酶輔助提取金銀花中綠原酸與多糖的工藝研究

石奇

(西安文理學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

金銀花為忍冬科植物忍冬的干燥花蕾或帶初開(kāi)的花［1］。現(xiàn)代藥理研究表明，金銀花具有抑菌［2］、抗病毒［3］、抗氧化［4］、抗腫瘤［5］等藥理作用。金銀花綠原酸和金銀花多糖同為金銀花的主要活性成分，都具有抗細(xì)菌、抗氧化和抗腫瘤等功能［6-9］。植物中活性物質(zhì)的提取方法有多種，如水提法、酶提法、微波輔助提取法、超聲輔助提取法等。酶提法具有快速、高效、反應(yīng)時(shí)間短、溫和等諸多優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于植物活性成分的提取上［10-11］。

由于綠原酸和多糖都具有很好的藥物活性，在食品、保健、醫(yī)藥和日用化工等多個(gè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用，而以往的研究一般只提取金銀花中的一種有效成分，目前還未見(jiàn)同時(shí)提取這兩種活性成分的工藝報(bào)道，本研究以酶提法為輔助，采用酶法水提醇沉一套工藝將金銀花中的綠原酸和多糖一并取出分離，以期同時(shí)獲得較高得率的綠原酸、多糖，為合理利用藥材資源及工業(yè)化生產(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)室理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

乙醇、丙酮、甲醇、磷酸、乙腈、乙酸乙酯、三氯乙酸、無(wú)水葡萄糖、苯酚、濃硫酸均為分析純;金銀花藥材，產(chǎn)自河北省邢臺(tái)市;綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%)，購(gòu)自天津市一方科技有限公司;纖維素酶(酶活力≥400 U/mg)。

RE-52AA 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;LXJ-64-01 型離心機(jī);755B 型分光光度計(jì);YP202N 型電子天平;101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱;Nicolet 5700 型紅外光譜儀;AGILENTLC12 型高效液相色譜儀。

1.2 綠原酸與多糖提取

取100.00 g 金銀花干燥粉末，加入1∶10 的蒸餾水以及一定量的纖維素酶，一定溫度提取數(shù)次，合并多次提取液與金銀花殘?jiān)x心分離，液體減壓濃縮，1∶4(體積比)無(wú)水乙醇低溫沉淀，離心分離。醇沉固體低溫真空干燥，8%三氯乙酸脫蛋白，常溫?cái)嚢?5 min，離心分離，上清液乙醇沉淀，靜置，離心，固體用乙醇、丙酮依次進(jìn)行洗滌，低溫真空干燥，得金銀花多糖。首次醇沉操作所得液體與金銀花料渣混合，回流提取2 h，離心分離，液體減壓濃縮，乙酸乙酯純化處理［12］，低溫真空干燥，得金銀花綠原酸。

1.3 綠原酸含量測(cè)定

采用高效液相色譜法測(cè)定金銀花中綠原酸［13］。色譜柱:C18粒(250 nm×4.6 mm，5 μm)，流動(dòng)相:乙腈∶0. 4% 磷酸(15 ∶85)，超聲振蕩15 min，流速1 mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量20 μL，樣品在進(jìn)樣前經(jīng)0.45 μm 濾膜過(guò)濾。

精密稱取綠原酸對(duì)照品0.010 6 g，加50%甲醇溶解并稀釋至50.0 mL，即為對(duì)照品溶液。精密吸取對(duì)照品溶液1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL 置棕色量瓶中加50%甲醇稀釋至10.0 mL 搖勻，按上述色譜條件，以峰面積積分值為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，得綠原酸標(biāo)準(zhǔn)工作曲線y =20 763x +235.92，相關(guān)系數(shù)為R2=0.999 3，其線性范圍為:21.20 ～106.0 μg/mL。

1.4 多糖含量測(cè)定

采用苯酚-硫酸法［14］，測(cè)定金銀花提取物中總糖含量。以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別取標(biāo)準(zhǔn)溶液(質(zhì)量濃度為10 mg/mL)0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 mL 依次加水，為1 mL。另取蒸餾水1 mL作空白實(shí)驗(yàn)，每支試管加10%苯酚溶液1 mL，搖勻。然后每支試管中緩慢加入H2SO45 mL，并放入冷水中冷卻，搖勻。在490 nm 下比色測(cè)定，以葡萄糖質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線得方程y=0.030 3x+1.800 1，R2=0.995 8。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溫度對(duì)綠原酸與多糖得率的影響

取酶用量為0.2%，提取時(shí)間為60 min，探討不同提取溫度對(duì)金銀花綠原酸與多糖得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 提取溫度對(duì)綠原酸和多糖得率的影響Fig.1 Effects of extraction temperature on yield of chlorogenic acid and polysaccharide

由圖1 可知，提取溫度為50 ℃時(shí)，酶法輔助對(duì)綠原酸和多糖的提取效果最好，隨著提取溫度升高，對(duì)多糖提取的影響不大，但使得綠原酸的得率下降，可能是由于體系溫度升高導(dǎo)致酶活力下降對(duì)綠原酸提取的負(fù)面影響較大，而對(duì)多糖提取影響較小。

