稀堿法提取美洲大蠊多糖工藝條件的研究

李曉慶，許 龍，陳光道，欒 雪，高 敏，羅志文

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007)

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稀堿法提取美洲大蠊多糖工藝條件的研究

李曉慶，許 龍*，陳光道，欒 雪，高 敏，羅志文

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007)

摘要[目的]確定美洲大蠊多糖提取的稀堿液濃度、提取時(shí)間及提取溫度等參數(shù)。[方法]采用梯度濃度稀堿液及不同條件進(jìn)行美洲大蠊多糖的提取試驗(yàn)，以稀堿液濃度、提取溫度及提取時(shí)間作為單因素因子，并進(jìn)行了正交試驗(yàn)；采用苯酚-硫酸分光法測(cè)定試驗(yàn)樣品中的多糖含量，將葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行對(duì)照，比較不同提取條件所得到多糖的含量。[結(jié)果]各因素對(duì)美洲大蠊多糖提取含量的影響主次順序?yàn)橄A液濃度、提取時(shí)間、提取溫度，美洲大蠊多糖的最優(yōu)提取條件為稀堿液濃度0.02 mol/L、提取溫度70 ℃、提取時(shí)間1.5 h。[結(jié)論]該研究為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有功能活性昆蟲(chóng)食品及藥物奠定了理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞美洲大蠊多糖；稀堿液提取法；提取條件；工藝優(yōu)化

美洲大蠊PeriplanetaAmericanaL.為蜚蠊目Blattaria蜚蠊科 Blattidae大蠊屬Periplaneta昆蟲(chóng)，俗稱(chēng)蟑螂，各地稱(chēng)呼不同，如茶婆子等[1]。我國(guó)歷代本草專(zhuān)著如《本草綱目》、《新修本草》中均有詳細(xì)記載，近代多部藥學(xué)專(zhuān)著和學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中也有記述[1-2]。從國(guó)內(nèi)美洲大蠊的研究文獻(xiàn)記載，研究重點(diǎn)主要集中在美洲大蠊的種群調(diào)查、分布、發(fā)生規(guī)律及防治；基因表達(dá)和致敏作用方面的研究；藥用價(jià)值開(kāi)發(fā)的研究[3-5]等。美洲大蠊在國(guó)內(nèi)外的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)有多年的發(fā)展歷史，但有關(guān)美洲大蠊的藥用資源開(kāi)發(fā)、功能性食品及相關(guān)藥用價(jià)值并未得到廣泛研究，受各方面條件因素的影響，美洲大蠊的藥理研究不夠深入，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分的了解尚不夠明確，且美洲大蠊的養(yǎng)殖技術(shù)和藥效作用機(jī)理未受到學(xué)術(shù)界的重視等。該試驗(yàn)通過(guò)采取稀堿液提取法對(duì)美洲大蠊進(jìn)行提取優(yōu)化試驗(yàn)，并采用苯酚-硫酸法檢測(cè)其多糖量，比較不同提取環(huán)境下的提取得率，擴(kuò)增了活性多糖的來(lái)源，為開(kāi)發(fā)具有功能活性昆蟲(chóng)食品及藥物奠定了理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)用原藥材美洲大蠊購(gòu)于河北省安國(guó)藥材市場(chǎng)，經(jīng)佳木斯大學(xué)羅志文副教授鑒定為美洲大蠊目蜚蠊科美洲大蠊Periplanetaamericana，藥材標(biāo)本現(xiàn)保存于佳木斯大學(xué)動(dòng)物學(xué)研究生實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

1.2樣品制備和預(yù)處理將原藥材經(jīng)40 ℃低溫干燥48 h后，粉碎至末狀，經(jīng)60目篩網(wǎng)過(guò)濾，試驗(yàn)前進(jìn)行干粉預(yù)處理，存放于低溫干燥箱內(nèi)備用。按原料∶石油醚=1∶3(W/V)加入石油醚原液，室溫條件下泡12 h后過(guò)濾，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮體積，回收石油醚。重復(fù)2次，除去脂溶性雜質(zhì)，采用50 ℃干燥后備用。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1美洲大蠊多糖的提取。采用電子天平稱(chēng)取經(jīng)預(yù)處理后的美洲大蠊粉末各5 g，按堿液濃度、提取溫度、提取時(shí)間等因素水平設(shè)計(jì)，水浴提取美洲大蠊多糖，重復(fù)1次，合并提取液，抽濾，并用1 mol/L鹽酸或1 mol/L NaOH將濾液pH調(diào)至7.0，濃縮，加入3倍量的95%乙醇，醇沉24 h，經(jīng)離心無(wú)水乙醇洗滌、脫水，低溫干燥得到美洲大蠊多糖。

1.3.2美洲大蠊多糖提取單因素試驗(yàn)。

1.3.2.1稀堿液濃度對(duì)多糖提取的影響。設(shè)置稀堿液濃度梯度0.01～0.06 mol/L，在固定提取溫度和提取時(shí)間條件下提取多糖。每組水平設(shè)計(jì)重復(fù)3次，取平均值做參考。

1.3.2.2提取溫度對(duì)多糖提取的影響。設(shè)置提取溫度梯度30～80 ℃，在固定稀堿液濃度和提取時(shí)間條件下提取多糖。每組水平設(shè)計(jì)重復(fù)3次，取平均值做參考。

1.3.2.3提取時(shí)間對(duì)多糖提取的影響。設(shè)置時(shí)間梯度0.5～3.0 h，在固定提取溫度和稀堿液濃度條件下提取多糖。每組水平設(shè)計(jì)重復(fù)3次，取平均值做參考。

