纖維素酶法提取太子參塊根粗多糖工藝的優化*

李 玲 楊興月 王俊麗 董 令 任建國*

（貴州醫科大學公共衛生學院，環境污染與疾病監控教育部重點實驗室，貴州省食品營養與健康工程研究中心，貴州貴陽 550025）

太子參為石竹科異葉假繁縷［Pseudostellaria heterophylla (Miq.) Pax ex Pax et Hoffm］ 的干燥塊根，含有環肽類、多糖、皂苷、氨基酸等成分，具有心肌保護、免疫功能、抗化學降解、抗酶解和改善肺部功能等作用。現代研究表明，多糖是太子參主要活性成分之一，有增強免疫、抗疲勞、活血抗栓、降血壓、降血脂、降血糖、抗衰老、增強骨髓造血機能、抗輻射等藥理作用。鑒于太子參多糖在臨床上的廣泛應用價值，目前已有多種關于其提取的方法，如超聲提取，酶提取，水提醇沉，超高壓技術提取等。闞永軍等采用熱水提取法、超聲提取法和纖維素酶提取法進行太子參粗多糖的提取，發現纖維素酶提取法粗多糖得率最高為17.81%，其次為熱水提取法和超聲提取法。由于該試驗中，未對纖維素酶提取法的提取條件進行優化探索，進而限制了該方法在太子參多糖工業化生產中的應用，為此本研究擬采用正交試驗設計對酶提取粗多糖工藝進行優化，以期為該方法的高效利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

太子參，購于貴州省黃平縣；纖維素酶，食品級5 萬u/g，最適溫度50 ℃，北京索萊寶科技有限公司。

無水乙醇，重慶川東化工有限公司；濃硫酸，上海沃凱生物技術有限公司；葡萄糖，天津市密歐化學試劑有限公司；苯酚，國藥集團化學試劑有限公司；上述試劑均為分析純。

1.2 儀器及設備

TG16.5 臺式高速離心機，上海盧湘儀離心機儀器有限公司；1510 型酶標儀，Thermo Fisher Scientific Oy；HWS-28 型電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學儀器有限公司；WBL2521H 型攪拌機，廣東美的生活電器制造有限公司；FA2004N 型電子分析天平，上海菁海儀器有限公司；萬欣型電熱鼓風干燥箱，上海恒科學儀器有限公司；KQ-800KDV型高功率數控超聲波清洗機，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品預處理

將太子參塊根洗凈、晾干，60 ℃恒溫烘干，粉碎過40 目，常溫保存備用。

1.3.2 葡萄糖標準曲線制備

采用苯酚-硫酸法測定太子參中多糖。將葡萄糖在105 ℃干燥至恒重后，精密稱取葡萄糖100 mg，定容至1 000 mL，搖勻即得0.10 mg/mL 的葡萄糖標準溶液。精密吸取葡萄糖標準溶液0.05 mL、0.10 mL、0.15 mL、0.20 mL、0.25 mL、0.30 mL 置于6 支具塞試管中，加蒸餾水補至0.5 mL。每只試管再加入5%苯酚溶液0.5 mL，混勻后再加入濃硫酸2.5 mL，迅速振搖混勻，于室溫下放置30 min，490 nm 處測量吸光度值，以吸光度值(y)為縱坐標，葡萄糖質量濃度(x)為橫坐標，繪制標準曲線，計算回歸方程。

1.3.3 粗多糖酶提取正交試驗

精密稱取27 份太子參粉末每份10 g。在闞永軍等試驗的基礎上，選取料液比（A）、酶添加量（B）和提取時間（C）三因素進行纖維素酶提取太子參粗多糖的L9(34)正交試驗，每組試驗重復3 次，因素水平設計見表1。具體試驗步驟為：先分別按料液比為1∶5、1∶10、1∶15 的量浸泡太子參粉末24 h，然后分別加入0.125 g、0.25 g、0.5 g 纖維素酶，50 ℃浸泡1 h、1.5 h、2 h，煮沸10 min 對酶進行滅活，然后過濾。濾渣如上重復提取2 次，合并3 次濾液，蒸發濃縮至約100 mL，加入4 倍量無水乙醇，4 ℃靜置過夜，4 000 r/min 離心10min 收集沉淀，再向沉淀中加入50 mL 蒸餾水充分溶解，重復醇沉淀1 次。收集沉淀，冷凍干燥后稱重，即為粗多糖質量，進而計算得到太子參粗多糖得率。

表1 L9(34)正交試驗因素水平

1.3.4 太子參總多糖含量及粗多糖純度測定

精密稱取上述冷凍干燥的粗多糖10 mg，加蒸餾水定容至100 mL。取1 mL 置于10 mL 容量瓶中，按“標準曲線制備”操作測得樣品吸光度值，根據標準曲線求出太子參總多糖含量及粗多糖的純度。

2 結果與分析

2.1 多糖標準曲線制備

由不同質量濃度葡萄糖與具對應吸光度值制作的標準曲線見圖1。

圖1 葡萄糖標準曲線

由圖1 可知，葡萄糖在0.001 43 mg/mL～0.008 57 mg/mL 范圍內呈良好線性關系，y=168.77x-0.0311，R2=0.990 8。

2.2 粗多糖酶提取工藝優化結果

纖維素酶法提取太子參粗多糖正交試驗優化結果見表2。

表2 纖維素酶提取法制備太子參粗多糖正交試驗結果

由表2 中極差R 值大小可看出，影響太子參粗多糖提取的主要因素是C，其次為B，A 因素影響相對較小，即提取時間＞酶添加量＞料液比。纖維素酶提取法制備太子參粗多糖的最佳工藝為A1B2C3，即提取料液比1∶5、酶添加量0.25 g、提取時間2 h，重復提取3 次，此條件下所得粗多糖含量最高為28.9%，粗多糖純度為51.8%。該批太子參塊根樣品的總多糖提取率為15.0%。本文纖維素酶法提取粗多糖優化工藝試驗結果與闞永軍等的試驗結果相比，明顯提高了太子參粗多糖得率和總糖提取率，進而為該方法用于太子參多糖工業化生產提供科學依據。

3 結論

目前超聲波、超高壓技術及水提醇沉等技術已被應用于太子參多糖的提取，提取率分別達6.17%、37.56%和21.41%，但這些提取方法均需一定的儀器設備或有機溶劑，對大規模工業化生產不利，而纖維素酶提取法所需設備簡單，酶試劑來源廣泛，易滅活，且對環境無不良影響，對太子參多糖的提取率達17.81%。針對以上研究報道，太子參多糖酶提取法簡單易行、工藝安全，得率也相對較高，更適合于大量太子參多糖的提取。為此本研究用纖維素酶進行太子參粗多糖提取優化試驗，采用L9(34)正交試驗設計，探討了酶量、料液比和提取時間對粗多糖得率的影響，試驗結果表明，在酶最適溫度（50 ℃）條件下，最佳提取工藝為：料液比1∶5，酶添加量0.25 g、提取時間2 h，提取次數3 次，此條件下粗多糖得率28.9%，粗多糖純度達51.8%，這為太子參粗多糖工業化生產提供理論依據。