超聲波輔助半仿生法提取地桃花多糖

藍(lán)峻峰++賴紅芳

摘要：研究超聲波法輔助半仿生法提取地桃花（Urena lobata L.）中多糖的最佳工藝。采用半仿生提取，在超聲波協(xié)同作用的基礎(chǔ)上，以正交試驗(yàn)法，考察超聲功率、超聲時(shí)間、超聲溫度、料液比4個(gè)因素對(duì)多糖提取率的影響。結(jié)果表明，超聲波輔助半仿生法提取地桃花多糖的優(yōu)化工藝條件為超聲功率60 W、提取時(shí)間50 min

中圖分類號(hào)：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）02-0401-03

Semi-bionic Extraction of Polysaccharide from Urena lobata L.

LAN Jun-feng1，LAI Hong-fang2

（1. Department of Chemistry and Life Science， Liuzhou Teachers College， Liuzhou 545004， Guangxi， China；

2.Department of Chemistry and Life Science， Hechi University， Yizhou 546300， Guangxi， China）

Abstract： The optimal extraction technology of polysaccharide from Urena lobata L. by ultrasound-assisted semi-bionic extraction was studied. Ultrasound-assisted semi-bionic extraction process was investigated by orthogonal test method. The optimal extraction conditions were as follows： ultrasonic power 60 W， ultrasonic time about 50 min， ultrasonic temperature 75 ℃， solid to liquid ratio 1∶30（m∶V，g∶mL）. Under the optimal conditions polysaccharide extraction rate is 12.86% and recovery is 95.3%. It is reliable to extracting polysaccharide from Urena lobata L. by ultrasound-assisted semi-bionic extraction.

Key words： Urena lobata L.； polysaccharide； ultrasound-assisted； Semi-bionic

地桃花為錦葵科植物肖梵天花（Urena lobata L.）的干燥地上部分[1]，又名肖梵天花、野棉花、狗腳跡、大梅花樹、刺頭婆、癡頭婆、天下捶、小朝陽、假桃花等，主產(chǎn)于廣西、福建、云南、四川及貴州等地，具有祛風(fēng)利濕，活血消腫、清熱解毒的功效，我國中醫(yī)用于祛風(fēng)活血、清熱利濕、解毒消腫[2]等。地桃花作為廣西民族藥有較廣泛的應(yīng)用，是特色中成藥花紅片的主要成分之一。目前，對(duì)地桃花的研究主要集中在化學(xué)成分方面，相關(guān)研究表明地桃花中主要含有黃酮及其苷類、香豆素類、雙苯吡酮類、甾醇類、有機(jī)酸酯類、長鏈烷烴等化合物，以及蛋白質(zhì)、糖、維生素等營養(yǎng)成分[3-6]，而關(guān)于地桃花多糖的提取研究未見報(bào)道。

半仿生法模仿人體給藥過程的消化道環(huán)境對(duì)植物成分進(jìn)行提取，具有綠色環(huán)保、安全高效、不破壞有效成分的活性等優(yōu)點(diǎn)[7]。超聲波技術(shù)具有快速且效率高、安全、節(jié)能等特點(diǎn)[8]。本研究嘗試綜合超聲波和半仿生法提取的優(yōu)勢，利用超聲波輔助，將地桃花植物依次在pH 2.0、7.5、8.3的3種溶液中進(jìn)行半仿生提取地桃花多糖，并對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期最大限度地提高地桃花多糖的提取率，降低提取成本，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 地桃花 購于廣西宜州市中藥市場，經(jīng)河池學(xué)院鄧晰朝副教授鑒定為錦葵科植物肖梵天花的干燥地上部分。

1.1.2 儀器 AE240S型分析天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]；UV-2102PCS型紫外分光光度計(jì)（尤尼科儀器有限公司）；KQ2200 DB型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；微型植物粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）。

