超聲波法提取麻黃草多糖的工藝條件優化

徐翔

麻黃（Ephedra sinica Stapf）草是一種重要的中草藥，最早在《神農本草經》就有記載，具有解表、驅寒、平喘、止咳、化痰，調節平滑肌、收縮血管和中樞興奮等功效，可治療風寒感冒、水腫及支氣管炎等多種疾病。據研究報道，麻黃草中主要含有麻黃堿、多糖、黃酮、揮發油、有機酸、氨基酸，蛋白質等化學成分。多糖廣泛存在于植物中，是中草藥的有效成分之一，由于多糖是一種廣譜的免疫促進劑，具有調節免疫功能、抗腫瘤活性、降血糖活性、降血脂活性、抗病毒活性、抗氧化活性、抗疲勞、抗突變活性等功效。目前人們對麻黃草活性成分的研究，多集中在麻黃堿及其提取方法研究上，而對麻黃多糖提取利用的研究較少。超聲波法提取提取植物有效成分具有快速、提取率高、有機試劑有量少等優點，是天然產物有效成分提取的最佳選擇。本試驗采用蒽酮-硫酸法、紫外分光光度法測定麻黃草中的多糖，通過單因素和正交試驗，確定了超聲波提取工藝和最佳提取條件，為大量工業化提取麻黃草多糖奠定了基礎，同時也為研究中藥草中的有效成分提供了理論依據。

實驗部分

材料與試劑。麻黃草（市售），硫酸、苯酚、丙酮等均為分析純；葡萄糖標準樣品為優級純。

TU- 1901雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用通用儀器有限責任公司），Kq-508型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）， 電子天平、超級恒溫器（上海實驗儀器總廠），電熱鼓風干燥箱（重慶市永生實驗儀器廠）。

試驗方法。

（1）麻黃草中多糖的提取

稱取20.0g麻黃草，于電熱鼓風干燥箱中干燥3h，使其水分含量小于5%。取出將其粉碎，用50目的篩進行過篩，取其粉末2g置于錐形瓶中，加入一定體積的水，在不同的溫度下進行恒溫30min后進行超聲波提取一定時間，再對提取液進行抽濾，取其濾液，定容至一定體積即得麻黃草多糖待測液。

（2）麻黃草中多糖的測定方法

本試驗采用蒽酮-硫酸法、紫外分光光度法測定麻黃草中的多糖。

（3）料液比的選擇

于5個100ml的燒杯中分別裝入2g的麻黃草樣品和5、10、15、20、25ml的浸提劑，在微波功率為40W，溫度為40℃的條件下提取30min，離心分離，取濾液2ml定容至10ml，在最大吸收波長處測定各樣的吸光度，結果見表2- 1。

（4）微波功率的選擇

于5個100ml的燒杯中分別裝入2g的麻黃草樣品和10ml的浸提劑，在微波功率為30W、40W，50W、60W、70W溫度為40℃的條件下提取30min，離心分離，取濾液2ml定容至10ml，在最大吸收波長處測定各樣的吸光度，結果見表2- 2。

（5）提取溫度的選擇

5個100ml的燒杯中分別裝入2g的麻黃草樣品和10ml的浸提劑，在溫度為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、微波功率為50W的條件下提取30min，離心分離，取濾液2ml定容至10ml，在最大吸收波長處測定各樣的吸光度，結果見表2- 3。

（6）最佳工藝條件的選擇

在單因素試驗的基礎上，分別選擇超聲波功率 料液比，溫度，時間四個因素及優化水平，用正交試驗對提取工藝條件進行優化。

結果與分析

料液比的選擇。

結果表明：當料液比為1：1.5和1：10時，多糖的提取含量較高，當料液比為1：15時，多糖的提取含量開始明顯下降，主要是由于濃度降低。所以初步確定最佳料液比為的料液比為1：10。

微波功率的選擇。

超聲波的機械化學作用是通過破壞細胞壁和加強細胞內的傳質作用，提高了植物中有機化合物的提取速度。微波在液體中傳播時產生空化作用，形成了高溫高壓的環境，同時伴隨一定強度的能量，從而破壞細胞壁結構，使其在瞬間破裂，釋放細胞內的成分，大大提高了提取效率。結果表明：微波功率為50W時，多糖的提取含量已很高，表明細胞內的糖類物質已完全釋放出來。微波功率為70W時，多糖的提取含量有所下降。所以初步確定最佳微波功率為50W。

提取溫度的選擇。

從原料中提取有效成分時，一般包括兩個動力學過程：（1）原料的浸泡、溶脹過程。（2）可溶性成分通過擴散和滲透從原料中傳質進入溶劑過程。這兩個過程都影響提取速率。對提取物進行浸泡，尤其是干原料，可以增加有效成分從原料中滲出，進入提取溶劑，而它的滲出速率與溫度有關，同時又能增加原料的溶脹作用，這將加速提取物的擴散與滲出，同時強化了提取過程。當溫度為25℃時，多糖的平均提取含量也并不高，當溫度升高到35℃時，多糖的平均提取含量最高，再升高溫度，提取到多糖的含量下降。所以最佳的提取溫度為35℃。

正交試驗。根據前期試驗確定的提取條件，選擇料液比、時間、溫度 和超聲波功率作為影響因素，設計L9（34）正交實驗如表2- 4所示。

正交試驗結果中，極差R值越大，表明對應因素對結果影響越大，由表4得出的R值可知，實驗所設的4個因素對結果的影響大小順序為A>C=D>B，最佳組合為A1B3C1D3，即料液比為1：5，提取時間50min，溫度為35℃，超聲波功率60W ， 麻黃多糖的質量濃度為14.54mg/g，該組合效果較優。

采用超聲波提取法提取麻黃草多糖，確定提取多糖的最佳工藝條件為：料液比為1：5，提取時間50min，溫度為35℃，超聲波功率60W， 麻黃多糖的質量濃度為14.54mg/g。該試驗方法為大量工業化提取麻黃草多糖奠定了基礎，同時也為研究中藥草中的有效成分提供了理論依據。