均匀设计与正交设计联用优选铁皮石斛多糖提取工艺的研究

周术涛，雷志力，俞巧仙，叶智根

（森宇控股集团有限公司，浙江义乌322000）

均匀设计与正交设计联用优选铁皮石斛多糖提取工艺的研究

周术涛，雷志力，俞巧仙，叶智根

（森宇控股集团有限公司，浙江义乌322000）

目的：优选简便高效的铁皮石斛多糖的提取工艺，考察不同条件下的总多糖得率。方法：采用均匀设计与正交设计联用的方法对铁皮石斛多糖的提取工艺进行优选。结果：优选出来的铁皮石斛最佳提取工艺条件为温度85℃，提取时间3h，液料比20倍时，提取的总多糖得率最高为24.9%。结论：正交设计与均匀设计联用是优选工艺的好方法，本实验所得工艺合理，提取率高，适用于工业生产。

均匀设计，正交设计，铁皮石斛多糖，提取工艺

铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）为兰科石斛属药用植物，又名黑节草，是一种非常珍贵的中药，具有益胃生津、滋阴清热、润肺止咳的功效。临床一般将其用于治疗阴伤津亏，口干烦渴，食少干呕，病后虚热，目暗不明等疾病，特殊用于慢性萎缩性胃炎及降血糖、抗肿瘤、抗衰老等。现代药理研究表明，其主要成分是铁皮石斛多糖，能显著提高SOD（超氧化物歧化酶）水平，从而降低LPO（过氧化脂质），达到清除体内自由基的作用。铁皮石斛生理活性的强弱与其多糖的含量有一定关系，常以其高低来判断某一石斛类药材质量的好坏。本实验通过均匀设计粗选铁皮石斛多糖提取工艺，并在此基础上选取水平因素范围做正交实验，采用直观分析的方法对铁皮石斛多糖的提取工艺进行优选，均匀设计与正交设计的联用，从而使优选出的工艺更加优化。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

铁皮石斛 干燥茎，由浙江省森宇实业有限公司提供；葡萄糖 分析纯，北京庆盛大化工技术有限公司。

KQ-250DE型数控超声波 昆山市超声仪器有限公司；UV-9200紫外分光光度计 北京瑞利分析仪器公司；TDL-5型离心机 上海安亭科学仪器厂；旋转蒸发仪 上海申生科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 铁皮石斛多糖含量测定方法的确定 多糖在浓硫酸作用下可以被水解成单糖，单糖在浓硫酸作用下脱水生成的糠醛或羟甲基糠醛能与苯酚缩合成一种橙红色化合物，在10～100μg范围内，其颜色的深浅与糖的含量呈正比，且在490nm波长下有最大吸收峰，故可用硫酸-苯酚（5%）法［2］显色，再采用分光光度法进行测定。

1.2.1.1 5%苯酚溶液的配制 取苯酚适量，蒸馏收集180～182℃的馏分，称取馏分12.5g，置250mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，即得5%苯酚溶液，将溶液避光，冷藏。

1.2.1.2 葡萄糖标准溶液的配制 精密称取105℃干燥至恒重的葡萄糖标准品3.125g，将其定容于250mL容量瓶中，吸取2mL溶液定容于100mL的容量瓶中，摇匀，得到浓度为250μg/mL的标准溶液。

1.2.1.3 标准曲线的绘制 精密量取葡萄糖标准溶液0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5mL分别置于50mL容量瓶中定容，精密吸取上述供试液1.0mL于试管中，分别加入5%苯酚溶液0.6mL，浓硫酸3.0mL，充分摇匀，放置60℃水浴中20min，在490nm波长处测吸光度，以吸光度（Y）为纵坐标，葡萄糖浓度（X）为横坐标进行线性回归，求得回归方程式：

式中，X为糖浓度，μg/mL；Y为吸光度值；n=5。

由回归方程可知，糖浓度在12.5～62.5μg/mL之间有良好的线性关系。

1.2.2 样品中总多糖得率的计算 精密量取1.0mL的供试品溶液，定容于适当体积的容量瓶中，摇匀。精密吸取上述稀释液1.0mL于试管中，分别加入5%苯酚溶液0.6mL，浓硫酸3.0mL，充分摇匀，放置60℃水浴中20min，在490nm波长处测定其吸光度（Y），代入回归方程求得多糖浓度（C）。

