黃芪多糖微波輔助提取工藝優化

周桃英 陳年友 易小英

摘要：對黃芪多糖進行微波輔助提取，采用單因素試驗及正交試驗優化提取工藝，探討料水質量比、微波功率、微波處理時間、pH對黃芪多糖提取率的影響。結果表明，微波輔助提取黃芪多糖的最佳工藝條件是料水質量比1∶15、微波功率450 W、微波處理時間90 s、pH 8.5。

關鍵詞：微波輔助提取工藝；膜莢黃芪[Astragalus membranaceus（Fisch.）Bunge]多糖；單因素試驗；正交試驗

中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）08-1896-03

黃芪是豆科黃芪屬植物，是一種多年生深根性草本藥用植物，以根入藥，具有補氣升陽、益胃固表、利水消腫等功效，是中國傳統的補益藥。現代藥理學研究表明，黃芪含皂苷、黃酮、多糖及氨基酸等多種化學成分。其中多糖是黃芪的主要生物活性成分，具有增強機體免疫功能、強心降壓、降血糖、抗應激、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗氧化等多種藥理功效[1-3]。

微波提取技術是利用微波能來提高提取率的一種新技術，與常規方法相比，微波提取具有選擇性高、快速高效、溶劑消耗小、活性成分得率高、不產生噪音、適合熱不穩定物質等特點[4]。

研究采用微波輔助提取黃芪多糖，確定最佳的提取工藝條件，以期提高黃芪多糖的提取率，縮短提取時間，提高效率。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑 黃芪購于黃岡市藥材市場，由黃岡職業技術學院生物技術制藥教研室鑒定為膜莢黃芪[Astragalus membranaceus（Fisch.）Bunge]的干燥根。葡萄糖標準品購自成都化學試劑廠。

1.1.2 儀器與設備 WD800型Galanz微波爐購自格蘭仕電器公司，UV-160A紫外可見分光光度計購自日本島津公司，RE52CS真空旋轉蒸發儀購自上海榮生儀器廠，SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵購自鄭州長城科工貿有限公司，中藥萬能粉碎機購自江陰市偉翔藥化機械廠。

1.2 方法

1.2.1 黃芪多糖的提取 購買的黃芪生藥用水洗凈，自然干燥后用中草藥萬能粉碎機粉碎，過40目篩。然后精密稱取黃芪粉末5 g，用50 mL石油醚回流脫脂兩次，然后再用50 mL 95%乙醇回流提取兩次，濾渣揮干后按一定料水質量比加入去離子水，置于微波爐中按不同的微波功率與微波處理時間進行提取。提取結束后過濾提取液，用真空旋轉蒸發儀將濾液濃縮到適當體積，取濾液，加3倍體積的95%乙醇沉淀，放置過夜，離心，所得沉淀分別用無水乙醇、丙酮、乙醚回流洗滌，得黃芪多糖。所得多糖用75%乙醇重復洗滌兩次后再用60 ℃去離子水溶解，最后將樣品提取液稀釋到適當體積待測。

1.2.2 多糖含量的測定方法

1）標準曲線的制作。精確稱取干燥至恒重的葡萄糖1 g，加去離子水溶解定容至1 000 mL，所得標準液濃度為1 mg/mL。取7支試管，分別吸取葡萄糖標準溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6和0.8 mL，分別置于0、1、2、3、4、5、6號共7支試管中，再分別加去離子水補至1 mL。在每支試管中立即加入蒽酮試劑4.0 mL，迅速浸于冰水浴中冷卻，各管加完后一起浸于沸水浴中，管口加蓋玻璃球，以防蒸發。自重新煮沸起，準確煮沸10 min取出，用流水冷卻，于室溫暗處放置10 min，調零，在624 nm波長下測定吸光度，以葡萄糖濃度作橫坐標，以吸光度作縱坐標，用最小二乘法進行線形回歸，得葡萄糖溶液濃度（C）與吸光度（A）關系曲線的回歸方程式。

2）樣品多糖含量的測定。吸取1 mL提取液與4 mL蒽酮溶劑混合，然后如上法先在沸水中加熱10 min，再在暗處放置10 min，調零，在624 nm波長下測定吸光度，進而計算出多糖含量。

