種木香多糖提取方法的比較

張靜　張杰　郭冬琴　丁博

摘要：【目的】比較回流提取法、熱水浸提法和超聲波輔助提取法對(duì)木香多糖提取效果的影響，為木香多糖的開發(fā)利用提供參考依據(jù)?！痉椒ā恳阅鞠愀鶠樵?，通過正交試驗(yàn)考察料液比、提取時(shí)間、提取溫度和提取次數(shù)對(duì)多糖提取量的影響，采用蒽酮—硫酸法測(cè)定木香多糖含量，并對(duì)回流提取、熱水浸提和超聲波輔助提取3種提取方法的最佳提取條件和提取量進(jìn)行比較?！窘Y(jié)果】回流提取法的優(yōu)化條件：在料液比1∶40、85 ℃水浴條件下提取3次，每次提取2.5 h，多糖提取量11.445 mg/g，以提取次數(shù)和料液比對(duì)木香多糖提取量的影響顯著（P<0.05，下同）；熱水浸提法的優(yōu)化條件為：在料液比1∶120、85 ℃水浴條件下提取2次，每次提取2.0 h，多糖提取量為10.804 mg/g，以提取溫度和提取時(shí)間對(duì)木香多糖提取量的影響顯著；超聲波輔助提取法的優(yōu)化條件：在料液比1∶10、50 ℃超聲波輔助（超聲功率300 W，工作頻率40 kHz）條件下提取2次，每次提取2.5 h，多糖提取量為10.718 mg/g，以提取時(shí)間和提取溫度對(duì)木香多糖提取量的影響顯著。【結(jié)論】3種提取方法對(duì)木香多糖提取量有明顯影響，綜合考慮，回流提取法成本較低、操作簡便，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，而超聲波輔助提取法能耗低、提取效率較高，可作為實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究的首選方法。

關(guān)鍵詞： 木香；多糖；正交試驗(yàn)；回流提??；熱水浸提；超聲波輔助提取

中圖分類號(hào)： R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2016）05-0700-05

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to investigate effects of reflux extraction method， hot-water extraction method and ultrasonic-assisted extraction method on yield of polysaccharides of Aucklandia lappa Decne.， in order to provide reference for development and utilization of polysaccharides from A. lappa. 【Method】With A. lappa root as raw materials， the effects of material-liquor ratio， extraction time， extraction temperature and extraction times on yield of polysaccharide was investigated by orthogonal test. The anthrone-sulfuric acid method was used to determine polysaccharide content of A. lappa， the extraction conditions of reflux extraction method， hot-water extraction method and ultrasonic-assisted extraction method were optimized， and the polysaccharides yields of these three extraction methods were compared. 【Result】The optimum conditions of reflux extraction were as follows： material-liquor ratio of 1∶40， the extraction time of 2.5 h， and extraction temperature of 85 ℃， extracting 3 times. Under these conditions， the yield of polysaccharides was 11.445 mg/g， and the extraction time and material-liquor ratio had significant effects on yield of polysaccharide（P<0.05，the same below）. The optimum conditions of hot-water extraction were as follows： material-liquor ratio of 1： 120， the extraction time of 2.0 h， extraction temperature of 85 ℃， extracting 2 times. Under these conditions， the yield of polysaccharides was 10.804 mg/g， the extraction temperature and times had significant effects on the yield of polysaccharides. The optimum conditions of ultrasonic-assisted extraction， the material-liquor ratio of 1∶10， extraction time of 2.5 h， extraction temperature of 50 ℃， extracting 2 times. Under those conditions， the yield of polysaccharides was 10.718 mg/g， and the extraction time and extraction temperature had significant effects on yield of polysaccharides. 【Conclusion】Three kinds of extraction methods have significant effects on yield of polysaccharides from A. lappa. Based on comprehensive consideration， the reflux extraction method is low-cost， and easy to operate and suitable for commercial process， and the ultrasonic-assisted extraction method is low-consumption and high-efficiency， and one of most suitable methods for scientific research in laboratory.

Key words： Aucklandia lappa Decne.； polysaccharides； orthogonal experiment； reflux extraction； hot-water extraction； ultrasonic-assisted extraction

