2.2.2 正交试验设计：采用水回流提取法，以料液比（A）、提取时间（B）、提取次数（C）、浸泡时间（D）为试验因素，每个因素下设计3个水平，根据L9（34）正交表安排试验，以黄芪多糖含量为指标，优选黄芪多糖的水回流提取工艺。正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

以葡萄糖对照品溶液中的葡萄糖含量为横坐标，以各浓度葡萄糖对照品溶液在490 nm处的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。获得的标准曲线见图1，得到的回归方程为：Y=0.0053X+0.0008，R=0.9998。

图1 葡萄糖对照品溶液标准曲线

2.2 正交试验

由表2可知，4个因素对黄芪多糖浸提效果的影响顺序大小为：提取次数（C）>提取时间（B）>浸泡时间（D）>料液比（A），即提取次数对黄芪多糖的提取效果影响最大；以粗多糖含糖量和原药材多糖含糖量为考察指标，4因素3水平最佳提取组合为：A3B1C3D2，即利用水回流提取法提取黄芪多糖，当料液比为1∶12、提取时间为1.0 h、浸泡时间为1.0 h、提取次数为3次时，其提取效果最佳。

2.3 最优提取条件的验证

取3份黄芪药材，每份10 g，根据筛选得到的最佳提取条件组合A3B1C3D2进行正交验证试验，测得3份黄芪药材中黄芪多糖含量占多糖粗品的百分比分别为58.14%、58.33%、58.22%，平均值为58.23%，其中多糖含量占原药材的6.4%，RSD＝1.86%（n＝3）。结果表明，筛选的最佳提取条件基本稳定，有较好的重复性。

表2 正交试验结果

3 结论

该研究采用正交设计优化了黄芪多糖的提取工艺，利用优化后的工艺进行黄芪多糖提取，具有操作简便、快速，重复性、稳定性良好等优点，适用于黄芪多糖的规模化提取。

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［1］张文，周延升.黄芪中多糖的提取及含量分析［J］.微量元素与健康研究，2004，21（2）：21-22.

［2］贾淑琴.黄芪的化学成分、药理和临床研究［J］.天津药学，1994，6（4）：24-27.

［3］祝晓玲.黄芪的药理学研究进展［J］.四川生理科学杂志，1998，20（1）：26-28.

［4］周金黄，王筠默.中药药理学［M］.上海：上海科技出版社，1986.

［5］储茂泉，刘国杰.中药提取过程的动力学［J］.药学学报，2002，37（7）：559-562.

［6］耿炤.中药提取物固体颗粒化研究［D］.上海：上海中医药大学，2004.

［7］国家药典委员会.中华人民共和国药典 ［M］.2005年版.北京：化学工业出版社，2005.

［8］李玉芳，徐芹伟，张丽，等.中草药肉苁蓉和黄芪对猪早期胚胎体外发育的影响 ［J］.江西农业大学学报，2007，29（5）：805-808.

［9］徐旭，汤立达.黄芪的心血管药理作用研究进展［J］.中国新药杂志，2003，12（11）：899-901.

［10］倪艳，苏强，刘霞，等.黄芪多糖水煎提取工艺的优化试验研究［J］.中国中药杂志，1998，23（5）：284-286.