1.1.3 試劑 葡萄糖對(duì)照品（天津市化學(xué)試劑三廠，AR），濃硫酸、苯酚、乙醇、磷酸氫二鈉、檸檬酸均為分析純，去離子水（自制）。

1.2 方法

1.2.1 樣品的預(yù)處理 將市售地桃花塊狀物用微型植物粉碎機(jī)粉碎，過40目篩，用無水乙醇浸泡兩次脫脂，所得殘?jiān)煤娓上渲?0 ℃烘干，烘干的殘?jiān)糜诙嗵堑奶崛　?/p>

1.2.2 提取工藝流程 用檸檬酸、磷酸氫二鈉配制成pH 2.0、7.5、8.3的3種溶液，備用。準(zhǔn)確稱取10 g地桃花粉末，在一定料液比、提取溫度、提取時(shí)間、超聲功率的條件下，分別在3種不同酸堿度的水溶液中進(jìn)行提取，抽濾，合并濾液，轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，定容。取0.5 mL上述溶液于50 mL容量瓶中，定容，待測。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確稱取105 ℃干燥至恒重?zé)o水葡萄糖0.1 g，置于100 mL容量瓶中溶解定容，配制成1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別吸取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL濃度為1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL容量瓶中，以去離子水稀釋定容。各取2.0 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液于25 mL具塞比色管，分別加入1.0 mL 5%苯酚，搖勻后垂直加5.0 mL濃硫酸，30 ℃水浴下靜置保溫30 min后，以去離子水為空白，在490 nm處測吸光度A [9]。以葡萄糖含量C（μg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為A=0.029 0C-0.148 4，相關(guān)系數(shù)r=0.999 0。

1.2.4 換算因子的測定 準(zhǔn)確稱取5 g地桃花，按“1.2.2”方法提取，經(jīng)減壓抽濾收集濾液并合并濾液，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約50 mL，加入4倍體積的95%的乙醇，靜置24 h，多糖沉淀，蒸發(fā)，烘干，得到成品粗多糖。準(zhǔn)確稱取地桃花粗多糖 100 mg于200 mL容量瓶中，加少量去離子水溶解并稀釋至刻度，搖勻。精確吸取配制好的多糖溶液2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL于25 mL容量瓶中，定容后從中分別吸取2 mL于比色管中，再加入1 mL新配制的5%苯酚和5 mL濃硫酸，振蕩，于30 ℃水浴中保溫放置30 min后按上述“1.2.3”的方法測量其吸光度。按下式計(jì)算換算因子f：

f=m/（C×D）

式中，m為稱取地桃花多糖的質(zhì)量；C為地桃花多糖中葡萄糖的濃度；D為地桃花多糖的稀釋倍數(shù)。

測得f=2.585。

1.2.5 多糖含量的測定 精確吸取2.0 mL樣品待測溶液，置于25 mL 比色管中，加1.0 mL 5%苯酚，搖勻后垂直加5.0 mL濃硫酸，30 ℃水浴下靜置30 min后測量其吸光度。以去離子水作空白對(duì)照，在490 nm處測吸光度。用回歸方程計(jì)算多糖質(zhì)量，按下式計(jì)算多糖提取率：

式中，C為地桃花多糖溶液中葡萄糖的濃度；D為地桃花多糖溶液的稀釋倍數(shù)；f為換算因子；M為地桃花樣品的質(zhì)量。

1.2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇超聲功率、提取時(shí)間、提取溫度、料液比作為主要影響因素，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.7 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析，得出最佳提取工藝條件，用最佳工藝條件進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。另取地桃花藥粉3份，以蒸餾法代替半仿生法進(jìn)行超聲試驗(yàn)，計(jì)算超聲提取率。比較兩者平均提取率。

1.2.8 回收試驗(yàn) 取已知多糖含量的樣品溶液（3份），分別加入不同含量的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.2.3”中的方法測定吸光度，計(jì)算回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2的正交試驗(yàn)極差結(jié)果分析，可以得出在考察的因素水平范圍內(nèi)，影響地桃花多糖提取率因素的主次順序依次為提取溫度、提取時(shí)間、料液比、超聲功率，最佳組合為A1B3C3D1，即料液比為1∶30，提取時(shí)間為50 min，提取溫度為75 ℃，超聲功率為60 W。將正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析， 結(jié)果表明，提取溫度對(duì)地桃花多糖提取率的影響顯著，其他因素的影響都不顯著，各因素影響的主次關(guān)系與極差分析相同。

