白芍多糖的提取動力學及其抗氧化活性研究

中圖分類號：TS201.2 文獻標志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2025.05.034

文章編號：1000-9973（2025）05-0229-05

Study on Extraction Kinetics and Antioxidant Activity of Polysaccharides from Radix Paeoniae Alba

ZHENG Yan-fei， WEI Qi-min，NONG Jia-qiong （College of Chemical and Biological Engineering，Guangxi Minzu Normal University，Chongzuo 53220o，China）

Abstract： The efficient extraction process of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba is explored， which can provide references for application of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba in food， medicine，cosmetic and other industries. Fick's second law is used to study the extraction kinetics model of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba，and tests are conducted on in vitro antioxidant activity of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba.The results show that the linear relationships of extraction kinetics fiting equations of function values such as rate constants，relative extraction efficiency and half-life period are good. The ability of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba to scavenge DPPH·， NO₂^- ， ABTS⁺ ·and O₂^- ·changes with variations in mass concentration of polysaccharides and reaction time. With the increase of the concentration of polysaccharides，the ability to scavenge DPPH ? ， NO₂^- ， ABTS⁺ ·and O₂^- ·gradually increases. The polysaccharides from Radix Paeoniae Alba can inhibit the generation of lipid peroxides，and the content of peroxides and malondialdehyde（MDA）produced by blank liposomes at 60h is 1.3 times that of Radix Paeoniae Alba polysaccharide liposomes. The polysaccharides from Radix Paeoniae Alba are expected to be developed as functional food and natural medicine.

Key words： Radix Paeoniae Alba；polysaccharide；kinetics;antioxidation; liposomes

白芍（RadixPaeoniaeAlba）是源于芍藥屬的藥材，由其根部經過干燥去皮后制成，是一味常用的中藥材。白芍主要生長在云南、山東、四川、貴州、浙江等地的土壤中[1]。白芍屬于微寒類藥物，味道苦中帶酸，具有收斂陰液、止汗、補氣養血、調節月經、調節肝臟陽氣、緩解疼痛的成效，在臨床中常用于緩解白汗、冷汗、緩解腹部疼痛、氣虧血虛面色發黃等癥狀[2]。隨著科學技術的發展，關于白芍的各方面研究都在不斷深入。

高小榮等[3]發現白芍中含有單萜苷類、黃酮類、三萜類、多糖等能夠抑制炎癥、緩解氧化、調節免疫系統、緩解痙攣陣痛、保護肝臟等功效的成分。劉璐等[4]發現白芍在臨床醫學中具有重要價值，在各大中醫院和多個中醫學期刊上都有廣泛應用和發表的研究成果。目前，國內關于白芍多糖的研究報道頗多[5-12]，但對于白芍多糖提取過程的動力學及其性能的研究鮮見報道。白芍多糖的提取得率如何提高及性能表現如何，將對其開發為多糖天然藥物、功能性食品的可行性有很大影響。因此，對白芍多糖提取過程的動力學分析及其性能研究是非常有必要的。

本研究結合Fick第二擴散定律對白芍多糖提取過程進行動力學實驗研究及分析；探討不同濃度下的白芍多糖對DPPH·NO₂^- 、ABTS+·、 O₂^- ·的清除能力，通過測量過氧化值和丙二醛（MDA）的含量評價白芍多糖的抗脂質體氧化能力，開發其在醫藥學、化工、食品調味品等領域的潛在價值，同時也為食品安全和天然藥物研究領域提供了理論依據。

1材料與方法

1. 1 材料與試劑

白芍：購于桂中大藥房；無水乙醇、濃硫酸、葡萄糖、冰醋酸、二氯化鐵、無水磷酸氫二鈉、十二水磷酸二氫鈉、硫氰酸銨（均為分析純）：成都市科隆化學品有限公司；苯酚、膽固醇（均為分析純）：上海麥克林生化科技股份有限公司；抗壞血酸（分析純）：成都金山化學試劑有限公司。

