正交設計法優選紫山藥多糖的提取工藝

王濤 朱曉偉 邵果園 陸國權 王安國

摘要[目的]優選紫山藥多糖的提取工藝。[方法]以紫山藥為試材，在單因素試驗的基礎上采用正交設計法，從優化料液比、提取溫度、提取時間和乙醇體積分數4個工藝參數對紫山藥中的粗多糖提取工藝進行研究。[結果]極差分析表明，對多糖得率影響的主次因素依次為：提取時間、提取溫度、乙醇濃度、料液比，最佳工藝為提取時間3.5 h，溫度85 ℃，乙醇濃度85%，液料比60 ml/g，按此條件提取多糖得率為5.39%。[結論] 研究可為山藥多糖水提醇沉工藝參數的優化選擇提供一定的參考。

關鍵詞紫山藥；多糖；提取工藝；正交設計法

中圖分類號S509.9文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）34-062-03

山藥是薯蕷科薯蕷屬草本蔓生性植物。紫山藥是山藥的一個獨特品種類型，富含8種酚類黃酮物質的“花青素”[1]，且比一般的山藥含有更多的維生素和微量元素[2]（26-27），有滋肺益腎、健脾止瀉、降壓利肝等作用[2]（26-27）。紫山藥栽培適應性強，用途廣泛，既可以作佳肴，又可以作保健藥材，是集味美和保健為一體的綠色蔬菜。

紫山藥具有增強免疫、抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖等多種生物活性，其主要功效成分是山藥多糖[3]。目前，國內外山藥多糖的提取技術包括浸提法、超聲輔助提取、微波輔助提取、酶法提取[4-5]。筆者采用浸提法提取山藥多糖，進一步采取正交試驗法對提取過程中料液比、提取溫度、提取時間和乙醇體積分數4個因素進行優化研究，以期為山藥多糖水提醇沉工藝參數的優化選擇提供一定的參考。

1材料與方法

1.1材料挑選當年采收、新鮮無腐爛的紫山藥，洗凈，去皮，切成2～3 mm的薄片，50 ℃熱風干燥，萬能粉碎機粉碎后密封于干燥的玻璃瓶中保存備用。

1.2方法

1.2.1標準曲線的制備。分別量取0.1 mg/ml的葡萄糖溶液0. 1 、0.2 、0. 3 、0. 4 、0. 5 、0. 6 、0. 7 、0. 8 ml置于10 ml具塞試管中，依次添加水使終體積為1. 0 ml，空白對照為水1. 0 ml，各加5%苯酚溶液1. 0 ml，振搖，混勻，加5. 0 ml硫酸，迅速振搖混勻，于室溫下放置30 min，參照分光光度法（中國藥典2005年版一部附錄VB）于490 nm波長處分別測定吸收度。以葡萄糖濃度C（mg/ml）為橫坐標，吸光度A為縱坐標繪制標準曲線（圖1），得回歸方程A=10.11C+0.012（R2=0.998 5）。

圖1標準曲線

1.2.2紫山藥粗多糖提取的工藝流程。紫山藥→粉碎→脫脂→80%乙醇回流→水提取→減壓濃縮→乙醇沉淀→冷凍干燥→山藥粗多糖。

將干燥的山藥粉碎為40目大小，稱取10 g粉末置脂肪抽提裝置中，加入石油醚（60～90 ℃） 250 ml，90 ℃回流脫脂；原料揮發干溶劑后，加入70%乙醇90 ℃回流提取1次，以除去單糖、多酚、低聚糖和苷類等小分子物質；原料揮發干乙醇后，根據試驗要求，按照不同的浸提溫度、浸提時間、乙醇體積分數、料液比進行提取，將提取液過濾。按同樣條件重復提取1次，合并提取液，用旋轉蒸發器真空濃縮，加95%的乙醇（使乙醇濃度達70%以上）析出多糖，用無水乙醇、無水乙醚、無水丙酮洗滌多次，真空干燥即得山藥粗多糖。此方法提取的山藥多糖含有大量的蛋白質，為此采用Sevage法去除蛋白[6]，得到較純的山藥水溶性粗多糖。

1.2.3多糖含量的測定。準確稱取一定量的粗多糖，置于容量瓶中，加蒸餾水溶解并稀釋至刻度，在490 nm波長處測其吸光度 ，代入標準曲線A=10.11C+0.012計算出多糖含量。

