超聲波提取黃芪多糖的工藝研究*

歐陽婉洳，李洪淼，張 利，謝淑玲，劉嘉琳

(遼寧農業職業技術學院，遼寧 營口 115009)

黃芪有“補氣之長”、“補氣諸藥之最”的美譽，它為豆科植物蒙古黃芪或膜莢黃芪的干燥根，具有補氣升陽、固表止汗等作用[1]。始載于《神農本草經》，列為上品。黃芪含多糖類、皂苷類、黃酮類、氨基酸類等化合物[2]，此外還含硒、鋅、銅等多種微量元素。現代研究表明，黃芪多糖是黃芪發揮生物活性和藥理作用的重要物質之一[3]，具有抗腫瘤、保護心腦血管、提高免疫功能、保護肺功能、調節血壓、抗衰老等藥理作用[4-5]。黃芪多糖的提取方法較多，其中超聲輔助法是研究的熱點。它是利用超聲波產生的空化作用使細胞內的各種成分充分溶出，因此能大大提高物質的提取效果。本實驗旨在探索超聲輔助法提取黃芪多糖的最佳工藝，為黃芪多糖的大規模生產提供參考。

1 實 驗

1.1 實驗材料

黃芪飲片，購自遼寧丹東佰福藥業有限公司。蒸餾水，來自學院制水實訓室。

1.2 儀器與設備

KQ-400KDE超聲波提取儀，昆山市超聲儀器有限公司；LH-T32手持式折射儀，杭州陸恒生物科技有限公司。

1.3 實驗方法

準確稱取黃芪飲片10 g，置于三角瓶中，按一定料水比加入蒸餾水，浸泡后將三角瓶放入超聲提取儀進行多糖的提取。采用單因素試驗，分別研究提取次數、料水比、提取溫度、提取時間及超聲功率對多糖提取的影響，用手持式折射儀測得的提取液總糖度為衡量指標。每組實驗設三個重復，取平均值。在單因素試驗基礎上，以提取溫度(A)、提取功率(B)、提取時間(C)、料水比(D)為因素，以提取液的糖度值為衡量指標，采用四因素三水平的正交設計，優化黃芪多糖的提取工藝。

2 實驗結果

2.1 提取次數的研究

稱取10 g黃芪飲片，按料水比1∶10加入水，浸泡。設置超聲功率為60%、60 ℃下提取60 min，分別提取三次，每次提取結束靜置測提取液的糖度值，實驗結果如圖1所示。由圖1可見，糖度值隨提取次數的增加下降很快，當提取到第三次時，糖度值為0，說明多糖成分已全部溶入到水中。因此，黃芪經設備提取2次即可。

圖1 提取次數對糖度值的影響Fig.1 Effect of extraction times on sugar content

2.2 料水比的研究

將料水比設置為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30，分別在超聲功率60%、60 ℃下提取60 min，用糖度計測各提取液的糖度值，實驗結果如圖2所示。由圖2可知，糖度值隨料水比的增大而降低，但兩者不是線性關系。說明料水比太低不利于多糖的溶出，料水比過高對多糖的溶出影響較小。從多糖得率、提取液量等方面綜合考慮，選擇1∶10的料水比比較合適。

圖2 料水比對糖度值的影響Fig.2 Effect of solid-liquid ratio on sugar content

2.3 提取溫度的研究

在超聲功率60%、料水比1∶10的條件下，分別將超聲波提取儀的溫度設置為40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃，提取60 min后靜置測各提取液的糖度值，如圖3所示。由圖3可知，在40～60 ℃范圍內，提取液的糖度值隨溫度升高而增大，當溫度超過60 ℃時，再升高提取溫度，糖度值無變化，說明此時多糖已全部溶出。因此，在提取黃芪時，提取溫度最低不得低于60 ℃。考慮耗能的因素，確定黃芪的最佳提取溫度為60 ℃。

圖3 提取溫度對糖度值的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on sugar content

2.4 提取功率的研究

黃芪和水按料水比1∶10加入，浸泡。將超聲功率分別設為40%、50%、60%、70%、80%、90%，60 ℃下提取60 min，靜置后測提取液的糖度值，結果如圖4所示。由圖4可知，當功率在40%～60%時，提取液的糖度值較小，而且變化甚微。當功率為70%時，糖度值達到最大，隨著超聲功率的增大提取液的糖度值略有下降，原因是超聲功率過大對多糖產生了破壞作用。因此，用超聲波提取儀提取黃芪時，最佳提取功率為70%。

圖4 提取功率對糖度值的影響Fig.4 Effect of extraction power on sugar content

2.5 提取時間研究

在溫度為60 ℃、超聲功率70%、料水比1∶10的條件下，將提取時間分別設置為20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min，分別測不同提取時間提取液的總糖度，實驗結果如圖5所示。從圖5可知，在20～50 min內，黃芪提取液的糖度值隨提取時間的延長而增大。當提取時間超過50 min時，糖度值不再增加，說明藥物當中的糖類成分已充分溶出。因此，為了降低生產成本，黃芪的提取時間應為50 min。

圖5 提取時間對糖度值的影響Fig.5 Effect of extraction time on sugar content

2.6 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以提取溫度、提取功率、提取時間、料水比為因素，設計四因素三水平的正交試驗，以提取液的糖度值為指標，優化黃芪多糖的提取工藝。因素和水平見表1，實驗結果見表2。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Orthogonal test factor level table

表2 正交試驗結果Table 2 Results of orthogonal test

由表2可知，四因素中，對提取液糖度值影響最大的是料水比，影響最小的是提取溫度，提取的最佳工藝因素水平是A1B3C3D1，即提取溫度60 ℃，提取功率70%，提取時間70 min，料水比為1∶5。在最優工藝條件下，提取液的糖度值最高，可達5.2。

3 結 論

本研究通過正交試驗對黃芪多糖的超聲輔助提取工藝進行了優化，結果表明料水比，提取溫度、提取功率、提取時間均能影響黃芪多糖的溶出，最佳工藝參數是：提取溫度60 ℃，提取功率70%，提取時間70 min，料水比為1∶5。

該方法是利用超聲波的空化作用使提取溶劑進入細胞，加快有效成分的釋放和溶出。為避免超聲波破壞多糖結構造成多糖得率降低，應注意提取時間、提取溫度、超聲功率的控制。與傳統提取方法相比，超聲輔助提取技術具有快速、低溫、節能又環保等優點，可用于黃芪多糖的工業化生產。