1.2 實驗儀器

A560紫外可見分光光度計翱藝儀器（上海）有限公司；JA5003電子天平上海舜宇恒平科學儀器有限公司；KQ-600DB超聲波清洗機昆山市超聲儀器有限公司；TD4離心機上海盧湘儀離心機儀器有限公司;DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器河南省予華儀器制造有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料預處理

將白芍進行粉碎并過40目篩，按照1：20的比例稱取白芍粉末并加入95%乙醇，在 90^°C 水浴回流4h，取出，在 50^°C 下烘干 30min ，備用[13]。

1.3.2 多糖濃度測定

采用苯酚-濃硫酸顯色法進行標準曲線的繪制[14-15]，擬合得方程為 A=0.0124C+0.0875 。取適量白芍多糖提取液，根據標準曲線方程測定吸光度，計算多糖濃度。

1.3.3 多糖提取的動力學研究

在提取過程中白芍多糖在粉末顆粒中的含量不斷減少，屬非穩態擴散過程，可用Fick 第二定律來分析[16-18]。

1.3.3.1速率常數 k 的求解

在白芍多糖提取中，當多糖濃度基本不變時，可認為此時達到平衡狀態，對應濃度為平衡濃度[16]。固定功率為480W，在 1：50.1：60.1：70 不同料液比下提取白芍多糖，根據實驗所得數據算出不同料液比下的k值。

1.3.3.2 相對萃余率的求解

以相對萃余率 Y=（C_∞-C）/（C_∞-C₀）^[14] 為縱坐標，提取時間 Ψ_t 為橫坐標作圖。

1.3.3.3 半衰期的求解

以半衰期 為縱坐標，料液比為橫坐標。不同料液比下的半衰期由 k 值求出。

1.3.4 多糖的抗氧化性研究

1.3.4.1白芍多糖清除DPPH·能力的測定

采用文獻[19一20]的方法測定白芍多糖清除DPPH·的能力。取不同濃度的白芍多糖溶液（0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2mg/mL） 各 2mL 于試管中，分別加入2mL DPPH-乙醇溶液 （0.2mmol/L） ，在室溫下避光反應 30min 。以 v_c 為對照，在 517nm 處測定吸光度。

1.3.4.2 白芍多糖清除 NO₂^- 能力的測定

采用文獻[21—22]的方法測定白芍多糖清除 NO₂^- 的能力。取不同濃度的白芍多糖溶液（2，4，6，8，10，12，15，20mg/mL） 各 1mL 于試管中，加入 2mL 10μg/mL 的 NaNO₂ 標準溶液 、2mLpH 為3.0的檸檬酸緩沖液，搖勻后于 37^°C 水浴保溫 ^1h 。取出，加入 2mL4g/L 對氨基苯磺酸，混合均勻放置 5min ，再加人 1mL2g/L 鹽酸萘乙二胺，混合均勻放置 15min ，以 v_c 為對照，在 550nm 處測定吸光度。

1.3.4.3 白芍多糖清除ABTS+·能力的測定

采用文獻 [23-24] 的方法測定白芍多糖清除ABTS+·的能力。配制白芍多糖溶液（0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4mg/mL） ，取 1mL 白芍多糖溶液于試管中，加人 4mL ABTS+·溶液，混合均勻后放置 6min ，在 734nm 處測定吸光度，以 v_c 為對照。

1.3.4.4白芍多糖清除 O₂^- ·能力的測定

采用文獻[19，25]的方法測定白芍多糖清除 O₂^- ·的能力。取不同濃度的白芍多糖溶液（0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.5mg/mL） 各 1mL 于試管中，分別加入4.5mL 50mmol/L 的Tris-HCl緩沖液 （pH8.2） ，混勻后于室溫下反應 20min ，加入 0.1mL 3mmol/L 的鄰苯三酚溶液，混勻后于室溫下反應 5min ，立即加人1mL8mmol/L 的HC1終止反應，在 320nm 處測定吸光度，以 v_c 為對照。

