香椿子多糖提取工艺研究

符洪宇 杨明 黄明亚 熊欣竹 李维

摘 要：利用水提醇沉法对香椿子多糖的提取工艺进行了优化。通过单因素和正交试验，对提取香椿子多糖的工艺进行了研究。结果表明：影响香椿子多糖最终提取量的因素主次排序：提取次数>提取时间>料液比>提取温度;最佳提取工艺：料液比1∶18，提取时间2.5h，提取温度85℃，提取次数3次。在此工艺条件下，香椿子多糖提取量达到23.77mg/g。

关键词：香椿子多糖;水提醇沉法;提取;工艺优化

中图分类号 S644.4;O629.12文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）09-0127-04

Extraction Technology of Toona Sinensis Polysaccharides

Fu Hongyu1 et al.

（1Food College， Sichuan Tourism University， Chengdu 610100， China）

Abstract： In this experiment， the extraction process of polysaccharides from Toon sinensis was optimized by water extraction and ethanol precipitation. The process of extracting polysaccharides from Toona sinensis was studied by single factor and orthogonal experiments. The experimental results showed that the main factors affecting the final extraction amount of polysaccharides from the seeds were： extraction times>extraction time>material-liquid ratio>extraction temperature. The rental price extraction process was as follows： the ratio of material to liquid is 1∶18， the extraction time was 2.5h， the extraction temperature was 85°C， and the extraction was performed 3 times. Under this process condition， the extraction amount of the polysaccharide from Toon sinensis was 23.77mg/g.

Key words： Polysaccharide from Toon sinensis; Cater Extraction Alcohol Precipitation; Extraction; Process Optimization

香椿廣泛分布于我国陕西、四川、安徽以及长江南北区域，具有药用价值、食用价值和观赏价值。香椿子自汉代以来就应用于中医领域，作为一种中药材使用。香椿子辛、苦、温、祛风、散寒、止痛。香椿子多糖含量较高，目前有学者对其相关性质进行了研究，丁世洪等采用超声波辅助提取香椿子多糖，采用L9（34）正交试验设计优选提取工艺，最终确定香椿子多糖水提工艺优化条件为液料比1∶12，提取120min，提取3次时提取率最高，并对香椿子多糖体外抗氧化性的研究，香椿子多糖具有一定的抗氧化活性，对DPPH自由基（DPPH·）具有较好清除能力[1]。鄢文霞等研究了香椿子多糖对小鼠和高凝模型大鼠的抗凝血作用，发现香椿子多糖对小鼠和高凝模型大鼠具有抗凝血作用，其抗凝机制可能与抑制内外源性凝血途径、升高ATIII活性、提高纤溶活性和抑制血小板凝聚有关[2]。香椿子分布广泛，用途除了作为中药材之外少之又少，利用率低，因此对香椿子多糖的提取工艺进行研究，以高效安全节能的工艺方法提取香椿子多糖，才能进行工业化提取、多维度的研究，广泛地应用到各个领域。

本试验利用水提醇沉法对香椿子多糖进行提取，以多糖最终提取量作为衡量依据，优化水提醇沉法提取香椿子多糖的工艺参数，得到最佳工艺，为香椿子多糖的研究提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂 香椿子（成都中药材市场）、葡萄糖（成都顺成化学试剂有限公司）、无水乙醇（成都顺成化学试剂有限公司）、浓硫酸（成都顺成化学试剂有限公司）、苯酚（成都顺成化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备 101-0电热鼓风干燥箱（北京中兴伟业仪器有限公司）、DK-18-Ⅱ电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）、SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限公司）、UV Blue star A紫外可见光分光光度计（北京市莱伯泰科仪器有限公司）、DFY-400摇摆式高速中药粉碎机（温岭市林大机械有限公司）、RE-2000B旋转蒸发仪（上海五荣生化仪器厂）、H2050R台式高速冷冻离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 香椿子多糖提取工艺流程 香椿子→筛选→粉碎→烘干→过筛→水浴浸提→抽滤→离心→浓缩→醇沉多糖→蒸馏浓缩→冷冻干燥。