2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

在超聲功率60 W，提取時(shí)間50 min，提取溫度75 ℃，料液比1∶30條件下試驗(yàn)3次，地桃花多糖提取率分別為12.89%、12.84%、12.86%，平均提取率為12.86%，RSD為0.13% ；先蒸餾再用超聲波提取地桃花多糖提取率分別為8.10%、8.15%和8.07%，平均值為8.11%，RSD為0.37%。表明前者提取率明顯高于后者，說明超聲波輔助半仿生提取地桃花多糖是可行的一種方法。

2.3 回收試驗(yàn)結(jié)果

回收試驗(yàn)結(jié)果表明（表3），地桃花多糖平均回收率高，說明地桃花多糖測定方法可行、有效。

3 結(jié)論

研究超聲波輔助半仿生法提取地桃花多糖的提取工藝，結(jié)果表明，最佳工藝條件為超聲功率60 W、提取時(shí)間50 min、提取溫度75 ℃、料液比1∶30。在此條件下多糖提取率為12.86%，明顯優(yōu)于先蒸餾再用超聲波提取的效果。

半仿生提取法模仿了口服藥物在人體胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，采用選定pH的酸性水及堿性水依次連續(xù)提取，能有效地提取含指標(biāo)成分高的多糖物質(zhì)；超聲波可以有效地破壞植物細(xì)胞被膜，將有效成分更好地釋放，降低了提取條件，提高提取率，將超聲波輔助和半仿生提取結(jié)合起來對(duì)植物多糖進(jìn)行提取，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保、提取溫度低、提取率高、耗時(shí)短，降低了提取成本，具有工業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)一步開發(fā)前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生廳.廣西中藥材標(biāo)準(zhǔn)[M].南寧：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

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[8] 賴紅芳，黃秀香，韋瑞松.超聲波法優(yōu)化一點(diǎn)紅多糖提取工藝[J].食品科技，2012（1）：182-185.

[9] 趙建國，曲偉紅，呂 璐，等.超聲波輔助法提取芡實(shí)多糖的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（18）：10770-10771.

1.2.4 換算因子的測定 準(zhǔn)確稱取5 g地桃花，按“1.2.2”方法提取，經(jīng)減壓抽濾收集濾液并合并濾液，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約50 mL，加入4倍體積的95%的乙醇，靜置24 h，多糖沉淀，蒸發(fā)，烘干，得到成品粗多糖。準(zhǔn)確稱取地桃花粗多糖 100 mg于200 mL容量瓶中，加少量去離子水溶解并稀釋至刻度，搖勻。精確吸取配制好的多糖溶液2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL于25 mL容量瓶中，定容后從中分別吸取2 mL于比色管中，再加入1 mL新配制的5%苯酚和5 mL濃硫酸，振蕩，于30 ℃水浴中保溫放置30 min后按上述“1.2.3”的方法測量其吸光度。按下式計(jì)算換算因子f：

f=m/（C×D）

式中，m為稱取地桃花多糖的質(zhì)量；C為地桃花多糖中葡萄糖的濃度；D為地桃花多糖的稀釋倍數(shù)。

測得f=2.585。

1.2.5 多糖含量的測定 精確吸取2.0 mL樣品待測溶液，置于25 mL 比色管中，加1.0 mL 5%苯酚，搖勻后垂直加5.0 mL濃硫酸，30 ℃水浴下靜置30 min后測量其吸光度。以去離子水作空白對(duì)照，在490 nm處測吸光度。用回歸方程計(jì)算多糖質(zhì)量，按下式計(jì)算多糖提取率：

式中，C為地桃花多糖溶液中葡萄糖的濃度；D為地桃花多糖溶液的稀釋倍數(shù)；f為換算因子；M為地桃花樣品的質(zhì)量。

1.2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇超聲功率、提取時(shí)間、提取溫度、料液比作為主要影響因素，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.7 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析，得出最佳提取工藝條件，用最佳工藝條件進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。另取地桃花藥粉3份，以蒸餾法代替半仿生法進(jìn)行超聲試驗(yàn)，計(jì)算超聲提取率。比較兩者平均提取率。

