高山薇菜中多糖提取條件優化

郭鳳領，李俊麗，王運強，吳金平，邱正明

（1.湖北省農業科學院經濟作物研究所，武漢，430064；2.武漢理工大學理學院）

高山薇菜中多糖提取條件優化

郭鳳領1，李俊麗2，王運強1，吳金平1，邱正明1

（1.湖北省農業科學院經濟作物研究所，武漢，430064；2.武漢理工大學理學院）

以粉碎的薇菜粉末為原料，通過水煮法提取中多糖，測得薇菜中多糖的含量達59.133 mg/g。單因素試驗、正交優化結果表明，薇菜中多糖提取的最佳條件為溫度90℃、提取時間6 h、料液比1∶20。

薇菜粉；多糖含量；提取條件；優化

薇菜 （Osmunda cinnamomeaL.var.asiatica）又名紫萁、桂皮紫萁，屬紫萁科、紫萁屬多年生蕨類植物[1]。其嫩葉柄含蛋白質、碳水化合物以及Ca、P等多種成分，具有營養、保健、藥用等價值，因營養豐富、無公害、無污染、味道鮮美而深受消費者的喜愛[2]。薇菜在秦嶺以南山地海拔300～2 400 m地區均有分布，800～1 500 m地區長勢良好。日本是最先研究和開發薇菜資源的國家，我國對薇菜（紫萁）、分株紫萁的研究和開發利用是從20世紀80年代初隨著日本大量進口中國薇菜而開始的[3]。在生命科學研究領域里，糖生物學一直是研究前沿和熱點，現代醫學、細胞生物學及分子生物學的發展，使人們認識到免疫系統的紊亂不僅會產生多種疾病，還與人體衰老及老年人的多發病如腫瘤、高血壓、糖尿病甚至精神病的發生有密切關系。20世紀80年代以來，科學家們對植物多糖，特別是對中藥中的多糖研究產生了濃厚的興趣，至今已相繼報道了100多種具有免疫調節、抗腫瘤、抗病毒、抗感染、降血糖等多種生理活性的中藥多糖，有的已在臨床用于腫瘤、肝炎、心血管等疾病的輔助治療和康復。本文對水煮法浸提薇菜多糖的工藝條件進行了優化，以期為薇菜多糖的深入研究提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

①薇菜粉 薇菜干由湖北長友現代農業股份有限公司提供，試驗前將干薇菜在風干干燥箱中于105℃條件下脫水干燥至恒重，將烘干的薇菜葉用粉碎機粉碎，過60目篩，備用。

②試劑 均為分析純，包括硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、無水氯化鋁、蒽酮、98%濃硫酸、考馬斯亮藍G-250。

③儀器 恒溫水浴鍋，721紫外分光光度計。

表1 葡萄糖標準曲線的繪制

1.2 試驗方法

①葡萄糖標準曲線的繪制 精確稱取1.000 g分析純葡萄糖，加蒸餾水溶解，轉入100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。精確吸取1 g/100 mL葡萄糖溶液1 mL至100 mL的容量瓶中，加水至刻度，為100 μg/mL葡萄糖標準液。取10 mL刻度試管6支，標號，按表1依次加入葡萄糖標準液和蒸餾水。按順序依次向試管中加入5 mL蒽酮-濃硫酸試劑，充分振蕩，立即將試管放入96℃沸水浴中，每管均保溫3 min，取出并在流水中冷卻，后移至室溫下放置15 min，以空白作參比，在630 nm處測其吸光度，以吸光度為橫坐標，以糖濃度為縱坐標，繪制標準曲線，并求出標準線性方程。

②薇菜多糖類化合物單因素試驗的提取與測定 分別以不同的料液比、溫度、浸提時間為因素，考察各單因素對薇菜多糖類物質得率的影響，在薇菜單因素提取試驗基礎上，選取適當的試驗因素與水平進行正交試驗，優化提取工藝條件。具體步驟如下：稱取薇菜粉末1 g，按表2設定的浸提時間、料液比、溫度操作，用紗布過濾，蒸餾水定容至相應體積，浸提稀釋后，得供試液，按標準曲線項下操作測定吸光度A值。

③薇菜多糖類化合物正交試驗的提取工藝優化 由于單因素試驗并不能反映各因素間的相互作用，而實際操作中各因素間的相互作用會影響多糖的提取率，因此為全面考察水煮浸提法的工藝參數，需選取單因素試驗中各因素的最佳水平進行正交試驗，以測定薇菜浸提液中多糖類物質的含量。

參照單因素提取試驗的結果，確定薇菜正交試驗的因素與水平表，并由此制定L9（33）正交試驗的方案，研究提取條件對提取效果的影響，并確定薇菜中黃酮類化合物的最佳提取工藝條件。具體步驟如下：取供試液1.0 mL于25 mL容量瓶中，加蒸餾水4.0 mL，加酒石酸亞鐵溶液5.0 mL搖勻，再加入pH值7.5的磷酸緩沖液稀釋至刻度，以蒸餾水代替供試液加入同樣試劑作空白，在分光光度計540 nm處測吸光度A值，按標準曲線計算多酚類物質含量，每個試驗重復3次，取平均值。