1.3.4.5白芍多糖抗脂質體氧化能力的測定

采用乙醇注入法[26]，用膽固醇和大豆卵磷脂制備空白脂質體和白芍多糖脂質體，并對這兩種脂質體進行過氧化處理，每隔 12h 取出兩種脂質體，利用硫氰酸鐵法測定過氧化物含量，使用MDA試劑盒測定丙二醛含量。

1.4 數據處理

實驗數據均進行3組平行實驗，取平均值，繪圖、數據處理分析使用Origin2019和Excel2010軟件進行。

2 結果與分析

2.1多糖提取的動力學分析

2.1.1速率常數的求解

表1不同料液比對白芍多糖質量濃度的影響

Table1Effect ofdifferent solid-liquid ratioson the mass concentration of polysaccharides from Radix Paeoniae Alba

表2不同料液比下提取白芍多糖的平衡濃度

由表1中的質量濃度和表2中的平衡濃度作 與超聲時間 Ψ_tΨ_Ψ 的關系圖，并進行線性擬合，結果見圖1和表3。

由表3可知，在超聲功率480W下， .1：50.1：60 、1：70 各料液比的提取動力學擬合方程線性關系良好，速率常數 k 與料液比呈正相關，說明增大料液比有助于提高白芍多糖提取率。

2.1.2 相對萃余率的求解

根據表1中的質量濃度和表2中的平衡濃度作（C_∞-C）/C_∞ 與超聲時間 χ_t 的關系圖，并進行線性擬合，結果見圖2和表4。

由圖2可知，在相同的實驗條件下，多糖提取的相對萃余率隨著料液比的升高而減小，即多糖提取率隨著料液比的升高而增大。由表4可知，在超聲功率480W下， 1：50.1：60.1：70 各料液比下相對萃余率對超聲時間的擬合方程線性關系良好。

2.1.3半衰期的求解

由 t_1/2=111.215 8/k 對超聲功率溫度作圖，見圖3。在相同條件下，隨著料液比的上升，半衰期減小，半衰期可反映出提取效率，達到平衡濃度一半所需時間越短，說明提取速率越快[27]。隨著料液比的增大，溶劑與原料充分接觸，從而促進了多糖的溶出。對半衰期與超聲時間進行擬合，回歸方程線性關系較好；隨著超聲功率的增加，越來越多的能量被轉化為熱能，導致溫度升高，多糖溶解速度加快，從而使半衰期減小[28]。

2.2白芍多糖的抗氧化性研究

2.2.1白芍多糖對DPPH·的清除能力

由圖4可知，在 0.1～1.2mg/mL 濃度范圍內，白芍多糖對DPPH·的清除率隨著濃度的增加而增大，之后趨于平衡，最大清除率為 91.10% 。白芍多糖對DPPH·的清除效果不及陽性對照 v_c ，白芍多糖的 IC₅₀ 值為0.222mg/mL 。

2.2.2白芍多糖對 NO₂^-"的清除能力

由圖5可知，在 2～20mg/mL 濃度范圍內，白芍多糖對 NO₂^- 的清除率隨著濃度的增加而增大，最大清除率為 50.16% 。與同濃度的 v_c 相比，白芍多糖對 NO₂^- 的清除作用較弱。白芍多糖的 IC₅₀ 值為 13.081mg/mL 。

2.2.3 白芍多糖對ABTS+·的清除能力

由圖6可知，在 0.1～0.4mg/mL 濃度范圍內，白芍多糖對 ABTS⁺ ·的清除率隨著濃度的增加而增大，最大清除率為 77.92% ，表明白芍多糖對ABTS+·具有較好的清除效果[29]。白芍多糖對ABTS+·的清除作用小于 v_c 。當濃度為 0. 40mg/mL 時，白芍多糖對ABTS⁺ ·的清除率為 77.92% ，是 v_c 的0.78倍。

