牛蒡多糖的提取工艺优化

王娟，周敏慧

（徐州生物工程职业技术学院药品食品学院，江苏徐州221006）

牛蒡根（Arctii Radix.）为菊科植物牛蒡的根，自古就有药食同源的记录，是一种药食同源的草本植物[1]。牛蒡凭借独特的香气和纯正口味，因其营养与人参相近，所以又名“东洋参”[2]。《本草纲目》中详载牛蒡具有“通十二经脉，除五脏恶气”的功效。牛蒡性温甘，中医认为牛蒡根具祛散风热、祛痰止咳、解毒透疹、利咽消肿的功效[3]。大量实验数据表明牛蒡根中含有菊糖、挥发油、牛蒡酸、醛类和生物碱等物质[4]，具有抗肿瘤、免疫调节及抗炎、抗菌、抗病毒和抗氧化等多种药理作用[5]。牛蒡菊糖的水提物能显著降低高脂大鼠的血清胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平，具有降血糖作用[6]。菊糖为多糖的一种，牛蒡根中氨基酸类、多酚类等成分易溶于水和乙醇，而多糖类不易溶于乙醇，利用这个特点采用水提醇沉法对牛蒡根中的多糖进行提取，以牛蒡多糖得率作为评价指标，考查加水量、提取温度、提取时间、提取次数对多糖得率的影响。

1 仪器与材料

1.1 设备与仪器

电子分析天平，FA22044B；GZX-DH-600恒温干燥箱，上海跃进医疗器械厂；索氏提取器；恒温水浴锅，HH4双列四孔。

1.2 材料与试剂

牛蒡，市购；抗坏血酸，国药集团化学试剂有限公司；75%乙醇，国药集团化学试剂有限公司；蒸馏水，自制。

2 方法与结果

2.1 牛蒡多糖的提取工艺

2.1.1 牛蒡多糖的提取工艺

牛蒡干片→粉碎→水提取→醇沉→离心→沉淀→冷冻干燥→牛蒡多糖粗品→计算牛蒡多糖得率

2.1.2 牛蒡多糖样品的制备方法

将牛蒡洗净、去皮、切片，用10%的抗坏血酸护色后，60℃恒温烘干、粉碎后，称取牛蒡粉4 g，按照正交试验设计水平表中各提取条件进行提取后，然后用75%乙醇沉淀，放入离心机中离心15 min，转速3 500 rpm，再真空冷冻干燥，制得牛蒡多糖粗品后，计算多糖的得率：

牛蒡多糖的得率=多糖提取量/药材粉末质量×100%

2.2 吸水率考查

称取牛蒡20 g，加入100 mL的水，分别浸泡20 min、40 min、60 min、80 min、100 min后，余水过滤干净，将浸泡后牛蒡称重，至牛蒡吸水量不再增加时，考查药材吸水率，结果见表1。

表1 吸水率考查结果

吸水率（%）=（原料吸水后的重量-原料吸水前的重量）/原料吸水前的重量[7]

上述结果表明，在牛蒡多糖提取前，为使有效成分完全被提取出来，需浸泡80 min再进行提取操作。

2.3 单因素实验

用水作为媒介时，影响水提取效果的因素有煎煮次数、加水量、煎煮温度、煎煮时间、浸泡时间、药材的粒度等。经查阅文献其主要影响因素为加水量、煎煮次数、提取时间、提取温度。

牛蒡多糖的得率[8]

=多糖提取质量/药材粉末质量×100%

2.3.1 加水量对牛蒡多糖得率的影响

牛蒡洗净、去皮、切片，用抗坏血酸护色后，将牛蒡经高温烘干、粉碎后，称取牛蒡粉4 g，90℃下，加水量为药材的4、6、8、10、12倍，对牛蒡进行90 min的提取后，过滤，按上述方法提取一次，将两次滤液合并，然后用75%乙醇溶液沉淀，放入离心机中离心15 min，转速为3 500 rpm，再真空冷冻干燥，制得牛蒡多糖粗品后，计算多糖的得率。

