正交試驗優化平臥菊三七多糖的提取工藝

李景恩，彭貴純，鄭國棟

（江西農業大學食品科學與工程學院，江西南昌330045）

正交試驗優化平臥菊三七多糖的提取工藝

李景恩，彭貴純，鄭國棟*

（江西農業大學食品科學與工程學院，江西南昌330045）

用蒸餾水浸提平臥菊三七中的多糖成分，分別以提取溫度、提取時間、料液比和提取次數為主要影響因素，采用L9（34）正交試驗設計進行提取工藝的優化。結果表明各因素對平臥菊三七多糖得率的影響程度依次為提取溫度＞料液比＞提取時間＞提取次數。通過正交試驗及其驗證試驗確定其最佳提取工藝為提取溫度100℃，提取時間3 h，料液比4∶100（g/mL），提取次數2次。在此條件下，平臥菊三七多糖得率可達19.88%。

平臥菊三七；多糖；提取工藝；正交試驗

平臥菊三七[Gynura procumbens（Lour.）Merr.]為菊科三七屬多年生草本植物，又名續命草、神仙草，多生于林間、溪旁、坡地的沙質土壤，攀援于灌木及喬木，在我國南方多省份均有廣泛分布[1]。平臥菊三七全身都是寶，根和莖都是中成藥的上等原料，其味甘淡，性平，食之有通經活絡、消炎止咳、散瘀消腫、活血生肌之功效[2]。新鮮植物亦可作菜食用或藥用，具有降血脂[3]、降血壓[4-6]、降血糖[7-8]、補鈣、抗病毒、提高人體免疫力等功效[9-10]，外用還可對帶狀皰疹、各種皮炎、燙傷、燒傷及無名腫痛具有良好的療效[11]。

平臥菊三七既是一種無毒的蔬菜，也是綠色制藥的良好原料，作為一種具有高附加值的經濟作物，它的市場前景十分廣闊。本研究以蒸餾水為提取溶劑，以提取溫度、提取時間、料液比和提取次數為主要因素進行正交試驗，確定平臥菊三七多糖的最佳提取工藝，為平臥菊三七多糖的進一步開發利用提供科學參考。

1材料與方法

1.1材料與試劑

平臥菊三七：江西農業大學中藥園，取其莖葉部分烘干、粉碎后過20目篩備用。

無水乙醇、丙酮、無水乙醚（均為分析純）：天津市大茂化學試劑廠。

1.2儀器與設備

METTLER-TOLEDO AL104型電子天平：瑞士梅特勒-托利多公司；Milli-Q型超純水制備系統：美國Millipore公司；HH-60型數顯恒溫攪拌循環水箱：常州國華儀器有限公司；101A-2型電熱鼓風干燥箱：上海實驗儀器廠有限公司；SHZ-D（III）型循環水式真空泵：鞏義市子華儀器有限責任公司；RE-52AA型旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；DZF-6090Z型真空干燥箱：上海躍進醫療器械有限公司。

1.3方法

1.3.1平臥菊三七多糖提取工藝流程

取平臥菊三七的莖葉部分進行烘干、粉碎、過篩，然后按照一定的料液比加入蒸餾水，于一定溫度的水浴中浸提一定時間，然后將殘渣及上清液采用抽濾的方式進行分離。濾渣部分繼續用同樣的方法進行浸提，上清液部分進行合并濃縮，然后緩慢加入3倍體積的無水乙醇沉淀多糖，于4℃低溫靜置24 h，再以4 800 r/min離心10min，收集下層多糖沉淀，最后用無水乙醇、丙酮、無水乙醚依次洗滌2次，得平臥菊三七多糖，記錄不同提取條件下的多糖得率。

1.3.2平臥菊三七多糖得率的計算

1.3.3單因素試驗

提取溫度的選擇：分別稱取10.0 g平臥菊三七粉末3份，固定提取時間3 h，料液比4∶100（g/mL），提取1次，提取溫度分別選擇30、50、70、90、100℃，計算不同提取溫度平臥菊三七多糖的得率。

提取時間的選擇：分別稱取10.0 g平臥菊三七粉末3份，固定提取溫度100℃，料液比4∶100（g/mL），提取1次，提取時間分別選擇1、2、3、4、5、6 h，比較不同提取時間平臥菊三七多糖的得率。

料液比的選擇：分別稱取10.0 g平臥菊三七粉末3份，固定提取溫度100℃，提取時間5 h，提取次數1次，選擇不同料液比1∶100、2∶100、3∶100、4∶100、5∶100（g/mL）對平臥菊三七多糖進行浸提，計算不同料液比平臥菊三七多糖的得率。

提取次數的選擇：分別稱取10.0 g平臥菊三七干粉3份，按照上述確定的最佳提取溫度、提取時間和料液比，分別提取1次、2次、3次、4次和5次，比較不同提取次數下平臥菊三七多糖的得率。

1.3.4正交試驗

在單因素試驗基礎上，采用L9（34）正交試驗進行平臥菊三七多糖提取工藝的優化。以提取溫度（A）、提取時間（B）、料液比（C）和浸提次數（D）為主要因素，每組試驗平行操作3次，取其平均值作為最終得率。

1.3.5驗證試驗

在1.3.4所得最佳提取工藝下，進行3次平行驗證試驗，通過與正交試驗結果進行比較進一步驗證該最佳提取工藝的準確性。

2結果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1提取溫度對平臥菊三七多糖得率的影響

固定提取時間3 h，料液比4∶100（g/mL），提取1次時，不同提取溫度對平臥菊三七多糖得率的影響見圖1。

圖1提取溫度對平臥菊三七多糖得率的影響（n=3）Fig.1 Effectof extraction tem peratureon the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

