正交试验优化刺五加多糖超声提取研究

2021-07-07郝晓亮方志刚

农业技术与装备 2021年5期

刘冉，郝晓亮，方志刚

（辽宁科技大学化学工程学院，辽宁鞍山 114000）

刺五加是葫芦科植物木鳖的干燥成熟种子,其在临床上用于抗肿瘤及消肿等方面[1-2]。目前，对于刺五加多糖的提取，国内外开展了研究，沈宇等使用超滤法对刺五加多糖进行了分离[3]，于淼等对刺五加根废弃物的多糖进行了研究[4]，张小飞等使用微波法对刺五加多糖的提取工艺进行了优化[5]。本文对比了前述研究，使用超声波法对刺五加多糖进行研究，希望为中药天然产物的提取提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料

刺五加购于市售；无水乙醇、浓硫酸、苯酚均取于辽宁科技大学生物实验室。

1.2 仪器与设备

KQ-250B型超声波清洗机，来自昆山市超声仪器有限公司；HH-2型恒温水浴锅，来自金坛市城东新瑞仪器厂；UV-2000型紫外可见分光光度计，来自上海分析仪器总厂。

1.3 单因素试验

1.3.1 超声提取时间的确定

在5个磨口锥形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g与20mL质量分数为70%的甲醇溶液；摇匀置于水温50℃的超声波清洗机中，提取时间依次为20 min、40 min、60 min、80 min、100 min。

1.3.2 料液比的确定

在5个磨口锥形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g后，依次加入不同质量分数70%的甲醇溶液，使其料液比依次为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，摇匀置于超声波清洗机中。

1.3.3 甲醇浓度的确定

在5个磨口锥形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g与25mL甲醇溶液，溶液浓度依次为50%、60%、70%、80%、90%，摇匀置于超声波清洗机中。

1.3.4 多糖提取率测定

参照朱亚伟[6]等对多糖测定的方法，绘制多糖标准曲线，并计算多糖提取率。提取率公式。

式中：C——比色液中多糖含量；V——提取液体积。

1.4 正交设计试验

依据单因素试验筛选出的最优条件，使用Box Behnken模式设计3因素3水平（表1）的试验。

表1 因素水平表Tab.1 hetable of factorslevel

图1 多糖标准曲线Tab.1 Thetable of factors level

2 试验结果讨论与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 料液比的确定

如图2，在其他条件均一致时，提取率随料液比的增加而提高，当料液比≥1∶40时，提取率呈现稳态，故1∶40为提取刺五加多糖所需最佳料液比。

图2 料液比的筛选Fig.2 The selection of material-liquid ratio

2.1.2 甲醇浓度的确定

如图3，在其他条件均一致时，多糖提取率随着甲醇浓度的增加而提高，甲醇浓度80%时提取率达到最高；而当甲醇浓度高于80%时提取率降低。故甲醇浓度80%为提取刺五加多糖所需最佳浓度。

图3 甲醇浓度的筛选Fig.3 The selection of methanol concentration

2.1.3 超声提取时间的确定

如图4，在其他条件均一致时，超声时间<60 min时多糖提取率随着时间的增加而提高；当超声提取时间为60 min时，刺五加多糖的提取率最高；超声时间>60 min提取率越来越低，原因是超声时间过长造成多糖物质分解，故超声时间60 min为提取刺五加多糖最佳提取时间。

图4 提取时间的筛选Fig.4 The selection of extraction time

2.2 正交设计试验

设计9种方案，试验结果见表2。

表2 正交设计结果Tab.2 The results of orthogonal design

由表2分析得：超声时间是刺五加多糖的提取率的主要影响因素。除此之外，对刺五加多糖的提取率影响大小依次是甲醇浓度和料液比。根据各因素、各水平对应各指标结果的平均值大小确定各因素水平，确定最优方案为A3B2C1。进行验证试验，此时得到的提取率为16.37%，与正交试验结果得到的数据误差小于1%，因此，正交试验结果可信。