1.2.8 回收試驗(yàn) 取已知多糖含量的樣品溶液（3份），分別加入不同含量的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.2.3”中的方法測定吸光度，計(jì)算回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2的正交試驗(yàn)極差結(jié)果分析，可以得出在考察的因素水平范圍內(nèi)，影響地桃花多糖提取率因素的主次順序依次為提取溫度、提取時(shí)間、料液比、超聲功率，最佳組合為A1B3C3D1，即料液比為1∶30，提取時(shí)間為50 min，提取溫度為75 ℃，超聲功率為60 W。將正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析， 結(jié)果表明，提取溫度對(duì)地桃花多糖提取率的影響顯著，其他因素的影響都不顯著，各因素影響的主次關(guān)系與極差分析相同。

2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

在超聲功率60 W，提取時(shí)間50 min，提取溫度75 ℃，料液比1∶30條件下試驗(yàn)3次，地桃花多糖提取率分別為12.89%、12.84%、12.86%，平均提取率為12.86%，RSD為0.13% ；先蒸餾再用超聲波提取地桃花多糖提取率分別為8.10%、8.15%和8.07%，平均值為8.11%，RSD為0.37%。表明前者提取率明顯高于后者，說明超聲波輔助半仿生提取地桃花多糖是可行的一種方法。

2.3 回收試驗(yàn)結(jié)果

回收試驗(yàn)結(jié)果表明（表3），地桃花多糖平均回收率高，說明地桃花多糖測定方法可行、有效。

3 結(jié)論

研究超聲波輔助半仿生法提取地桃花多糖的提取工藝，結(jié)果表明，最佳工藝條件為超聲功率60 W、提取時(shí)間50 min、提取溫度75 ℃、料液比1∶30。在此條件下多糖提取率為12.86%，明顯優(yōu)于先蒸餾再用超聲波提取的效果。

半仿生提取法模仿了口服藥物在人體胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，采用選定pH的酸性水及堿性水依次連續(xù)提取，能有效地提取含指標(biāo)成分高的多糖物質(zhì)；超聲波可以有效地破壞植物細(xì)胞被膜，將有效成分更好地釋放，降低了提取條件，提高提取率，將超聲波輔助和半仿生提取結(jié)合起來對(duì)植物多糖進(jìn)行提取，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保、提取溫度低、提取率高、耗時(shí)短，降低了提取成本，具有工業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)一步開發(fā)前景。

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[1] 廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生廳.廣西中藥材標(biāo)準(zhǔn)[M].南寧：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

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[4] 賈 陸，敬林林，周勝安，等.地桃花化學(xué)成分研究（Ⅰ）黃酮類化學(xué)成分[J]. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2009（9）：662-665，704.

[5] 賈 陸，郭海波，敬林林，等. 地桃花化學(xué)成分研究（Ⅱ）酚酸類等化學(xué)成分[J]. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2009（10）：746-749.

[6] 賈 陸，畢躍峰，敬林林，等. 地桃花化學(xué)成分研究[J]. 中國藥學(xué)雜志，2010（14）：1054-1056.

[7] 賴紅芳，韋瑞松，黃秀香.金櫻根總黃酮提取工藝優(yōu)選[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2012，18（3）：13-15.

[8] 賴紅芳，黃秀香，韋瑞松.超聲波法優(yōu)化一點(diǎn)紅多糖提取工藝[J].食品科技，2012（1）：182-185.

[9] 趙建國，曲偉紅，呂 璐，等.超聲波輔助法提取芡實(shí)多糖的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（18）：10770-10771.

