黃芪粗多糖提取工藝的優化

郭會青，于俊美，田勤

（1.石家莊市食品藥品檢驗中心，河北石家莊050000；2.石家莊人民醫學高等專科學校基礎部，河北石家莊050091）

黃芪是一種名貴的中藥材，具有良好的生物活性，例如，具有止汗脫毒、補氣固表、利尿、生肌、退腫的功效，因而，成為了功能食品方面的一個研究熱點。相關研究表明黃芪不僅具有提高免疫力的作用，也具有降低血糖的功能[1]。本文通過確定一個良好的黃芪多糖的提取工藝，初步研究黃芪多糖的提取工藝，為進一步研究此多糖的性質以及免疫學活性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

藥用黃芪：于石家莊慧安中藥材開發有限公司購買。

1.2 粗多糖的基本提取方法

稱取一定量的黃芪干粉，加入20倍體積的蒸餾水，在60℃條件下浸提3 h，進行多糖提取。提取液在3 000 r/min條件下離心15 min，收集上清液用4層～8層紗布過濾，濾液利用旋轉蒸發儀進行適當減壓濃縮，濃縮液加入3倍～5倍體積的95%乙醇進行粗多糖的過夜沉淀。然后在4 000 r/min條件下離心15 min～20 min，沉淀進行低溫冷凍干燥[2]，即為黃芪粗多糖。

1.3 黃芪粗多糖提取工藝的優化

1.3.1 單因素試驗

1.3.1.1 料水比對粗多糖得率的影響

保持其他條件不變，選擇料水比分別為1∶20、1∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60（g/mL），研究料水比對黃芪粗多糖得率的影響。

1.3.1.2 提取溫度對粗多糖得率的影響

保持其他條件不變，選擇提取溫度分別為50、60、70、80、90℃，來研究提取溫度對多糖得率的影響。

1.3.1.3 浸提時間對粗多糖得率的影響

保持其他條件不變，選擇提取時間分別為3、4、5、6、7 h，來研究浸提時間對多糖得率的影響。

1.3.1.4 提取次數對多糖得率的影響

保持其他條件不變，選擇提取次數分別為1、2、3、4、5次，來研究提取次數對多糖得率的影響。

1.3.1.5 乙醇濃度對多糖沉淀效果的影響

保持其他條件不變，選擇乙醇濃度分別為60%、70%、80%、95%、100%來進行多糖的沉淀，研究乙醇濃度對多糖得率的影響。

1.3.2 正交試驗法確定最佳提取工藝

在單因素試驗的基礎上，充分考慮提取工藝的成本與工藝的復雜程度，而且根據提取過程中乙醇的使用量以及提取過程耗費的時間，選擇對多糖得率影響顯著的因素以及這些因素的顯著影響數值作為因素與水平，設計合理的正交試驗[3]，來確定最佳的提取工藝。

2 結果與分析

2.1 料水比對黃芪粗多糖得率的影響

在已經確定的基本提取方法的基礎上，以料水比作為變化因素，研究料水比的變化對粗多糖得率的影響，結果見表1。

表1 加水倍數對多糖得率的影響Table 1 Effect of material-water ratio on the extraction percent of polysaccharides

由表1可見，隨著料水比的增加，黃芪粗多糖得率逐漸增大，但是，當料水比達到1∶40（g/mL）后多糖得率增幅不再明顯，因此，選擇 1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）作為該因素的水平進行研究。

2.2 提取溫度對黃芪粗多糖得率的影響

在基本提取方法的基礎上，以提取溫度作為變化因素來研究其對黃芪粗多糖得率的影響。結果見表2。

表2 提取溫度對多糖得率的影響Table 2 Effect of temperature on the extraction percent of polysaccharides

由表2可見，隨著提取溫度的提高，黃芪粗多糖得率逐漸增大；而且，當提取溫度達到70℃時，增幅緩慢，因此，選擇50、60、70℃作為該因素的水平進行研究。

2.3 浸提時間對黃芪粗多糖得率的影響

在基本提取方法的基礎上，以浸提時間作為變化因素來研究其對黃芪粗多糖得率的影響。結果見表3。

表3 浸提時間對多糖得率的影響Table 3 Effect of time on the extraction percent of polysaccharides