1.3.2 标准曲线绘制 精密称取105℃下干燥至恒重的葡萄糖对照样品0.5000g于100mL容量瓶之中，加蒸馏水稀释至刻度得到5mg/mL的葡萄糖标准溶液。分别精确移取0（空白对照）、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL葡萄糖标准溶液于25mL具塞比色管中，分别先后加入5%苯酚溶液1mL、浓硫酸5mL（缓慢加入），静置5min，加入蒸馏水至刻度线，摇匀。沸水浴加热15min，取出冷却至室温。以0mL比色管为空白参比在光波长为490nm处测吸光度（A）。以葡萄糖浓度为横坐标、吸光度（A）为纵坐标绘制标准曲线，得到葡萄糖标准曲线（图1），线性回归方程：y=0.1825x-0.0095（y：吸光度;x：葡萄糖浓度），R2=0.9991。

1.3.3 多糖含量的测定 取0.5mL香椿子多糖溶液于25mL比色管中，加入1mL 5%苯酚溶液、浓硫酸5mL（缓慢加入）静置5min，加入蒸馏水至刻度线，摇匀。沸水浴加热15min，取出冷却至室温。以0mL比色管为空白参比在光波长为490nm处测定吸光度。分别测定不同因素水平下多糖提取液的吸光度，带入线性回归方程计算得出多糖浓度，计算多糖含量。

1.3.4 单因素试验 试验以5g香椿子粉末为固定条件，设料液比、水浴浸提时间、水浴浸提温度、水浴浸提次数为因素，进行试验。

（1）料液比。在提取时间为2.5h、提取温度为90℃、提取次数为3次的条件下，取料液比（g：mL）为1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1∶18、1∶20等6个梯度进行试验，优化料液比的取值范围。

（2）提取时间。在提取温度为90℃、提取次数为3次、料液比为1∶16的条件下，取提取时间为2、2.5、3、3.5、4h等5个梯度进行试验，优化提取时间的取值范围。

（3）提取温度。在提取时间为2.5h、提取温度为90℃、料液比为1∶16的条件下，取提取温度为60、65、70、75、80、85、90、95℃8个梯度进行试验，优化提取温度的取值范围。

（4）提取次数。在料液比为1∶16、提取温度为90℃、提取时间为2.5h的条件下，取提取次数为2、3、4次3個梯度进行试验，优化提取次数的取值范围。

1.3.5 正交试验 根据单因素试验，优化出4个因素的取值范围，将料液比、提取时间、提取温度、提取次数4个指标进行正交试验，正交试验因素水平设置见表1。

2 结果与分析

2.1 单因素试验分析

2.1.1 料液比对多糖提取量的影响 料液比对香椿子多糖提取量的影响变化结果见图2。如图2可知，当料液比（g∶mL）在1∶10～1∶16时，所得的香椿子多糖提取量递增，且增幅较大，在1∶16时达到最高;当料液比在1∶16～1∶20之间时，所得的香椿子多糖提取量递减，在1∶20（g：mL）时下降到最低点。分析得出，料液比在1∶10～1∶16时，蒸馏水含量低，香椿子干原料细胞组织没有被完全润湿，导致多糖不能充分地释放;由于分散系本身溶液含量就比较低，随温度升高，溶液汽化，溶液含量更加降低，更加不利于干原料细胞中多糖的浸出。当蒸馏水含量升高到1∶16（g：mL）时，蒸馏水含量足以充分浸润香椿子原料干细胞，且与汽化的速度达到平衡，这时候溶液含量与其汽化对多糖浸出的影响最低，所以多糖提取量最高。当蒸馏水的含量继续升高时，多糖提取量反而下降，是由于在水浴加热浸提时间一定的情况下，溶液温度升高过慢，多糖的浸出效果不理想;此时只能通过增加浸提温度和时间，从能源节约、提高提取效率的方面考虑，选择低耗高产。因此比较得出当料液比为1∶16（g：mL）时，香椿子多糖提取量最大。

2.1.2 提取时间对多糖提取量的影响 提取时间对香椿子多糖提取量的影响变化如图3所示。由图3可知，当提取时间为2～2.5h时，所得的香椿子多糖含量递增，在2.5h时达到最大值;当提取时间在2.5～4h时，所得香椿子含量呈下降趋势，在4h时降到最低，可以看出曲线较为平缓，下降幅度不大。2～2.5h时，随着提取时间升高，多糖浸出的时间更加充裕，得到的香椿子多糖更多;提取时间为2.5h时，多糖浸出量最高，达到动态平衡稳定状态，此时多糖浸出最为充分;2.5h之后，随着提取时间的增大，多糖提取量逐渐缓慢下降。这是由于加热时间过长，少量香椿子多糖发生水解或氧化造成其含量降低;同时，由于过度热浸提，导致部分多糖包裹在固态不溶物或其他物质中沉降，造成损失。由此可见，当提取时间为2.5h时，香椿子多糖提取量最大。

