內(nèi)部沸騰法提取金銀花多糖

李建鳳

李 陳1

廖立敏1,2

(1. 內(nèi)江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，四川 內(nèi)江 641100；2. “果類廢棄物資源化”四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 內(nèi)江 641100)

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內(nèi)部沸騰法提取金銀花多糖

李建鳳1,2

李 陳1

廖立敏1,2

(1. 內(nèi)江師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，四川 內(nèi)江 641100；2. “果類廢棄物資源化”四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 內(nèi)江 641100)

采用內(nèi)部沸騰法對金銀花多糖進(jìn)行了提取，重點(diǎn)探討了乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時間和水料比對金銀花多糖提取率的影響。結(jié)果表明，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%、提取溫度為95 ℃、提取時間為5 min、提取水料比為30∶1(mL/g)時，多糖的提取率可達(dá)到12.89%。

金銀花；多糖；內(nèi)部沸騰法；提取

金銀花，別名忍冬(Lonicerajaponica)，因其初開時花為白色，之后轉(zhuǎn)變成黃色，被命名為金銀花。藥用金銀花是忍冬科忍冬屬植物[1]，對于各類熱性疾病都極為有效，是清熱解毒的良藥。金銀花主要化學(xué)成分包括揮發(fā)油、多糖、黃酮、醇類、萜類等[2]。藥理研究證實(shí)，金銀花多糖具有抗氧化活性[3]、增強(qiáng)免疫[4]及抑菌[5]等功效。目前天然植物多糖的提取通常采用水回流提取法[6]、超聲波輔助法[7-9]、酶法[10-11]和內(nèi)部沸騰法[12]等方式。但水回流提取法耗時、耗能、提取率低[6]；超聲波輔助法與水回流提取法相比，雖然提取時間有所減少、提取率有所提高，但提取過程中產(chǎn)生刺耳的聲音對試驗(yàn)操作者產(chǎn)生影響[7]；酶法與水回流提取法相比提取率有所提高，但酶的催化效率對提取溫度、pH值等環(huán)境因素敏感，試驗(yàn)過程中要嚴(yán)格控制條件，且某些酶制劑難以獲取、成本較高[10-11]。而內(nèi)部沸騰法通常用乙醇溶劑浸濕原料，再快速倒入一定量特定溫度的水或其他溶劑，使植物組織內(nèi)部乙醇沸騰，強(qiáng)化傳質(zhì)而加強(qiáng)提取效果[12]，且具有耗時短、提取率高、雜質(zhì)少、無需特殊儀器設(shè)備、對環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，目前也未見將其應(yīng)用于金銀花多糖提取的相關(guān)報道。因此，本試驗(yàn)擬采用內(nèi)部沸騰法對金銀花多糖進(jìn)行提取，以期得到優(yōu)良的提取工藝，為金銀花多糖的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金銀花：湖南省博世康中藥股份有限公司；

濃硫酸、乙醇、葡萄糖、苯酚：分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

低速大容量離心機(jī)：TDL-5-A型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

紫外可見分光光度計：T6新世紀(jì)型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

電子天平：JA2003A型，上海精天電子儀器有限公司；

集熱式恒溫磁力攪拌器：DF-101S型，上海耀特儀器設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 多糖的提取 稱取1 g 金銀花粉末，用5 mL一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液均勻潤濕30 min，使乙醇溶液充分滲透物料；迅速加入一定量的某溫度的熱水，提取一定時間后，4 000 r/min離心10 min得上清液。

1.3.2 粗多糖的測定 采用苯酚—硫酸法。根據(jù)文獻(xiàn)[13]配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液、5%苯酚溶液并制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=8.801 1x+0.233 2，r2=0.999 1，見圖1。將提取液定容到一定體積，再取1.00 mL同法顯色并測定其吸光值，以回歸方程換算出多糖含量并計算提取率。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 1 The standard curve of glucose