多糖得率=多糖含量（g）/紫山藥粉末質量（g）×100%

2結果與分析

2.1山藥粗多糖提取工藝的確定

2.1.1液料比對粗多糖得率的影響。選擇不同的料液比（20、40、60、80 ml/g），在95 ℃下提取2.5 h，用85%乙醇進行醇析，其他操作同“1.2.2”，結果見圖2。從圖2可以看出，液料比對多糖的提取效果有較大的影響，多糖得率和含量隨著液料比的增加而增大，當液料比超過60 ml/g時，多糖得率增加不明顯，而多糖含量略有下降，主要因為液料比增大會增加其他成分的溶出。

圖2不同液料比的粗多糖得率比較

2.1.2提取時間對粗多糖得率的影響。選取不同的提取時間（1.5、2.5、3.5、4.5 h），在液料比60 ml/g，溫度95 ℃，用85%乙醇進行醇析，其他操作同“1.2.2”，測定多糖提取得率和含量，結果見圖3。從圖3可以看出，提取時間對多糖的提取效果有較大的影響，多糖得率在先前階段隨著浸提時間的延長而增加，但3.5 h后多糖得率隨時間延長變化不明顯。為了提高多糖得率，浸提時間初步確定在3.5 h左右。

圖3不同提取時間的多糖得率比較

2.1.3提取溫度對粗多糖得率的影響。選取不同的溫度（65、75、85、95 ℃），在液料比60 ml/g，提取2.5 h，用85%乙醇進行醇析，其他操作同“1.2.2”，測定多糖提取得率和含量，結果見圖4。從圖4可以看出，溫度對多糖的提取效果有較大的影響，當溫度小于85 ℃時多糖得率和含量隨溫度的升高而增加，當溫度超過85 ℃后，多糖的得率有所降低，多糖含量減少。主要是因為溫度升高多糖稍有降解，淀粉溶出而糊化，造成分離困難使得多糖含量下降。初步確定多糖的浸提溫度在85 ℃左右。

圖4不同提取溫度的多糖得率比較

2.1.4乙醇體積分數對粗多糖得率的影響。選取不同的乙醇體積分數醇沉（65%、75%、85%、95%），液料比60 ml/g，提取溫度95 ℃，提取時間2.5 h，其他操作同“1.2.2”，測定多糖提取得率和含量，結果見圖5。從圖5可以看出，乙醇體積分數對多糖的提取效果有較大的影響。綜合考慮選擇85%乙醇體積分數較為合適。

圖5不同乙醇體積分數的粗多糖得率比較

2.2山藥粗多糖提取工藝的優化在單因素試驗基礎上，選取液料比、提取溫度、時間和乙醇體積分數為考察因素，每個因素擬定3水平，正交試驗因素水平見表1。

選用正交試驗設計法，L9（34）正交表及試驗結果見表2。

極差分析結果顯示RB>RC>RD>RA，表明影響多糖得率的主次因素依次為：B（提取時間）、C（提取溫度）、D（乙醇濃度）、A（液料比）。各因素各水平的均值比較得出，A因素的K2值最大，B因素的K2值最大，C因素的K2值最大，D因素的K2值最大，因此最優組合為B2C2D2A2，即最佳工藝為提取時間3.5 h，提取溫度85 ℃，乙醇濃度85%，液料比60 ml/g，按此條件提取多糖得率為5.39%。

3結論與討論

試驗表明，在熱水浸提紫山藥可溶性多糖的過程中，提取時間是影響多糖提取的主要因素。紫山藥多糖提取較優的工藝條件為：液料體積質量比60∶1 ml/g，提取時間為3.5 h，提取溫度85 ℃，乙醇體積分數85%，在此條件下山藥多糖的得率為5.39%。在多糖質量分數測定中，因多糖組成比較復雜，得到相應的多糖標準品比較困難，故往往采用葡萄糖代替對照品，來測定樣品多糖質量分數[6-7]。

一些研究表明，多糖純品與粗品的生物學活性存在一定的差異，粗品的活性甚至優于純品。他們認為，粗品成分中的一些物質如糖肽、結合蛋白等可能具有較強的生物學活性，在純化過程中，這些原本與多糖相結合的成分被除去后，多糖純品的活性反而降低[8-10]。筆者進行該研究得出的山藥粗多糖提取方法操作簡單，成本較低，得率較高，易于進一步純化，篩選的提取工藝可用于試驗研究或大規模生產。

參考文獻

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