圖1 表明，在試驗溫度范圍內，隨提取溫度的升高，多糖得率也顯著升高。當溫度達到水浴最高溫度100℃時，多糖得率最高為17.00%。假如繼續提高溫度，多糖在高溫下會有被降解的可能，因此采用100℃作為單因素試驗的最適提取溫度。

2.1.2提取時間對平臥菊三七多糖得率的影響

固定提取溫度100℃，料液比4∶100（g/mL），提取1次時，不同提取時間對平臥菊三七多糖得率的影響見圖2。

圖2 提取時間對平臥菊三七多糖得率的影響（n=3）Fig.2 Effectof extraction tim eon the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

由圖2可見，隨提取時間的延長，多糖得率逐漸增大。當提取時間為5 h時，多糖得率為16.51%；提取時間為6 h時，多糖得率為16.89%，無顯著增加。因此從實際生產效益出發，選擇5 h作為單因素試驗的最適提取時間。

2.1.3 料液比對平臥菊三七多糖得率的影響

固定提取時間5 h，提取溫度100℃，提取1次時，不同料液比對平臥菊三七多糖得率的影響見圖3。

圖3 料液比對平臥菊三七多糖得率的影響（n=3）Fig.3 Effectof solid-liquid ratio on the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

由圖3可知，當料液比為5∶100（g/mL）時，多糖得率有所下降，可能是由于料液比例過大，阻礙了多糖的充分溶出。而當料液比為2∶100、3∶100、4∶100（g/ mL）時，平臥菊三七多糖得率的變化不大，因此選擇這3個料液比作為后續正交試驗的3個設計水平。

2.1.4提取次數對平臥菊三七多糖得率的影響

稱取平臥菊三七粉末10.0g，固定提取溫度100℃，提取時間5 h，料液比3∶100（g/mL），不同提取次數對平臥菊三七多糖得率的影響見圖4。

圖4 提取次數對平臥菊三七多糖得率的影響（n=3）Fig.4 Effectof extraction tim eson the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

由圖4可知，當提取次數為2時，多糖得率為19.62%。繼續增加提取次數時，多糖得率將不再明顯增加，從提取成本、節約能源方面考慮，選擇提取次數2次較好。

2.2正交試驗設計

選擇提取溫度（A）、提取時間（B）、料液比（C）和提取次數（D）作為主要因素，每個組合設定3個重復試驗，取其平均值作為平臥菊三七多糖的得率，其影響因素及水平設計見表1。正交試驗直觀分析及方差分析結果分別見表2、表3。

正交試驗直觀分析（表2）表明，影響平臥菊三七多糖得率的主要因素依次為A＞C＞B＞D，試驗結果組合為A3B1C3D2，即提取溫度100℃，提取時間3 h，料液比4∶100（g/mL），提取次數2次時，平臥菊三七多糖的得率為19.88%，即最大得率。方差分析（表3）表明，各因素對試驗結果的影響均不顯著，因此不必再進行各因素水平間的多重比較，可直接由表2中極值（R）大小進行直觀判斷。

表1 正交試驗因素水平表Table1 Factorsand levelsoforthogonal test

表2 直觀分析結果Table2 Intuitiveanalysis results

表3 方差分析結果Table3 Varianceanalysis results

2.3驗證試驗

在A3B1C3D2條件下進行平臥菊三七多糖提取的驗證試驗，結果見表4。

可見在K值最佳條件下提取平臥菊三七多糖，平均得率可達19.82%，接近于表2正交試驗結果19.88%，因此證明采用正交試驗法優化平臥菊三七多糖的提取工藝是可行的。

表4 最佳工藝驗證試驗Table4 Resultsof theverification test

3結論

本研究在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗確定了平臥菊三七多糖的最佳提取工藝為提取溫度100℃，提取時間3 h，料液比4∶100（g/mL），提取次數2次。在上述優化條件下，平臥菊三七多糖的得率為19.88%。該研究結果不僅為平臥菊三七多糖的提取工藝提供了參考，也為其多糖成分的進一步開發利用奠定了科學基礎。

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Study on the Extraction Technology of Gynura procumbens Polysaccharides by Orthogonal Test

LIJing-en，PENGGui-chun，ZHENGGuo-dong*
（College of Food Science and Engineering，JiangxiAgriculturalUniversity，Nanchang 330045，Jiangxi，China）

Polysaccharideswere extracted from Gynura procumbens with distilled water as solvent in thisarticle.Extraction temperature，extraction time，solid-liquid ratio and extraction timeswere chosen as fourmain influence factors，and then extraction conditionswere optimized with L9（34）orthogonal test.The results indicated that the influence levelof them wasextraction temperatures＞solid-liquid ratio＞extraction time＞extraction times，respectively.The optimal extraction conditionswere proved to be extraction temperature of 100℃，extraction time of3 h，solid-liquid ratio of4∶100（g/mL）and extraction timesof twice by the orthogonal testand itsverification test.Under this condition，the yield ofGynura procumbenspolysaccharideswas19.88%.

Gynuraprocumbens；polysaccharides；extraction condition；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.025

2016-06-22

江西省教育廳科學技術研究項目（GJJ150433）；南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室開放基金（SKLF-KF-201601）

李景恩（1984—），女（漢），講師，博士，主要從事天然產物的分離提取、結構鑒定和生物活性研究。

*通信作者