超声波-酶法提取艾叶多糖的条件研究

熊曼萍

（宜春学院化学与生物工程学院，江西省天然药物活性成分研究重点实验室，江西宜春 336000）

超声波-酶法提取艾叶多糖的条件研究

熊曼萍

（宜春学院化学与生物工程学院，江西省天然药物活性成分研究重点实验室，江西宜春 336000）

以艾叶为原料，采用超声波-酶法提取多糖。通过正交优化实验获得最佳工艺条件为：料液比1∶40、超声波提取时间30min、乙醇浓度80%，艾叶多糖提取率为0.790%。与超声波法提取艾叶多糖相比，超声波酶法艾叶多糖的实际得率提高56.75%。

艾叶，超声波，酶，多糖，提取

艾叶是中医常用药之一，为菊科植物艾的干燥叶，药用历史悠久，始载见于《名医别录》，有散寒止痛，温经止血的功效，用于小腹冷痛、经寒不调、宫冷不孕、吐血、衄血、崩漏经多、妊娠下血以及外治皮肤瘙痒等症[1]。虽然艾叶用于治病已经有2000多年的历史，但对艾叶的药用成分进行科学分析和利用，则始于近代。近年随着化学成分以及药理研究的深入，其应用范围也不断扩大。经研究，艾叶的化学成分主要有挥发油、黄酮类、桉叶烷类、三萜类及多糖类等物质[2]，具有抗菌、消炎、抗过敏、抗溃疡、抗衰老、抗氧化、降血脂等多种生物活性[3-4]。因此，开发我国艾叶资源有十分重要的意义。传统的植物多糖提取方法多采用水提法，但提取率较低；近年来采用超声波辅助提取方法大大提高了植物多糖的提取率，而采用超声辅助酶法提取植物多糖取得了更好的效果[5-7]。目前对艾叶的研究很多，但对艾叶多糖的提取工艺研究较少。采用超声波结合酶法提取艾叶多糖，通过正交实验对艾叶多糖提取工艺进行优化，以获得最佳工艺条件，为艾叶多糖的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

艾叶 宜春药店购买；纤维素酶（10000U/g） 山东隆大生物工程有限公司。

SK-2510HB超声波清洗器 上海科导超声仪器有限公司；UV-2800AH型紫外可见分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司；ZN-100高速中药粉碎机 长沙市岳麓区中南制药厂；SHH.W 21.600型恒温水箱 余姚市东方电工仪器厂；SKHZ-III型循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 预处理 艾叶在电热鼓风干燥箱中50℃干燥24h，用手揉碎后，用粉碎机打成细粉末，过20目筛后装入瓶中备用。

1.2.2 提取 准确称取艾叶1.0g置于250m L的三角瓶中，加蒸馏水摇匀，在50℃下加2.0%（对底物）[8]的纤维素酶处理2h后，59kHz超声波，功率250W，在一定条件下处理一定时间，趁热进行抽滤，再向滤液中加入一定体积的无水乙醇，放置冰箱中静置过夜，过滤得滤渣，将滤渣溶解定容至各个梯度，用蒽酮比色法测定样品的吸光值，再计算出多糖提取率。

1.2.3 测定

1.2.3.1 标准曲线 绘制标准曲线：准确称取105℃干燥至恒重的葡萄糖标准品0.010g，加蒸馏水溶解并定容至100m L，得浓度为0.1mg葡萄糖标准液。精密吸取葡萄糖标准溶液0.00、0.10、0.20、0.30、040、0.60m L，分别加蒸馏水至1.0m L，充分摇匀后迅速置于冰浴中，加入10m L的蒽酮试剂后立即置于沸水浴中加热7m in，取出放于冰浴中冷却至室温，用分光仪迅速测定620nm波长下的吸光度，绘出标准曲线，得线性方程y=3.3719x+0.0041，（R2=0.9991）。