式中，C为多糖浓度，mg/mL；Y为吸光度；n为稀释倍数。

铁皮石斛粉质量为m，提取液体积为V，则由式（3）求得总糖得率W：

式中，C为多糖浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；m为石斛粉质量，g；W为石斛粉质量，%。

1.2.3 提取工艺 将干燥铁皮石斛粉碎，过60目筛。取一定量铁皮石斛粉，热水浸提，调节适当温度和液料比，保温提取一定时间（提取3次），过滤，滤液经醇析，离心得粗多糖，复溶脱蛋白，醇析得粗多糖，采用苯酚硫酸法测量铁皮石斛多糖的含量。提取工艺流程如下：

原料→称重→热水浸提→过滤滤液醇析→离心得多糖粗品→复溶→脱蛋白→醇析→粗多糖→计算总多糖得率

表1 均匀设计实验因素水平表

表2 正交设计实验因素水平表

2 实验结果分析

2.1 均匀实验设计与结果

均匀实验结果如表3所示。由表3可以看出，以铁皮石斛总糖为考察指标，第6号实验所得总多糖提取率较高。此时工艺条件为：温度 90℃，时间2.5h，液料比18倍。

表3 均匀设计实验结果

2.2 正交实验设计与结果

从均匀设计实验结果分析来看，以均匀设计6号的实验的各因素的水平数为基准上下浮动取值，也可考虑单水平作用效果，对各因素的水平进行合理取值，在此基础上，正交实验的因素水平表设计如表2；表4为正交实验及结果。

表4 正交实验及结果

由表4可知，对得率影响最大的因素是提取温度，其次是液料比，再次是提取时间。铁皮石斛多糖的最优工艺条件为：A2B3C3，即提取温度为85℃，提取时间3h，液料比为20倍。经测定，在此最优工艺下，铁皮石斛多糖的得率可达24.9%。

3 讨论

3.1 本实验通过均匀设计与正交设计联用，筛选得最佳工艺条件为：提取温度为85℃，提取时间3h，液料比为20倍。

3.2 均匀设计与正交设计联用的优点：将两种设计方法有机结合，可以扬长避短，无论在药理学研究还是在制剂生产工艺参数的优化研究中，都可以在省时、省力、省钱的基础上在整个实验范围内尽快找到最佳的提取工艺条件，使均匀设计的实验次数大为减少，使正交设计能够进行直观分析的优点在药学研究中更好地发挥出来。

3.3 由于正交实验设计实验次数的跳跃性和均匀设计分析对分析人员的数理统计知识的严格要求等条件因素，使这两种设计方法在药学研究中的应用受到一定程度的限制。将均匀设计与正交设计联用是有其理论基础的，对均匀实验设计而言，如果没有计算机处理数据，也可以从实验中找到一个最优的指标，相应实验的条件为优选的工艺条件，这种方法建立在均匀性的基础之上，由于实验点分散均匀，实验中最优的工艺条件离实验范围内的最优工艺条件不是很远，所以还是有效的。

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Study on the preferred extraction of polysaccharides from dendrobium candidum with uniform design and orthogonal design

ZHOU Shu-tao，LEI Zhi-li，YU Qiao-xian，YE Zhi-gen
（Senyu Holding Group Co.，Ltd.，Yiwu 322000，China）

Objective：Simple and efficient extraction process of polysaccharides from dendrobium candidum was optimized，the yield of the total polysaccharides under different conditions was investigated.Methods：Uniform design and orthogonal design methods were used to optimize the process of extracting polysaccharide.Results：The optimal extraction condition was temperature 85℃，extraction time 3h，liquid material ratio 20 times，the highest total polysaccharides extracted rate was 24.9%.Conclusion：Orthogonal design combined with uniform design was a good way for process optimization.The process obtained by the experiment with high extraction rate was reasonable and suitable for industrial production.

uniform design；orthoganal design；dendrobium candidum polysaccharide；extraction

TS201.1

B

1002-0306（2010）11-0296-03

2009-11-13

周术涛（1982-），男，硕士，研究方向：天然产物及中药工艺制备。