響應(yīng)面法優(yōu)化刺五加多糖提取工藝的研究①

沈 宇，趙宏博，張 宇，張羽男，王 雪

(1. 佳木斯大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；2. 佳木斯大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154003)

響應(yīng)面法優(yōu)化刺五加多糖提取工藝的研究①

沈 宇1，趙宏博2，張 宇1，張羽男1，王 雪1

(1. 佳木斯大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；2. 佳木斯大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154003)

目的：篩選刺五加多糖的最佳提取部位并優(yōu)化刺五加多糖的提取工藝。方法：采用水提醇沉法提取刺五加的根莖、葉、果實(shí)三個(gè)部位中的多糖，并進(jìn)行多糖提取率和含量的對(duì)比，確定最佳提取部位。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上通過Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)和響應(yīng)面分析方法，考察提取時(shí)間、提取溫度、醇沉濃度、料液比對(duì)刺五加多糖提取率的影響。結(jié)果：刺五加根莖、葉、果實(shí)的多糖提取率分別為2.986%、5.088%、11.97%，多糖含量分別為26.91%、33.97%、27.32%。響應(yīng)面法優(yōu)化的刺五加多糖提取的最佳工藝條件：當(dāng)提取時(shí)間為116min，提取溫度為95℃，醇沉濃度為85% ，料液比為31:1時(shí)，刺五加多糖的提取率最高為13.21%。結(jié)論：通過試驗(yàn)得出，刺五加果實(shí)是刺五加多糖的最佳提取部位。響應(yīng)面法對(duì)刺五加多糖的提取工藝參數(shù)優(yōu)化具有可行性，優(yōu)選出來的最佳提取工藝穩(wěn)定。

響應(yīng)面法；刺五加多糖；提取工藝

刺五加(Acanthopanaxsenticosus)系五加科植物，商品名為五加參，其根、莖、葉均可入藥，具有祛風(fēng)除濕、舒筋活血、益氣健脾、補(bǔ)腎安神之功效[1]。刺五加多糖是刺五加中的有效成分之一，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗衰老等藥理作用[2]。本實(shí)驗(yàn)首先對(duì)刺五加三個(gè)提取部位的多糖提取率和含量進(jìn)行對(duì)比，然后再采用響應(yīng)面分析法對(duì)刺五加多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，基本解決刺五加多糖提取率較低的問題，為人們進(jìn)一步開發(fā)利用刺五加多糖奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藥品與試劑

刺五加根莖、刺五加果、刺五加葉(佳木斯民生藥行)；苯酚(天津凱通化學(xué)試劑有限公司)；濃硫酸(天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品(天津科密歐化學(xué)有限公司)；95%乙醇(天津凱通化學(xué)試劑有限公司)。

1.1.2 儀器

KDM可調(diào)控溫電熱套(山東鄄城華魯電熱儀器有限公司)；FA2004N型電子分析天平(上海恒平科學(xué)儀器有限公司)；DZF-6050型真空干燥箱(上海恒平科學(xué)儀器有限公司)；DL-5-B低速大容量離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)；HH-2電子恒溫水浴鍋(蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司)；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；FW80型高速萬能試樣粉碎機(jī)(河北省黃驊市新興電器廠)；757型紫外可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 刺五加多糖提取部位的篩選

分別取刺五加根莖、果、葉50g，粉碎，各加入1000mL水浸泡過夜，煎煮120min，紗布趁熱過濾，將濾液濃縮至200mL，冷卻至室溫，加入95%的乙醇，醇濃度調(diào)至75%，低溫靜置24h，3000r/min離心15min，取沉淀，常溫干燥至無醇味，分別得到刺五加根莖多糖、刺五加果多糖和刺五加葉多糖。稱重，計(jì)算提取率。

1.2.2 多糖提取的單因素實(shí)驗(yàn)

取干燥刺五加果實(shí)，粉碎，適量水浸泡過夜，按照表1所設(shè)定的條件：提取溫度、提取時(shí)間、醇沉濃度、料液比這4因素，分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)考察。

表1 水提醇沉法提取條件因素水平表

1.2.3 響應(yīng)面分析法優(yōu)化提取工藝

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取提取時(shí)間、提取溫度、醇沉濃度和料液比作為影響刺五加多糖提取率的關(guān)鍵因素。利用Design-Expert.V8.0.6.1 軟件，采用中心組合試驗(yàn)Box-Behnken設(shè)計(jì)方案，對(duì)提取工藝進(jìn)行響應(yīng)面分析[3]。分析因素和水平設(shè)計(jì)，見表2。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平及編碼

2 結(jié)果

2.1 刺五加各部位多糖的提取

刺五加多糖的提取率及多糖含量，見表3。

表3 刺五加多糖的提取率及多糖含量

由表3可以看出，提取相同質(zhì)量的刺五加的不同部位所得的多糖提取率和多糖含量有顯著差異，刺五加果實(shí)的多糖提取率最高，雖然多糖含量不是最高，但是綜合分析最終確定刺五加多糖的最佳提取部位為果實(shí)。