2.1.3 提取温度对多糖提取量的影响 提取温度对香椿子多糖提取量的影响变化如图4所示。由图4可知：当提取温度在60～90℃时，所得多糖含量递增，于90℃达到顶峰;90～95℃时多糖提取量减少。在60～90℃时，随着提取温度的梯度性增加，溶液最终的内能越来越大，内能上升速度越来越快，加速了溶液对香椿子原料干细胞的浸润，浸润效果越来越好，从而使多糖浸出更加充分，其次，在提取时间一定时，溶液充分浸润细胞的时间随温度的增加而减少，后续多糖的释放时间也得到充分的保证，释放更加彻底，因此此阶段香椿子多糖含量处于上升状态;90℃时多糖提取量达到最大，说明此时处于最佳温度范围之内，且从能量消耗的角度考虑，90℃是较为适宜的提取温度。90～95℃多糖提取量下降幅度较大，分析其原因是由于温度过高，香椿子多糖生物活性受到影响，多糖水解降低含量，且提取温度过高对香椿子多糖的影响较大，在后续试验中需要严格控制温度。可见当提取提取温度为85℃时，香椿子多糖提取量最大。

2.1.4 提取次数对多糖提取量的影响 提取次数对香椿子多糖提取量的影响变化如图5所示。由图5可知：提取次数为2～3次时，多糖提取量呈上升趋势，提取3次时提取量最大，提取次数为3～4次时，多糖提取量无太大变化，基本持平。可以分析得到：当提取次数较少时，原料中的的多糖没有充分地浸出，残渣之中还有少量多糖。从图5曲线中也可看出，曲线起点较高，说明前2次提取的浸出效果比较好;提取3次时，香椿子原料中的多糖被充分浸出;提取次数为4次时，多糖提取量不再增加，从试验过程中也可以看到第4次提取液基本无变化，呈澄清透明状态，说明提取3次之后在香椿子多糖提取率增加不明显，反而增加了能量消耗。这说明，当提取次数为3次时，香椿子多糖提取量最适宜。

2.2 正交试验结果 根据单因素试验优化得到各因素的取值范围：料液比（g：mL）1∶14～1∶18，提取时间2～3h，提取温度85～95℃，提取次数2～3次，设计L9（34）正交试验，如表2。

由表2正交试验结果可知，各因素对香椿子多糖提取量的影响程度依次为D>B>A>C，即水提醇沉法的不同提取条件对香椿子多糖提取量影响因素影响大小依次为提取次数>提取时间>料液比>提取温度。由表3方差分析结果可知，提取时间、提取次数对多糖提取量的影响具有显著性。由表2可知确定A3B2C1D2为最佳制作工艺条件，即：料液比为1∶18（g：mL），提取时间为2.5h，提取温度为85℃，提取次数为3次。这是由于香椿子多糖提取过程中，提取次数很大程度上决定了多糖的浸出量，不同提取次数所得到的多糖量相差较大，但是随着次数超过3次后，提取次数的影响随即减小，提取出多糖的量越来越少。从极差看出，提取时间对香椿子多糖提取量的最终影响也比较大，分析得到当提取时间不足2.5h时，原料干细胞中的多糖还不能充分的浸出;浸提时间太短，原料干细胞内部未能够充分浸润，影响多糖释放的效果。

极差分析中，提取温度极差最小，是4个因素中影响最弱的一个，对此可以分析得出，由于试验采取的温度都处于较高水平，此时在热浸提的过程中，溶液均较容易具备足够的内能，足以使原料干细胞充分浸润、破裂。因此，提取次数和提取时间对于香椿子多糖提取量影响较其他因素大，若应用到实际生产中，应严格控制。

3 结论

本试验结果表明：固定原料干物质为5g的条件下，料液比1∶18、提取时间2.5h、提取温度85℃、提取次数3次是香椿子多糖最佳提取工艺。在此工艺条件下，多香椿子多糖的提取量为23.77mg/g。且影响香椿子多糖最终提取量的因素排序为提取次数>提取时间>料液比>提取温度;提取时间、提取次数对多糖提取量的影响具有显著性。该工艺参数的得出有利于水提醇沉法运用于香椿子多糖提取的研究，为后续香椿子多糖提取的研究提供了一定的理论与实践基础。

参考文献

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（责编：王慧晴）