表2 薇菜單因素提取試驗設計方案

2 結果與分析

2.1 浸提條件對多糖提取量的影響

①料液比對浸提效果的影響 由圖1可知，在A組即浸提時間固定為6 h、溫度為90℃條件下，多糖含量先隨著料液比的降低而增加，在1∶30后多糖的提取量變化略有下降但基本趨于穩定，因而選擇1∶10、1∶20、1∶30為正交試驗料液比的3個水平。

圖1 料液比對薇菜多糖類化合物提取量的影響

圖2 浸提時間對薇菜多糖類化合物提取量的影響

圖3 浸提溫度對薇菜多糖類化合物提取量的影響

②浸提時間對浸提效果的影響 設定浸提溫度為90℃、料液比為1∶30，從圖2可以看出，隨著時間延長，浸提含量整體呈上升趨勢。考慮人為等因素的影響，為盡可能多地將多糖類物質提取出來，確定正交試驗浸提時間的3個水平為2、4、6 h。

③浸提溫度對浸提效果的影響 設定浸提時間為6 h、料液比為1∶30，根據圖3可知，多糖的提取量隨著溫度的增加整體呈現上升趨勢，但溫度過高多糖含量急劇下降。資料顯示，溫度過高易對提取液中的多糖類化合物造成破壞。為盡可能充分地將薇菜中多糖類物質提取出來，設定正交試驗中浸提溫度的3個水平為50、70、90℃。

2.2 薇菜多糖類化合物提取工藝正交試驗優化

在單因素試驗的基礎上進行正交試驗優化薇菜多糖類化合物提取工藝，因素及水平見表3。

表3 薇菜正交試驗的因素與水平設計

①正交試驗設計及直觀分析結果 參照張力[4]的方法進行正交試驗設計及結果分析，由表4可知，各因素對多糖提取率影響的主次順序為B浸提溫度＞C浸提時間＞A料液比，且最佳提取工藝條件為A2B3C3，即浸提溫度90℃、料液比1∶20、浸提時間為6 h。

表4 薇菜多糖類化合物提取工藝優化正交試驗設計及結果

②正交試驗結果的方差分析 從表5可知，溫度間的F值=3.225，P=0.237>0.05，料液比間的F值= 0.721，P=0.581>0.05，時間的F值=3.512，P=0.222> 0.05，表明料液比、溫度、時間3個因素對多糖含量的影響都不顯著，不必再進行各因素水平間的多重比較。

表5 正交試驗結果的方差分析

3 結論

通過單因素及正交試驗確定了薇菜多糖類化合物提取的工藝條件為浸提溫度90℃、料液比1∶20、浸提時間 6 h，薇菜多糖類化合物提取量可達59.133 mg/g。各種因素對提取效果影響的主次順序依次為浸提溫度＞浸提時間＞料液比。

[1]梁運江，李偉，王維娜，等.薇菜的生物學特性及人工繁殖[J].北華大學學報：自然科學版，2010，11（2）：183-185.

[2]張鐘.李鳳霞.邱桂林.薇菜多糖的提取及純化[J].中國林副特產，2007（5）：1-4.

[3]何義發.經濟蕨類植物紫萁的研究進展與展望[J].湖北農業科學，2002（6）：101-103.

[4]張力.SPSS 13.0在生物統計中的應用[M].廈門：廈門大學出版社，2006：68-71.

Optimization on Extraction Conditions of Polysaccharides from AlpineOsmunda japonica

GUO Fengling1,LI Junli2,WANG Yunqiang1,WU Jinping1,QIU Zhengming1
(1.Institute of Economic Crop,Hubei Academy of Agricultural Science,Wuhan 430064; 2.School of Science,Wuhan University of Technology)

TakingOsmunda japonicapowder as material,the polysaccharide content was 59.133 mg/g by using the waterboiling extraction method.The results of single factor and orthogonal optimization test showed that the optimal conditions for the polysaccharide extraction ofO.Japonicawas 90℃for temperature,6 hours for extraction time and 1:20 for solidliquid ratio.

Osmunda japonicapowder;Polysaccharide content;Extraction condition;Optimization

S647

A

1001-3547（2013）22-0075-03

10.3865/j.issn.1001-3547.2013.22.026

國家大宗蔬菜產業技術體系（nycytx-35-02-06），湖北省農業重點應用基礎研究項目（2012DBA07）

郭鳳領（1974-），女，碩士，副研究員，主要從事西甜瓜育種與高山特有蔬菜資源的研究與開發，電話：13986072170，E-mail：guofenglingok@163.com

2013-07-31