3）黃芪多糖提取率的計算。黃芪多糖提取率按下式計算：

E=■×100%

式中，E為多糖提取率（%）；m1為樣品中多糖的質量（mg）；m2為黃芪粉末的質量（mg）。

1.2.3 單因素試驗 ①料水質量比對黃芪多糖提取率的影響。在微波功率450 W、微波處理時間60 s、pH 7.0的條件下，分別按料水質量比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50提取黃芪多糖，研究料水質量比對黃芪多糖提取率的影響。②微波功率對黃芪多糖提取率的影響。在微波處理時間60 s、pH 7.0、料水質量比1∶20的條件下，分別按250、350、450、550、650 W的微波功率提取黃芪多糖，研究微波功率對黃芪多糖提取率的影響。③微波處理時間對黃芪多糖提取率的影響。在pH 7.0、料水質量比1∶20、微波功率450 W的條件下，分別按微波處理時間30、60、90、120、150 s提取黃芪多糖，研究微波處理時間對黃芪多糖提取率的影響。④pH對黃芪多糖提取率的影響。在料水質量比1∶20、微波功率450 W、微波處理時間90 s的條件下，分別按pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0提取黃芪多糖，研究pH對黃芪多糖提取率的影響。

1.2.4 正交試驗 在單因素試驗的基礎上，選擇料水質量比、微波功率、微波處理時間、pH 4個因素，在其他各項工藝條件都不變的情況下進行正交試驗，以黃芪多糖提取率為指標來優化微波輔助提取工藝。正交試驗設計的因素與水平見表1。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的制作結果

葡萄糖標準曲線見圖1。回歸方程為■=0.006 9x-0.001 1，相關系數r=0.999 9，說明葡萄糖在規定范圍內線性良好。其中，x為葡萄糖濃度（μg/mL），y為吸光度。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 料水質量比對黃芪多糖提取率的影響 由圖2可知，多糖提取率隨著料水質量比的減小而變大，但當料水質量比小于1∶20時提取率反而緩慢下降。故料水質量比1∶20比較合適，這樣既能保證一定的提取率，又能減少后續操作難度，節省材料和降低能耗。

2.2.2 微波功率對黃芪多糖提取率的影響 由圖3可知，多糖提取率隨著微波功率的增加而變大，但當微波功率超過450 W時提取率開始下降。其原因可能是由于微波功率太大引起多糖結構變化，甚至使碳環裂解，導致提取率降低[6]。同時微波功率大時，提取液黏稠度增加，使過濾困難，并且提取過程中易發生暴沸。故微波功率450 W較合適。

2.2.3 微波處理時間對黃芪多糖提取率的影響 由圖4可知，多糖提取率隨著微波處理時間的延長而變大，但當微波處理時間超過90 s時提取率開始下降。其原因可能是由于微波輻射在短時間內對細胞的破壞作用比較大，溶出物多，所以前期提取率上升較快；但后期處理時間過長導致多糖的水解程度加大，造成提取率下降[5-7]。故微波處理時間90 s較合適。

2.2.4 pH對黃芪多糖提取率的影響 由圖5可知，多糖提取率隨pH的增加而變大，當pH超過8.0時提取率開始下降，但變化不大。其原因可能是由于多糖中的糖苷鍵在酸性條件下容易水解，故弱堿性條件有利于多糖的提取[6]。故選pH 8.0較合適。

2.3 正交試驗結果

由表2可知，影響黃芪多糖提取率的主次因素排序為pH>微波功率>料水質量比>微波處理時間。微波輔助提取黃芪多糖的最佳工藝為A1B2C2D3，即料水質量比1∶15、微波功率450 W、微波處理時間90 s、pH 8.5，但正交設計中沒有這項組合，故按這項組合進行驗證試驗，此時黃芪多糖提取率為8.95%，高于正交設計的最高值，故采用此組合作為微波輔助提取黃芪多糖的最佳提取工藝。

3 結論

微波輔助提取黃芪多糖的最佳提取工藝為料水質量比1∶15、微波功率450 W、微波處理時間90 s、pH 8.5。微波輔助提取黃芪多糖在縮短提取時間、提高提取率、降低成本等各方面具有顯著作用，但微波對黃芪多糖的化學結構、生物活性、生理特性的影響有待深入研究。如果采用微波輔助提取工藝對黃芪多糖的藥效成分無破壞作用，那么可探索大規模生產的工藝條件。

參考文獻：

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