正交試驗優化刺五加多糖超聲提取研究

劉 冉，郝曉亮，方志剛

（遼寧科技大學 化學工程學院，遼寧 鞍山 114000）

刺五加是葫蘆科植物木鱉的干燥成熟種子,其在臨床上用于抗腫瘤及消腫等方面[1-2]。目前，對于刺五加多糖的提取，國內外開展了研究，沈宇等使用超濾法對刺五加多糖進行了分離[3]，于淼等對刺五加根廢棄物的多糖進行了研究[4]，張小飛等使用微波法對刺五加多糖的提取工藝進行了優化[5]。本文對比了前述研究，使用超聲波法對刺五加多糖進行研究，希望為中藥天然產物的提取提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

刺五加購于市售；無水乙醇、濃硫酸、苯酚均取于遼寧科技大學生物實驗室。

1.2 儀器與設備

KQ-250B型超聲波清洗機，來自昆山市超聲儀器有限公司；HH-2型恒溫水浴鍋，來自金壇市城東新瑞儀器廠；UV-2000型紫外可見分光光度計，來自上海分析儀器總廠。

1.3 單因素試驗

1.3.1 超聲提取時間的確定

在5個磨口錐形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g與20mL質量分數為70%的甲醇溶液；搖勻置于水溫50℃的超聲波清洗機中，提取時間依次為20 min、40 min、60 min、80 min、100 min。

1.3.2 料液比的確定

在5個磨口錐形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g后，依次加入不同質量分數70%的甲醇溶液，使其料液比依次為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，搖勻置于超聲波清洗機中。

1.3.3 甲醇濃度的確定

在5個磨口錐形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g與25mL甲醇溶液，溶液濃度依次為50%、60%、70%、80%、90%，搖勻置于超聲波清洗機中。

1.3.4 多糖提取率測定

參照朱亞偉[6]等對多糖測定的方法，繪制多糖標準曲線，并計算多糖提取率。提取率公式。

式中：C——比色液中多糖含量；V——提取液體積。

1.4 正交設計試驗

依據單因素試驗篩選出的最優條件，使用Box Behnken模式設計3因素3水平（表1）的試驗。

表1 因素水平表Tab.1 hetable of factorslevel

圖1 多糖標準曲線Tab.1 Thetable of factors level

2 試驗結果討論與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料液比的確定

如圖2，在其他條件均一致時，提取率隨料液比的增加而提高，當料液比≥1∶40時，提取率呈現穩態，故1∶40為提取刺五加多糖所需最佳料液比。

圖2 料液比的篩選Fig.2 The selection of material-liquid ratio

2.1.2 甲醇濃度的確定

如圖3，在其他條件均一致時，多糖提取率隨著甲醇濃度的增加而提高，甲醇濃度80%時提取率達到最高；而當甲醇濃度高于80%時提取率降低。故甲醇濃度80%為提取刺五加多糖所需最佳濃度。

圖3 甲醇濃度的篩選Fig.3 The selection of methanol concentration

2.1.3 超聲提取時間的確定

如圖4，在其他條件均一致時，超聲時間<60 min時多糖提取率隨著時間的增加而提高；當超聲提取時間為60 min時，刺五加多糖的提取率最高；超聲時間>60 min提取率越來越低，原因是超聲時間過長造成多糖物質分解，故超聲時間60 min為提取刺五加多糖最佳提取時間。

圖4 提取時間的篩選Fig.4 The selection of extraction time

2.2 正交設計試驗

設計9種方案，試驗結果見表2。

表2 正交設計結果Tab.2 The results of orthogonal design

由表2分析得：超聲時間是刺五加多糖的提取率的主要影響因素。除此之外，對刺五加多糖的提取率影響大小依次是甲醇濃度和料液比。根據各因素、各水平對應各指標結果的平均值大小確定各因素水平，確定最優方案為A3B2C1。進行驗證試驗，此時得到的提取率為16.37%，與正交試驗結果得到的數據誤差小于1%，因此，正交試驗結果可信。

3 結論

本研究使用超聲波輔助提取刺五加多糖，通過單因素試驗與正交設計試驗確定了多糖提取的最佳條件。