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響見圖1，提取溫度對(duì)多糖提取率的影響見圖2，醇沉濃度對(duì)多糖提取率的影響見圖3，料液比對(duì)多糖提取率的影響見圖4。

圖1 提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

圖2 提取溫度對(duì)多糖提取率的影響

圖3 醇沉濃度對(duì)多糖提取率的影響

圖4 料液比對(duì)多糖提取率的影響

2.3 響應(yīng)面分析法優(yōu)化提取工藝的結(jié)果

選取提取時(shí)間、提取溫度、醇沉濃度和料液比作為影響刺五加多糖提取率的因素。采用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，通過響應(yīng)曲面法確定刺五加多糖提取的最佳工藝條件。試驗(yàn)條件和試驗(yàn)結(jié)果見表4。利用Design-Expert.V8.0.6.1 軟件，以表4中刺五加多糖的提取率為響應(yīng)值，各因素經(jīng)回歸擬合后，建立多元回歸方程如下，并進(jìn)行方差分析見表5。

Y=13.05-0.60A+0.53B+0.015C+0.040D-0.13AB-0.42AC-0.010AD-0.48BC+0.32BD-0.017CD-2.16A2-0.68B2-1.13C2-1.00D2

表4 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)編碼變量值與結(jié)果

表5 回歸模型方差分析

模型的可靠性可從方差分析及相關(guān)系數(shù)來考察，P<0.05即表示該項(xiàng)指標(biāo)顯著。結(jié)果表明對(duì)刺五加多糖提取率所建立的二次多項(xiàng)模型具有顯著性。因而該模型擬合程度比較好，試驗(yàn)誤差小，可以用此模型對(duì)刺五加多糖進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。模型方程回歸系數(shù)及其顯著性檢驗(yàn)同樣見表5。結(jié)果表明：B、C、D、B2不顯著，A、A2、C2、D2極顯著，交互項(xiàng)AB、AC、AD、BC、BD、CD不顯著。為了更直觀地反映各因素間的相互作用以及各因素對(duì)響應(yīng)值(刺五加多糖)提取率的影響，作響應(yīng)值對(duì)影響因素的三維空間響應(yīng)面圖，見圖5。

圖5 各因素交互作用的響應(yīng)面圖

2.4 提取工藝條件的確定

根據(jù)Design-Expert.8.05 軟件，采用中心組合試驗(yàn)Box-Behnken設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果，可得到刺五加多糖提取率的最佳工藝參數(shù)與理論產(chǎn)率。

根據(jù)提取工藝參數(shù)優(yōu)化的結(jié)果，得到刺五加多糖的提取率的最佳工藝參數(shù)為：提取時(shí)間116min、提取溫度95℃、醇沉濃度85%、料液比31:1，刺五加多糖的提取率預(yù)測(cè)值為13.21%。刺五加多糖的平均提取率為13.55%與理論產(chǎn)率13.21%接近，表明響應(yīng)曲面法可以很好地優(yōu)化刺五加多糖的提取工藝條件。

3 討論

刺五加多糖是刺五加中最有效的成分之一，參與許多生理和病理過程[4，5]。近年來研究表明刺五加多糖具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗衰老等多種藥理作用，越來越受到廣泛的關(guān)注[6]。刺五加的根莖多作為刺五加多糖的主要提取部位，但是提取率有限，本文通過三個(gè)提取部位的篩選，最終確定了刺五加多糖的最佳提取部位為刺五加果實(shí)，為進(jìn)一步開發(fā)利用刺五加的植物資源提供了理論基礎(chǔ)。本文采用了水提醇沉法提取刺五加多糖，此方法與其他方法相比較為經(jīng)濟(jì)，容易操作，儀器設(shè)備易得。在傳統(tǒng)水提醇沉法的基礎(chǔ)上，先進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，然后再采用Box-Behnken設(shè)計(jì)并運(yùn)用響應(yīng)面分析法建立影響因子的多元數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)矩模型，利用響應(yīng)曲面法探究提取時(shí)間、提取溫度、醇沉濃度和料液比對(duì)刺五加多糖提取率的的影響。通過試驗(yàn)結(jié)果分析比較，確定刺五加多糖的最佳提取工藝條件為：提取時(shí)間116min、提取溫度95℃、醇沉濃度85%和料液比31:1，在此條件下刺五加多糖提取率可達(dá)13.21%。用響應(yīng)曲面法對(duì)刺五加多糖的提取工藝參數(shù)優(yōu)化具有可行性，即精確了傳統(tǒng)提取方法的實(shí)驗(yàn)條件，又確定了最佳提取工藝，優(yōu)化得到的最佳工藝條件科學(xué)可靠，為充分開發(fā)和利用刺五加多糖提供了有力的理論依據(jù)。

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佳木斯大學(xué)校級(jí)面上項(xiàng)目，編號(hào)：S2014-028。

沈宇(1986～)女，黑龍江佳木斯人，碩士，講師。

趙宏博(1986～)男，黑龍江佳木斯人，碩士，主管藥師。E-mail：zhb_jms@163.com。

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1008-0104(2017)03-0075-03

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