1.3.3美洲大蠊多糖正交優(yōu)化試驗(yàn)。采用多糖提取量作為評(píng)分指標(biāo)，根據(jù)單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以稀堿液濃度(A)、提取溫度(B)、提取時(shí)間(C)3個(gè)因素3水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，采用L9(33)正交表(表1)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)化美洲大蠊的提取條件。

表1稀堿液法提取美洲大蠊多糖正交試驗(yàn)水平

Table 1Orthogonal test level for the extraction of polysaccharide fromP.americanaby dilute alkali extraction

水平LevelA(稀堿液濃度Dilutealkalisolutionconcentration∥mol/L)B(提取溫度Extractiontemperature∥℃)C(提取時(shí)間Extractiontime∥h)10.01600.520.02701.030.03801.5

2結(jié)果與分析

2.1美洲大蠊多糖提取單因素試驗(yàn)由圖1可見(jiàn)，隨著稀堿液濃度增加，美洲大蠊多糖含量逐漸增加，在0.03～0.04 mol/L多糖的含量增加幅度明顯；多糖的溶解度隨著溫度升高，美洲大蠊多糖含量有所增加；提取時(shí)間1～2 h時(shí)，多糖含量增加的幅度明顯。

2.2美洲大蠊多糖正交優(yōu)化試驗(yàn)從表2可以看出，不同提取條件對(duì)美洲大蠊多糖含量影響順序從大到小依次為A、

圖1　稀堿液濃度(a)、提取溫度(b)和提取時(shí)間(c)對(duì)美洲大蠊多糖含量的影響Fig.3　Effects of alkali solution concentration(a)，extraction temperature(b)and extraction time(c)on the polysaccharide content

C、B，即對(duì)多糖提取含量影響主次順序依次為稀堿液濃度、提取時(shí)間、提取溫度。綜合各因素k值和直觀(guān)比較得出，理論上最佳提取產(chǎn)率的工藝條件為A2B2C3，即稀堿液濃度為0.02 mol/L，提取溫度為70 ℃，提取時(shí)間為1.5 h。

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果

3結(jié)論與討論

該研究以稀堿液濃度、提取溫度、提取時(shí)間作為單因素因子，并進(jìn)行了正交試驗(yàn)；采用苯酚-硫酸分光法測(cè)定試驗(yàn)樣品中的多糖含量，將葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行對(duì)照，比較不同提取條件所得到多糖的含量。結(jié)果表明，各因素對(duì)美洲大蠊多糖提取含量的影響主次順序?yàn)橄A液濃度、提取時(shí)間、提取溫度，得到的的最佳提取工藝方案為A2B2C3，即稀堿液濃度0.02 mol/L、提取溫度70 ℃、提取時(shí)間1.5 h。

堿提取法是利用昆蟲(chóng)多糖溶于酸、堿溶液而不溶于醚、醇、丙酮等有機(jī)溶劑的特點(diǎn)提取多糖，這種方法具有得率高、條件溫和可控、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。該試驗(yàn)采用稀堿液提取法對(duì)美洲大蠊多糖進(jìn)行提取條件優(yōu)化，后續(xù)會(huì)將提取的多糖用于S-180荷瘤小鼠模型上進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)，檢驗(yàn)美洲大蠊活性成分的免疫能力活性及抗癌作用，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有功能性食品昆蟲(chóng)或昆蟲(chóng)藥物方面奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖小芹.美洲大蠊生物學(xué)特性及藥用價(jià)值研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2008：1-3.

[2] 張丹.美洲大蠊抗腫瘤活性成分及其結(jié)腸定位片的研究[D].成都：成都中醫(yī)藥大學(xué)，2014：4-6.

[3] 羅志文，劉娟，張聰穎，等.地鱉蟲(chóng)多糖提取工藝的優(yōu)化研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(28)：13978-13979.

[4] 羅志文，劉娟，趙永勛.酶解法提取地鱉蟲(chóng)多糖工藝的優(yōu)化[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018(8)：102-104.

[5] 史未名.美洲大蠊的藥用研究進(jìn)展[J].中國(guó)民族民間醫(yī)藥，2012，21(3)：50-51.

基金項(xiàng)目佳木斯大學(xué)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(LZZ2014_002)。

作者簡(jiǎn)介李曉慶(1990- )，女，黑龍江大慶人，碩士研究生，研究方向：資源昆蟲(chóng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。*通訊作者，副教授，碩士，碩士生導(dǎo)師，從事昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)與科研工作。

收稿日期2016-04-28

中圖分類(lèi)號(hào)R 284.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)15-125-02

Polysaccharide Processing Conditions ofPeriplanetaamericanaL. by Alkaline Extraction Method

LI Xiao-qing, XU Long*, CHEN Guang-dao et al

(College of Life Sciences, Jiamusi University, Jiamusi, Heilongjiang 154007)

Abstract[Objective] To determine the dilute alkali concentration, extraction time and extraction temperature for the extraction of polysaccharide from Periplaneta americana L. [Method] Extraction test of polysaccharide from P. americana was carried out by dilute alkali solution with gradient concentration under different conditions. With dilute alkali solution concentration, extraction temperature, and extraction time as the single factors, orthogonal test was carried out. Polysaccharide content in sample was detected by phenol-sulfuric acid spectrophotometry. Glucose was used as the standard substances, and control test was carried. Polysaccharide contents were compared under different extraction conditions. [Result] The factors influencing the extraction of polysaccharide from P. americana were in the order of alkali solution concentration, extraction time, extraction temperature. The optimal extraction conditions were 0.02 mol/L dilute alkali solution concentration, 70 ℃ extraction temperature, and 1.5 h extract time, and 70 ℃ extraction temperature. [Conclusion] This research provides theoretical and experimental basis for the further development of insect foods and drugs with functional activity.

Key wordsPolysaccharide in Periplaneta americana L.; Dilute alkali extraction; Extraction condition; Process optimization