由表3可見，隨著提取時間的延長，黃芪粗多糖得率逐漸增大；而且，當提取時間達到5 h時，多糖得率的增幅不大。因此，選擇提取3、4、5 h作為該因素的水平進行研究。

2.4 提取次數對黃芪粗多糖得率的影響

在基本提取方法的基礎上，以提取次數作為變化因素來研究其對黃芪粗多糖得率的影響。結果見表4。

表4 提取次數對多糖得率的影響Table 4 Effect of times of extraction on the extraction percent of polysaccharides

由表4可見，隨著提取次數的增加，多糖得率有逐漸增大的趨勢；但是，提取3次之后多糖得率的增幅很小，因此，選擇提取1、2、3次作為該因素的水平進行研究。

2.5 乙醇濃度對黃芪粗多糖沉淀效果的影響

在基本提取方法的基礎上，以乙醇濃度作為變化因素來研究其對黃芪粗多糖得率的影響。結果見表5。

表5 乙醇濃度對多糖得率的影響Table 5 Effect of concentration of ethanol on the extraction percent of polysaccharides

由表5可見，隨著乙醇濃度的增加，多糖得率增幅不大；因此，將乙醇濃度作為次要因素處理，所有試驗采用95%乙醇進行多糖沉淀。

2.6 正交試驗結果

根據單因素試驗的結果，充分考慮提取工藝的成本與復雜程度，確定料水比、提取溫度、提取時間、提取次數為影響多糖得率的主要因素，而且根據提取過程中乙醇的使用量以及提取過程耗費的時間，確定各個因素的水平，其中料水比（A）分別為：1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）；溫度（B）分別為：50、60、70 ℃；時間（C）分別為：3、4、5 h；提取次數（D）分別為：1、2、3 次。因此，正交試驗采用L9（34）的方法進行試驗，來確定最佳方法。正交試驗結果見表6。

表6 正交試驗結果Table 6 The results of orthogonal test

根據正交試驗的結果分析，確定了提取黃芪粗多糖的最佳工藝為A1B2C2D2，即料水比為1∶20（g/mL）、提取溫度為60℃、提取4 h、提取2次。按照正交試驗結果確定的最佳組合A1B2C2D2，進行多糖提取試驗，并且設置3次重復，此時粗多糖的平均得率為13.7%，因此，黃芪多糖的熱水提取的最佳工藝確定為：料水比為 1∶20（g/mL）、提取溫度為 60℃、提取時間為 4 h、提取2次。

3 結論

通過單因素試驗結合正交試驗的方法，確定了黃芪粗多糖熱水提取法的最佳工藝，即干粉料水比為1 ∶20（g/mL）、提取溫度為 60℃、提取 4 h、提取 2次，然后用95%乙醇沉淀多糖，多糖的得率為13.7%。在影響黃芪粗多糖提取率的4個因素中，影響的顯著程度依次為：次數＞溫度＞時間＞料水比。分析其中原因，在多糖釋放過程中，細胞壁結構是一個主要阻擋屏障，提取的次數越多，細胞壁越容易破損，所以多糖越容易釋放出來，但是當所有細胞壁都破碎之后，繼續增加提取次數就沒有意義了[4]。此外，提取溫度不可以太高，在保證多糖得率的基礎上，溫度盡可能溫和，因為溫度太高的情況下，多糖分子的結構將會被破壞[5]。所以，針對黃芪粗多糖的提取工藝，在保證得率的情況下盡可能兼顧多糖分子完整結構的保持。

[1] 杜晉平,肖立新,羅靜波.黃芪多糖作用研究進展[J].畜牧與飼料科學,2013,34(4):39-41

[2] 王淑萍,李曉靜,張桂珍.黃芪多糖提取分離純化工藝的優化研究[J].分子科學學報,2008,24(1):60-64

[3] 趙玉叢,李利紅.不同提取方法對黃芪多糖結構和提取率的影響[J].中國獸醫雜志,2014,50(4):91-93

[4] 劉軍海,任惠蘭,官波,等.響應面分析法優化黃芪多糖提取工藝[J].食品工業,2008,30(3):11-14

[5] 李紅民,黃仁泉,王亞洲.提高黃芪多糖提取收率的工藝研究[J].西北大學學報(自然科學版),2000,30(6):509-510