2.3.2 煎煮次数对牛蒡多糖得率的影响

牛蒡按前述处理，称取牛蒡粉末4 g，加入8倍水量，在温度为90℃，煎煮时间为90 min的条件下，分别进行1、2、3、4次提取，然后用75%乙醇沉淀，放入离心机中离心15 min，转速3 500 rpm，再真空冷冻干燥，制得牛蒡多糖粗品后，计算多糖的得率。

2.3.3 提取时间对牛蒡多糖得率的影响

牛蒡按前述处理，称取牛蒡粉4 g，加入8倍水量，在温度为90℃下，对牛蒡的提取时间分别为30 min、45 min、60 min、75 min、90 min，过滤，按上述方法提取一次，将两次滤液合并，然后用75%乙醇沉淀，放入离心机中离心15 min，离心转速为3 500 rpm，再真空冷冻干燥，制得牛蒡多糖粗品后，计算多糖的得率。

2.3.4 提取温度对牛蒡多糖得率的影响

牛蒡按前述处理，称取牛蒡粉末4 g，加入8倍水量，分别在温度为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃下煎煮60 min，分别进行1次提取，然后用75%乙醇沉淀，放入离心机中离心15 min，转速3 500 rpm，再进行真空冷冻干燥，制得牛蒡多糖粗品后，计算多糖的得率。

2.4 单因素实验结果分析

2.4.1 加水量对牛蒡多糖得率的影响

实验结果显示，随着加水量的增加，多糖得率却不断减少，当加水量为8倍时，牛蒡多糖的得率最大，继续增加加水量得率并没有变化，得出结论最佳加水量为8倍，结果见图1。

2.4.2 提取次数对牛蒡多糖得率的影响

实验数据显示，随着提取次数不断增加，多糖得率没有持续增加，在第2次提取后，多糖得率达到最大并趋于稳定状态，所以最佳提取次数为2次，结果见图2。

2.4.3 提取时间对牛蒡多糖的影响

随着提取时间的增加，多糖得率也随之增加，在提取时间达到60 min时，多糖得率最高，之后随时间的增加多糖得率趋于稳定，所以提取最佳时间为60 min，结果见图3。

图1 加水量对牛蒡多糖得率的影响

图2 提取次数对牛蒡多糖得率的影响

图3 提取时间对牛蒡多糖得率的影响

2.4.4 温度对牛蒡多糖得率的影响

提取温度越高，多糖的溶解度越高，得率也越高，在80℃后，多糖得率增幅逐渐减小，说明牛蒡中的多糖已基本提取完全。为节约能源，浸提温度以80℃为宜，结果见图4。

2.4.5 正交实验设计

根据单因素试验结果，对加水量(A)、提取时间（B）、提取温度（C）、提取次数（D）每个因素选取3个水平进行正交实验，以牛蒡中的多糖含量为指标进行综合评价。各水平设计如表2，正交实验结果见表3。

图4 提取温度对牛蒡多糖得率的影响

表2 正交实验水平表

表3 正交实验设计与结果

单因素和正交实验优化的结果表明，各影响因素的主次为：提取次数>提取温度>提取时间>加水倍数。在最佳工艺条件即加水量为10倍，提取时间为60 min，提取温度为90℃，提取次数为2次时，多糖提取率可达到21.40%。产品呈微黄色絮状固体，易吸湿、易结块、微甜、无臭。

3 结论

牛蒡作为药食同源的保健品越来越受消费者的欢迎。近年来研制了一系列的牛蒡食品，包括牛蒡咀嚼片、牛蒡酱、牛蒡微粉、牛蒡粥等[9]，无论是牛蒡的药理作用，还是开发利用价值，都有着良好的发展前景和市场。本研究对牛蒡多糖的提取工艺条件进行优化，以牛蒡多糖得率作为评价指标，采用单因素实验和正交实验，确定了牛蒡多糖水提取工艺的最佳工艺条件：加水量10倍，提取时间为60 min，提取温度90℃，提取次数为2次时，牛蒡多糖的得率最高。牛蒡多糖的提取方法有水提取法、超声波提取法、浸渍法等，水提法的温度太高会造成牛蒡提取液的黏性增大，反而会影响牛蒡多糖得率。本实验的提取温度为90℃，能使牛蒡多糖提取完全[10]。