0 引言

【研究意義】木香為菊科風(fēng)毛菊屬植物木香（Aucklandia lappa Decne.）的干燥根，具有行氣止痛、健脾消食的功效（國家藥典委員會(huì)，2015），臨床上常用于治療腫瘤、消化道及炎癥性疾病等（Robinson et al.，2008；魏華等，2012；Pandey，2012）。目前已從木香根中分離出倍半萜、倍半萜內(nèi)酯、甾體、糖類等活性成分（魏華等，2012；錢偉等，2012），其中多糖具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫力、抗氧化、降血糖等生物活性（安曉娟等，2012；王琳等，2014；付志英等，2015）。木香多糖能競爭性地抑制小腸α-葡萄糖苷酶的活性，延緩淀粉類成分分解為葡萄糖的時(shí)間，從而減緩腸道內(nèi)葡萄糖的吸收，降低餐后高血糖（金清，2012）?？梢姡鞠愣嗵窃谑称分圃鞓I(yè)中，尤其是糖尿病人的食品研究中具有一定的應(yīng)用潛力。因此，如何有效提取木香根中的多糖，對(duì)開發(fā)利用木香具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，對(duì)木香有效成分提取的研究較多，主要集中在木香烴內(nèi)酯、去氫木香內(nèi)酯、揮發(fā)油等方面，如劉俊紅等（2009）用水和乙醇回流提取木香中木香烴內(nèi)酯及去氫木香內(nèi)酯，結(jié)果表明，醇提取物中木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的含量遠(yuǎn)高于水提取物；以乙醇為溶媒，兩成分含量變化??；邱凱鋒等（2012）采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選木香揮發(fā)油的提取工藝條件，得到最佳提取工藝為：木香粗顆粒，加水9倍量，浸泡1 h，提取8 h；周廣濤等（2013）通過正交試驗(yàn)優(yōu)選木香中去氫木香內(nèi)酯和木香烴內(nèi)酯提取工藝，結(jié)果表明，采用乙醇溫浸法，加6倍量90%乙醇于40 ℃提取2次，每次2 h，得到木香烴內(nèi)酯提取率92.3%，去氫木香內(nèi)酯提取率94.1%。而關(guān)于木香多糖提取工藝的研究較少，僅馮婧等（2012）采用水提醇沉法提取木香中多糖成分，得到最佳工藝條件為：固液比1∶18、提取時(shí)間2 h、提取溫度80 ℃、生藥濃度1.0 g/mL、乙醇體積分?jǐn)?shù)80%、提取2次；丁耀光等（2014）通過超聲波提取法提取藏木香多糖，采用苯酚—硫酸比色法測(cè)定其含量，結(jié)果顯示，甘南高原藏木香中多糖含量為0.4351 g/kg?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】至今，針對(duì)木香多糖提取方法進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比的研究鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以木香根為原料，以料液比、提取時(shí)間、提取溫度、提取次數(shù)為考察因素，比較回流提取法、熱水浸提法和超聲波輔助提取法的優(yōu)劣，并確定各方法的最佳提取工藝，以期為木香資源的深加工和木香多糖應(yīng)用于食品、保健品方面提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

木香藥材購自重慶市萬州區(qū)三峽藥材物流中心，產(chǎn)地為重慶市開縣，經(jīng)重慶三峽學(xué)院周濃副教授鑒定為菊科植物木香（Aucklandia lappa）的干燥根。D-無水葡萄糖對(duì)照品（批號(hào)：110833-201205）購自中國食品藥品檢定研究院；石油醚（60～90 ℃）、蒽酮、濃硫酸、氯仿、無水乙醇、正丁醇均為國產(chǎn)分析純，購自成都市科隆化學(xué)品有限公司；試驗(yàn)用水為雙蒸水。主要儀器設(shè)備：UV-2450型紫外可見分光光度計(jì)（日本島津公司）、SB-5200DTN型超聲波清洗機(jī)（300 W、40 kHz，寧波新芝生物科技股份有限公司）、HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）、CP225D型分析天平（德國Sartorius公司）。

1. 2 木香多糖提取工藝流程

木香飲片烘干粉碎→過40目篩→石油醚加熱回流脫脂（郭春喜和高宇瓊，2014）→按一定比例加入雙蒸水→不同提取方法→過濾→減壓濃縮→80%乙醇沉淀過夜（4 ℃冰箱靜置24 h）（馮婧等，2012）→離心沉淀、過濾、溶解→Savage法除去游離蛋白（林士惠等，2014）→離心沉淀、過濾、濃縮→80%乙醇沉淀過夜（4 ℃冰箱靜置24 h）→過濾、沉淀加雙蒸水溶解并定容→UV檢測(cè)→計(jì)算提取量。

1. 3 木香多糖含量測(cè)定

采用蒽酮—硫酸法測(cè)定木香多糖含量（周濃等，2014）。計(jì)算公式：多糖提取量（mg/g）=多糖質(zhì)量濃度（g/mL）×溶液體積（mL）×稀釋倍數(shù)。

1. 4 3種木香多糖提取方法的工藝條件優(yōu)化

參照馮婧等（2012）、周濃等（2014）的方法，均選擇料液比、提取時(shí)間、提取溫度、提取次數(shù)4個(gè)影響因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，以木香多糖提取量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化回流提取法、熱水浸提法和超聲波輔助提取法的工藝條件。3種方法的正交試驗(yàn)因素與水平分別見表1～表3。

1. 5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 18.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 回流提取法提取木香多糖工藝條件的優(yōu)化

由極差R分析結(jié)果（表4）可知，各因素對(duì)木香多糖提取量的影響程度依次為：D>A>B>C，即提取次數(shù)>料液比>提取時(shí)間>提取溫度。優(yōu)化的回流提取法工藝條件為A2B3C2D3，即在料液比1∶40、85 ℃水浴條件下提取3次，每次提取2.5 h。由方差分析結(jié)果（表5）可知，提取次數(shù)和料液比對(duì)木香多糖提取量的影響達(dá)顯著水平（P<0.05，下同），而提取時(shí)間和提取溫度對(duì)木香多糖提取量的影響較小，其差異均未達(dá)顯著水平（P>0.05，下同）。