2.2.4 白芍多糖對 O₂^-"·的清除能力

由圖7可知，在 0.2～1.5mg/mL 濃度范圍內，白芍多糖對 O₂^- ·的清除率隨著濃度的增加而增大，最大清除率為 66.35% 。白芍多糖對 O₂^- ·的清除作用小于 v_c 。當濃度為 1.5mg/mL 時，白芍多糖的清除率為 66.35% ，相當于 v_c 的0.76倍。

2.2.5白芍多糖抗脂質體氧化能力

脂質的過氧化反應會導致膜的結構受損，對功能障礙造成一定的氧化損傷，以脂質體模擬細胞膜，通過將白芍多糖添加到脂質體中，考察白芍多糖抗脂質體氧化的作用，在脂質體氧化過程中會生成過氧化物和次級產物MDA[30]，過氧化值和MDA水平能夠反映過氧化損傷程度。因此，通過比較空白脂質體和白芍多糖脂質體的過氧化值和MDA水平，能夠準確地反映出白芍多糖抗脂質體氧化的能力。

由圖8可知，白芍多糖在 0～60h 能顯著抑制氧化過程，一定程度上減緩了過氧化物的產生速度，減少了MDA的產量， 60h 時空白脂質體產生的過氧化物和MDA為白芍多糖脂質體的1.3倍左右。

3結論

隨著科學的進步，人們已經從許多植物中成功提取到多糖，多糖因其優良的生物活性和理化性質在食品、藥品、化妝品等行業均有廣泛應用。白芍多糖屬于自然可再生資源，作為一種天然健康的產品，未來在新型添加劑、功能性食品、藥品等領域的應用將更加廣闊。研究白芍多糖提取動力學及其抗氧化性，可為白芍多糖在天然食品添加劑的研究及開發應用方面提供有力的參考依據。

本研究以Fick第二定律為理論基礎建立白芍多糖提取動力學模型，并用其算出對應的表觀速率常數、相對萃余率、半衰期、平均擴散系數等參數；不同的質量濃度和反應時間對白芍多糖清除 DPPH???NO₂^- 、ABTS⁺?Ω，O₂^- ·的能力均有影響，隨著白芍多糖質量濃度的提高，其清除DPPH·、 NO₂^- 、 ABTS⁺??O₂^- ·的能力逐漸增強。用脂質體模擬細胞膜中脂類物質氧化進行脂質體氧化實驗，結果表明在 60h 內不論在哪一時期，加入白芍多糖的脂質體均比空白脂質體中的過氧化物含量及其次級產物MDA含量低，證明白芍多糖能在一定程度上抑制脂質體發生氧化。該研究結果可為高效開發白芍多糖功能性食品、藥品等提供參考。

參考文獻：

[1]謝偉，宋忠興，王月茹.白芍配方顆粒的制備工藝研究[J].陜西中醫，2017，38（9）：1291-1293.

[2]周學剛.白芍種質資源的初步評價及傳粉生物學研究[D].天津：中國協和醫科大學，2009.

[3]高小榮，田庚元.白芍化學成分研究進展[J].中國新藥志，2006（6） ：416-418.

[4]劉璐，周德勇，李倩，等.白芍的化學成分和藥理作用[C]//中華中醫藥學會第十一屆中藥化學年會論文集，2016：62-67.

[5]王思宇.白芍多糖的提取工藝及其治療自身免疫性肝炎的作用機制研究[D].廣州：廣東藥科大學，2020.

[6]曹榮安，張承泰，季瑞雪，等.白芍多糖提取工藝優化、分子特性分析及其對巨噬細胞的增殖作用[J].食品工業科技，2021，42（15）：157-162.