1.2.4 換算因子的測定 準(zhǔn)確稱取5 g地桃花，按“1.2.2”方法提取，經(jīng)減壓抽濾收集濾液并合并濾液，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約50 mL，加入4倍體積的95%的乙醇，靜置24 h，多糖沉淀，蒸發(fā)，烘干，得到成品粗多糖。準(zhǔn)確稱取地桃花粗多糖 100 mg于200 mL容量瓶中，加少量去離子水溶解并稀釋至刻度，搖勻。精確吸取配制好的多糖溶液2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL于25 mL容量瓶中，定容后從中分別吸取2 mL于比色管中，再加入1 mL新配制的5%苯酚和5 mL濃硫酸，振蕩，于30 ℃水浴中保溫放置30 min后按上述“1.2.3”的方法測量其吸光度。按下式計(jì)算換算因子f：

f=m/（C×D）

式中，m為稱取地桃花多糖的質(zhì)量；C為地桃花多糖中葡萄糖的濃度；D為地桃花多糖的稀釋倍數(shù)。

測得f=2.585。

1.2.5 多糖含量的測定 精確吸取2.0 mL樣品待測溶液，置于25 mL 比色管中，加1.0 mL 5%苯酚，搖勻后垂直加5.0 mL濃硫酸，30 ℃水浴下靜置30 min后測量其吸光度。以去離子水作空白對(duì)照，在490 nm處測吸光度。用回歸方程計(jì)算多糖質(zhì)量，按下式計(jì)算多糖提取率：

式中，C為地桃花多糖溶液中葡萄糖的濃度；D為地桃花多糖溶液的稀釋倍數(shù)；f為換算因子；M為地桃花樣品的質(zhì)量。

1.2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇超聲功率、提取時(shí)間、提取溫度、料液比作為主要影響因素，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.7 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析，得出最佳提取工藝條件，用最佳工藝條件進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。另取地桃花藥粉3份，以蒸餾法代替半仿生法進(jìn)行超聲試驗(yàn)，計(jì)算超聲提取率。比較兩者平均提取率。

1.2.8 回收試驗(yàn) 取已知多糖含量的樣品溶液（3份），分別加入不同含量的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.2.3”中的方法測定吸光度，計(jì)算回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2的正交試驗(yàn)極差結(jié)果分析，可以得出在考察的因素水平范圍內(nèi)，影響地桃花多糖提取率因素的主次順序依次為提取溫度、提取時(shí)間、料液比、超聲功率，最佳組合為A1B3C3D1，即料液比為1∶30，提取時(shí)間為50 min，提取溫度為75 ℃，超聲功率為60 W。將正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析， 結(jié)果表明，提取溫度對(duì)地桃花多糖提取率的影響顯著，其他因素的影響都不顯著，各因素影響的主次關(guān)系與極差分析相同。

2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

在超聲功率60 W，提取時(shí)間50 min，提取溫度75 ℃，料液比1∶30條件下試驗(yàn)3次，地桃花多糖提取率分別為12.89%、12.84%、12.86%，平均提取率為12.86%，RSD為0.13% ；先蒸餾再用超聲波提取地桃花多糖提取率分別為8.10%、8.15%和8.07%，平均值為8.11%，RSD為0.37%。表明前者提取率明顯高于后者，說明超聲波輔助半仿生提取地桃花多糖是可行的一種方法。

2.3 回收試驗(yàn)結(jié)果

回收試驗(yàn)結(jié)果表明（表3），地桃花多糖平均回收率高，說明地桃花多糖測定方法可行、有效。

3 結(jié)論

研究超聲波輔助半仿生法提取地桃花多糖的提取工藝，結(jié)果表明，最佳工藝條件為超聲功率60 W、提取時(shí)間50 min、提取溫度75 ℃、料液比1∶30。在此條件下多糖提取率為12.86%，明顯優(yōu)于先蒸餾再用超聲波提取的效果。

半仿生提取法模仿了口服藥物在人體胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，采用選定pH的酸性水及堿性水依次連續(xù)提取，能有效地提取含指標(biāo)成分高的多糖物質(zhì)；超聲波可以有效地破壞植物細(xì)胞被膜，將有效成分更好地釋放，降低了提取條件，提高提取率，將超聲波輔助和半仿生提取結(jié)合起來對(duì)植物多糖進(jìn)行提取，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保、提取溫度低、提取率高、耗時(shí)短，降低了提取成本，具有工業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)一步開發(fā)前景。

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