2. 2 熱水浸提法提取木香多糖工藝條件的優(yōu)化

由極差R分析結(jié)果（表6）可知，各因素對(duì)木香多糖提取量的影響程度依次為：C>B>A>D，即提取溫度>提取時(shí)間>料液比>提取次數(shù)。優(yōu)化的熱水浸提法工藝條件為A3B2C2D2，即在料液比1∶120、85 ℃水浴條件下提取2次，每次提取2.0 h。由方差分析結(jié)果（表7）得知，提取溫度和提取時(shí)間對(duì)木香多糖提取量有顯著影響，而料液比和提取次數(shù)對(duì)木香多糖提取量的影響較小，其差異均未達(dá)顯著水平。

2. 3 超聲波輔助提取法提取木香多糖工藝條件的優(yōu)化

由極差R分析結(jié)果（表8）可知，各因素對(duì)木香多糖提取量的影響程度依次為：B>C>D>A，即提取時(shí)間>提取溫度>提取次數(shù)>料液比。優(yōu)化的超聲波輔助提取法工藝條件為A1B3C2D2，即在料液比1∶10、50 ℃超聲波輔助（超聲功率300 W，工作頻率40 kHz）條件下提取2次，每次提取2.5 h。由方差分析結(jié)果（表9）可知，提取時(shí)間和提取溫度對(duì)木香多糖提取量的影響達(dá)顯著水平，而提取次數(shù)對(duì)木香多糖提取量的影響較小、料液比的影響最小，其差異均未達(dá)顯著水平。

2. 4 最佳工藝條件的驗(yàn)證

為驗(yàn)證回流提取法、熱水浸提法和超聲波輔助提取法3種提取方法的工藝組合是否最佳，分別進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果（表10）表明，在各自最佳組合工藝條件下，木香多糖的平均提取量分別為11.445、10.804和10.718 mg/g，RSD≤2.07%，均高于各自正交試驗(yàn)中的任何一組，說明3種方法的提取工藝穩(wěn)定可靠。其中，以回流提取法的多糖提取量最高，顯著高于熱水浸提超聲波輔助提取法得到的多糖提取量，但后兩種提取法的多糖提取量間無顯著差異。

3 討論

木香是一種資源豐富的藥食兩用中藥，是開發(fā)功能性食品的良好原料，對(duì)其活性成分木香多糖的分離提純及生物活性進(jìn)行深入探討，開發(fā)精制、深加工轉(zhuǎn)化產(chǎn)品是其未來的發(fā)展方向（周濃和楊勤，2015）。目前，植物多糖的提取方法有水提醇沉法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超高壓提取法、熱水浸提法、酸提法、堿提法等（王獻(xiàn)友等，2012）。本研究通過對(duì)比回流提取法、熱水浸提法和超聲波輔助提取法3種提取方法對(duì)木香多糖提取效果的影響，結(jié)果表明，回流提取法所得木香多糖提取量較高（11.445 mg/g），但提取時(shí)間較長（7.5 h）、能耗較高；熱水浸提法所得木香多糖提取量適中（10.804 mg/g），提取時(shí)間相對(duì)較短（4.0 h），但提取溶劑（蒸餾水）消耗量較大（料液比1∶120），對(duì)木香多糖的濃縮、分離等環(huán)節(jié)造成一定困難，同時(shí)能耗較大；超聲波輔助提取法所得木香多糖提取量相對(duì)略低（10.718 mg/g），但能耗低、提取溶劑消耗量較少（料液比1∶10），提取時(shí)間適中（5.0 h）。綜上所述，3種不同提取方法的提取工藝均穩(wěn)定可靠，具有較高的可行性，其提取工藝各具優(yōu)勢(shì)，在今后的研究和生產(chǎn)中可根據(jù)具體條件選擇適宜的提取方法和工藝條件。

影響木香多糖提取效果的因素較多，本研究選取料液比、提取時(shí)間、提取溫度和提取次數(shù)為影響因素，通過正交試驗(yàn)考察這4個(gè)因素對(duì)木香多糖提取量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)料液比、提取時(shí)間、提取溫度和提取次數(shù)對(duì)3種提取方法的木香多糖提取效果均有不同程度的影響，極差分析結(jié)果表明，提取次數(shù)和料液比是影響回流提取法提取木香多糖效率的最關(guān)鍵因素，而提取時(shí)間和提取溫度是影響熱水浸提法和超聲波輔助提取法提取木香多糖效率的最關(guān)鍵因素。這與林士惠等（2014）采用超聲波輔助提取法對(duì)香蕉葉多糖進(jìn)行提取、周濃等（2014）比較滇重樓多糖不同提取方法的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

3種提取方法對(duì)木香多糖提取量有明顯影響，綜合考慮，回流提取法成本較低、操作簡便，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；超聲波輔助提取法具有能耗低、提取效率較高等優(yōu)點(diǎn)，適合于木香多糖含量測(cè)定的樣品前處理方法，可作為實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究的首選方法。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）