[7]李然.白芍多糖純化及其抗運動性疲勞活性研究［J].化學工程師，2021，35（1）：69-73.

[8]秦亞東，汪榮斌，周娟娟.白芍多糖體內、外抗氧化活性組分篩選研究[J].安徽科技學院學報，2019，33（2）：54-58.

[9]裴曉紅，許閩，李亞飛，等.白芍多糖鐵（Ⅲ）配合物的合成及一般性質研究[J].河南中醫學院學報，2005（1）：28-29.

[10]張美連，溫玲，蔡郁穎，等.藥食兩用植物佛手抗脂質過氧化作用研究[J].廣東化工，2022，49（4）：63-65.

[11]趙杰，孫設宗，官守濤，等.火棘多糖清除氧自由基及抗脂質過氧化作用[J].湖北醫藥學院學報，2012，31（6）：464-467.

[12]左玉，張改玲.脂質氧化和抗氧化作用的研究進展[J].科學之友，2010（23）：24-25.

[13]鄭燕菲.瀕危植物單性木蘭的有效成分及其生物活性研究[D].南寧：大學，2016.

[14]張鵬，花燕瑩，唐森，等.微波輔助提取龍葵果多糖及抗氧化活性研究[J].糧食與油脂，2021，34（10）：74-78，91.

[15]張浩然，魏晶晶，王慧春.超聲法提取猴頭菇多糖工藝優化研究[J].中國調味品，2021，46（3）：154-156，165.

[16]張琴，李美東，張子木，等.壺瓶碎米薺多糖提取動力學模型研究[J].食品與發酵工業，2021，47（14）：31-37.

[17]王占一，戴博，王玉海，等.石榴皮多糖提取過程的動力學分析[J].中成藥，2015，37（5）：971-977.

[18]舒雨竹，姚文博.枸杞活性物質的提取工藝優化及活性測定[J].中國調味品，2024，49（9）：114-119，125.

[19]劉宇，戴沅霖，馬越，等.金銀花粗多糖提取工藝優化及其抗氧化活性評價[J].食品工業科技，2023，44（7）：188-196.

[20]王萍，郭金英，王立博，等.香菜多糖的抗氧化及降血糖活性研究[J].中國食品添加劑，2024，35（1）：171-176.

[21]何曉梅，張穎，許星云，等.低檔綠茶多糖的酶法輔助提取及抗氧化活性研究[J].食品工業科技，2015，36（10）：153-157，162.

[22]祁百巍，陳煉紅.響應面優化紅藍草紅色素提取工藝及其特性研究[J].中國調味品，2021，46（5）：151-160.

[23]孫小晶，李丹丹，李瑩，等.山楂果實提取物抗氧化能力[J].食品工業，2022，43（12）：11-15.

[24]柯瓊華，王廣，田瑞，等.薇菜多糖結構及清除ABTS+·的反應動力學分析[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2020，48（11）：104-112.

[25]陳紅惠，牛念拉姆.底圩茶多糖的超聲波輔助提取及其抗氧化活性[J].食品工業科技，2020，41（21）：179-184.

[26]耿傳信，楊海，劉雪麗.灰樹花多糖脂質體的制備方法研究[J].中國藥房，2010，21（39）：3687-3689.

[27]AYIM I. Ultrasound-assisted alkali extraction of protein fromtea residue and its activity evaluation[D]. Zhenjiang：JiangsuUniversity，2019.

[28]ISIK L E， OZKUL H. Utilization of polysaccharides as viscositymodifying agent in self-compacting concrete[J]. Constructionand Building Materials，2014，72：239-247.

[29]喬賽鳳，宋璐杉，劉會平，等.積雪草多糖制備、結構表征及其抗氧化活性[J].食品研究與開發，2023，44（21）：1-9，32.

[30]殳葉婷，高潔，彭文瀟，等.靈芝多糖的抗氧化作用研究[J].南京中醫藥大學學報 2020 36（4）.504-508