2.2 酶用量對(duì)綠原酸與多糖得率的影響

固定提取溫度為50 ℃，提取時(shí)間60 min，考察不同酶用量對(duì)兩種產(chǎn)品得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 酶用量對(duì)綠原酸和多糖得率的影響Fig.2 Effects of cellulase concentration on extraction yield of chlorogenic acid and polysaccharide

由圖2 可知，隨著酶用量的增加，提取綠原酸和多糖的得率呈上升趨勢(shì)，但當(dāng)酶用量超過(guò)0.3% ～0.4%后，有效成分提取得率增效趨于平緩，這主要是由于纖維素酶的加入使得金銀花細(xì)胞壁破壞，增加了綠原酸和多糖的溶出，隨著酶用量的增加，金銀花中兩種有效成分大部分已溶出，所以繼續(xù)增加酶濃度將不再顯著增加提取效果。

2.3 提取時(shí)間對(duì)綠原酸與多糖得率的影響

設(shè)定提取溫度為50 ℃，酶用量為0.4%，比較不同提取時(shí)間對(duì)產(chǎn)品得率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 提取時(shí)間對(duì)綠原酸和多糖得率的影響Fig.3 Effects of extraction time on yield of chlorogenic acid and polysaccharide

由圖3 可知，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，金銀花多糖的提取得率呈先增大后下降的狀態(tài)，而金銀花綠原酸的提取得率呈先增大，到90 min 后再繼續(xù)延長(zhǎng)提取時(shí)間對(duì)其提取得率的影響不大，這主要是提取時(shí)間較長(zhǎng)后導(dǎo)致多糖分解，而綠原酸變化不大。

2.4 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)上述單因素實(shí)驗(yàn)探索情況，結(jié)合提取溫度、酶用量與提取時(shí)間3 個(gè)因素，各取3 個(gè)水平，選用L9(34)的正交表，以綠原酸得率與多糖得率為考察指標(biāo)，經(jīng)權(quán)重得率(綠原酸、多糖得率權(quán)重值各為0.5)，對(duì)酶輔助提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差分析，確定最優(yōu)工藝，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 1 Results of orthogonal test

由表1 可知，3 個(gè)因素對(duì)提取效果的影響程度大小為:提取溫度﹥提取時(shí)間﹥酶用量，確定最佳的工藝條件為:提取溫度50 ℃，提取時(shí)間120 min，酶用量0.5%。在該最佳工藝條件下，重復(fù)3 次平行實(shí)驗(yàn)，得金銀花綠原酸平均得率為4.90%，金銀花多糖平均得率為6.58%。

2.5 金銀花綠原酸HPLC 色譜檢測(cè)分析

將提取所得金銀花綠原酸樣品研成細(xì)粉，稱取細(xì)粉約0. 5 g，加入50% 甲醇50 mL，超聲處理15 min，放冷，過(guò)濾，吸取濾液5 mL，加50%甲醇至25 mL 即為提取樣品溶液。取綠原酸對(duì)照品(按1.3 節(jié))與提取樣品溶液各20 μL 分別進(jìn)樣測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 金銀花綠原酸HPLC 圖Fig.4 HPLC chromatogram of standard chlorogenic acid and chlorogenic acid from Flos Lonicerae

由圖4 可知，檢測(cè)物均在4.91 min 處出現(xiàn)最大吸收峰，可以斷定兩種物質(zhì)為同一化合物。

2.6 金銀花多糖紅外光譜檢測(cè)分析

提取所得金銀花多糖的紅外分析見(jiàn)圖5。

圖5 金銀花多糖的紅外光譜圖Fig.5 IR spectra analysis of polysaccharides from Flos Lonicerae

由圖5 可知，提取所得多糖具有典型的多糖特征吸收峰［15］，3 402 cm－1處的吸收峰是—OH 的伸縮振動(dòng)吸收峰，2 924 cm－1處是C—H 的伸縮振動(dòng)吸收峰，波數(shù)1 620 cm－1處有 C O 非對(duì)稱的伸縮振動(dòng)峰，1 404 cm－1處是C—H 變角振動(dòng)，1 091 cm－1處為—OH 的變角振動(dòng)吸收峰，在890 cm－1處存在β-型糖苷鍵的特征吸收峰，說(shuō)明金銀花多糖為β-多糖。

3 結(jié)論

通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，可以在一條工藝下同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)金銀花綠原酸和金銀花多糖這兩種活性物質(zhì)的提取，并得到較好的提取效果。金銀花多糖紅外分析表明該產(chǎn)物具有多糖的特征吸收峰，并初步斷定其結(jié)構(gòu)為β-多糖型。經(jīng)單因素實(shí)驗(yàn)探索，由正交實(shí)驗(yàn)得知提取溫度影響程度最大，其次是提取時(shí)間，酶用量影響最小，確定提取的最佳工藝參數(shù)為:提取溫度50 ℃，提取時(shí)間120 min，酶用量0.5%，得到金銀花綠原酸得率為4.90%，金銀花多糖得率為6.58%。

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