1.3.3 試驗(yàn)設(shè)計 在其它條件固定的情況下，分別考察乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時間及水料比對金銀花多糖提取率的影響。

(1) 乙醇體積分?jǐn)?shù)：固定提取溫度為90 ℃，提取時間為4 min，水料比為30∶1(mL/g)，考察乙醇體積分?jǐn)?shù)(10%，20%，30%，40%)對金銀花多糖提取率的影響。

(2) 提取溫度：固定乙醇體積分?jǐn)?shù)為25%，提取時間為4 min，水料比為30∶1(mL/g)，考察提取溫度(70，80，90，100 ℃)對金銀花多糖提取率的影響。

(3) 提取時間：固定乙醇體積分?jǐn)?shù)為25%，提取溫度為90 ℃，水料比為30∶1(mL/g)，考察提取時間(2，3，4，5 min)對金銀花多糖提取率的影響。

(4) 水料比：固定乙醇體積分?jǐn)?shù)為25%，提取溫度為90 ℃，提取時間為4 min，考察水料比[10∶1，20∶1，30∶1，40∶1(mL/g)]對金銀花多糖提取率的影響。

在單因素試驗(yàn)初步確定的最佳結(jié)果附近進(jìn)一步細(xì)化選點(diǎn)，采用正交試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化提取工藝。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)的影響 由圖2可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的升高，提取率先升高后降低，體積分?jǐn)?shù)為20%時，提取效果最佳。乙醇體積分?jǐn)?shù)低，內(nèi)部不能形成有效的沸騰，不利于多糖提取；由于多糖易溶于水、難溶于乙醇，因此乙醇的體積分?jǐn)?shù)過高，也不利于多糖的溶出。故初步確定最佳乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%左右。

2.1.2 提取溫度的影響 由圖3可知，隨著提取溫度的升高，提取率一直呈上升趨勢。在水溫低于90 ℃時，提取率比較低且隨溫度的升高而快速上升，之后其隨著溫度的升高而上升緩慢，當(dāng)水溫達(dá)到100 ℃時提取率達(dá)到最高。溫度高于乙醇溶液共沸點(diǎn)，滲入原料之中的乙醇會立即沸騰，其提取主要是對流擴(kuò)散發(fā)生作用。溫度過低，不會沸騰或沸騰不劇烈，在短時間內(nèi)無法提取完全。但高溫可能會對多糖類物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，另外溫度過高不利于操作且浪費(fèi)能源。因此初步確定最佳提取溫度處于90 ℃附近。

圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對提取率的影響Figure 2 The effect of ethanol concentration on the extraction rate

圖3 提取溫度對提取率的影響Figure 3 The effect of temperature on the extraction rate

2.1.3 提取時間的影響 由圖4可知，提取率隨著提取時間的增加而升高。多糖由植物細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到細(xì)胞外需要一定的時間，時間過短多糖擴(kuò)散未達(dá)到平衡，提取不完全，提取率低。當(dāng)達(dá)到5 min時，多糖擴(kuò)散接近平衡，提取率趨于穩(wěn)定，因而最佳提取時間在5 min左右。

圖4 提取時間對提取率的影響Figure 4 The effect of time on the extraction rate

2.1.4 水料比的影響 由圖5可知，提取率隨著用水量與原料比(水料比)的增大而升高。多糖由植物細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到細(xì)胞外，當(dāng)多糖在細(xì)胞內(nèi)外的濃度相等時達(dá)到平衡。水料比越大，達(dá)到平衡時多糖在細(xì)胞內(nèi)外的濃度越小，殘留在細(xì)胞內(nèi)部的多糖越少，因而提取率越大。水料比為30∶1(mL/g)時，提取率接近最大值；繼續(xù)增大水料比，提取率變化較小，過大的水料比反而會浪費(fèi)資源和增加后續(xù)處理的麻煩。因此最佳水料比為30∶1(mL/g)左右。

圖5 水料比對提取率的影響Figure 5 The effect of water-soild ratio on the extraction rate

2.2 正交試驗(yàn)

以乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時間和水料比為考察因素，因素水平見表1，正交試驗(yàn)及結(jié)果(每個試驗(yàn)號重復(fù)4次取平均值)見表2。

由表2中的極差分析結(jié)果可知，在各影響因素的取值范圍內(nèi)各因素對金銀花多糖提取率的影響大小依次為B>C>A>D。利用SPSS 13.0軟件對表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以空白列為誤差項(xiàng)得方差分析結(jié)果，見表3。由表3可知，考察的各因素的P值均大于0.05，說明在取值范圍內(nèi)差異不顯著。而F值結(jié)果表明，方差分析結(jié)果與直觀的極差分析結(jié)果一致。B的F檢驗(yàn)值最大(1.666)，因而與其它因素相比對金銀花多糖提取率影響相對較大，其次為C、A；D的F檢驗(yàn)值最小(0.174)，因而其在取值范圍內(nèi)對金銀花多糖提取率影響相對最小。B對應(yīng)于提取溫度，因而提取過程應(yīng)該嚴(yán)格控制溫度，保證植物組織內(nèi)部的乙醇能夠充分沸騰，加速多糖擴(kuò)散溶出以提高提取率。

表1 試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of experiments

表2 正交試驗(yàn)及極差分析結(jié)果Table 2 Results of orthogonal experiments and range analysis

表3 方差分析結(jié)果Table 3 The Results of analysis of variance

由表2得出最優(yōu)提取條件為A2B3C3D3，即乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%，提取溫度為95 ℃，提取時間為5 min，水料比為30∶1(mL/g)時金銀花多糖的提取率最高、效果最佳。在最優(yōu)試驗(yàn)條件下進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到的多糖提取率分別為13.04%，12.70%，12.93%，平均值為12.89%。最優(yōu)提取工藝條件下，金銀花多糖提取率高、試驗(yàn)重現(xiàn)性好，說明正交試驗(yàn)得出的最佳提取工藝是合理的。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)得到了內(nèi)部沸騰法提取金銀花多糖的最佳工藝，即乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%、提取溫度為95 ℃、水料比為30∶1(mL/g)、提取時間為5 min時，多糖的提取率可達(dá)到12.89%，金銀花多糖提取率高、試驗(yàn)重現(xiàn)性好。

內(nèi)部沸騰法操作簡便、無須特殊裝置與試劑，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；崛?，本試驗(yàn)所得金銀花多糖提取工藝對于開發(fā)利用金銀花等植物多糖具有一定的參考價值。但提取所得金銀花多糖含有較多雜質(zhì)，今后需要進(jìn)一步研究金銀花多糖的組成、結(jié)構(gòu)及生理功能，提高多糖的純化工藝以期為金銀花多糖產(chǎn)品的研究和開發(fā)提供更多科學(xué)依據(jù)。

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Study on extraction of honeysuckle polysaccharide by internal boiling method

LI Jian-feng1,2

LIChen1

LIAOLi-min1,2

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NeijiangNormalUniversity,Neijiang,Sichuan641100,China; 2.KeyLaboratoryofFruitWasteTreatmentandResourceRecyclingofSichuanProvincialCollege,Neijiang,Sichuan641100,China)

The internal boiling method was adopted to extract polysaccharides from honeysuckle. The effects of ethanol concentration, extraction temperature and time, and water-solid ratio on the extraction rate of polysaccharides were discussed. The results showed that the extraction rate of polysaccharide reached 12.89%, when the ethanol concentration (v/v) was 20%, with water-soild ratio was 30∶1 (mL/g), at 95 ℃ for 5 min.

honeysuckle; polysaccharides; internal boiling method; extraction

四川省教育廳青年基金(編號：14ZB0259)

李建鳳，女，內(nèi)江師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，碩士。

廖立敏(1981—)，男，內(nèi)江師范學(xué)院副教授。 E-mail：liaolimin523@126.com

2016—05—31

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.038