1.2.3.2 多糖的测定 采用蒽酮比色法[8-9]测定多糖。多糖提取率用以下公式计算：

艾叶粗多糖提取率（%）=（A×D×L/M）×100%

式中：A为吸光度，D为稀释倍数，L为提取溶液体积，M为艾叶干粉质量。

1.2.4 正交实验设计 根据正交实验设计原理，综合单因素实验结果，选取乙醇浓度、超声波处理时间、料液比对艾叶多糖提取率影响的三个因素，根据单因素实验选择三个水平，设计采用L9（34）正交表进行正交实验。正交实验因素水平表见表1。

表1 L9（34）正交实验因素与水平Table 1 Factors and levels of L9（34）orthogonal test

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 乙醇浓度的影响 艾叶中含单糖、双糖、低聚糖、苷类、生物碱、氨基酸及醇溶性蛋白质等物质，由于多糖溶于水而不溶于高浓度乙醇，根据此原理和考虑到乙醇的成本问题设定沉淀多糖的乙醇浓度梯度为70%、75%、80%、85%、90%。准确称取5份1g经预处理的艾叶，料液比为1∶30，微波处理时间20m in，按1.2.2步骤操作，多糖提取液分别加入4倍浓度为70%、75%、80%、85%、90%的乙醇溶液进行多糖的沉淀，按1.2.3.2进行多糖的测定，实验结果见图1。

图1 乙醇浓度对多糖提取率的影响Fig.1 Effects of ethanol concentration on extraction of polysaccharides

由图1可知，多糖的提取率随着乙醇浓度的升高而逐渐升高。乙醇浓度为75%时提取率最高，之后随着乙醇浓度的升高而逐渐降低。但当乙醇浓度达到90%时比其他浓度乙醇的提取率都低。因此并不是乙醇浓度越高对多糖的沉淀效果越好。因为高浓度乙醇可能沉淀了一些非多糖类杂质。

2.1.2 超声波处理时间的影响 准确称取5份1g经预处理的艾叶，料液比1∶30、乙醇浓度80%，按1.2.2步骤操作，分别用超声波处理10、15、20、25、30m in，所得实验结果见图2。

图2 超声波处理时间对多糖提取率的影响Fig.2 Effects of ultrasonic time on extraction of polysaccharides

由图2可知，随着时间的延长，多糖提取率显著提高，但是超过一定时间（20m in）多糖提取速率大大下降。因此，超声波处理时间应在20min左右为宜。

2.1.3 料液比的影响 准确称取5份1g经预处理的艾叶，按料液比分别为1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40加入蒸馏水，按1.2.2步骤进行后续处理，所得实验结果见图3。

图3 料液比对多糖提取率的影响Fig.3 Effects of ratio ofmaterial towater on extraction of polysaccharides

由图3可知，随着料液比的加大，艾叶中多糖的提取率也随着增加；但当料液比大于1∶30时，多糖的浸出速率明显降低。虽然随着料液比增加，多糖的提取率也随之小幅增加，但是加入溶剂的量过大，会大大延长后续处理时间以及生产成本，故料液比为1∶30～1∶40为宜。

2.2 正交实验

根据1.2.4正交实验设计的因素和水平，进行艾叶多糖提取的正交优化实验，其正交实验结果和分析见表2。

从表2可知，影响多糖提取率的3个因素的极差R大小为：RC＞RA＞RB，即其影响能力大小为：乙醇浓度对多糖提取率影响最大，其次是料液比，最后是超声波处理时间。最佳提取工艺条件为：A3B3C3，即料液比1∶40，超声波处理时间30m in，乙醇浓度80%。

2.3 验证实验

准确称取3份1.0g经预处理的艾叶粉末，以正交实验最佳提取工艺条件：料液比1∶40，超声波处理时间30m in，乙醇浓度80%，按1.2.2步骤操作，实验结果见表3。最佳提取工艺条件下艾叶多糖平均提取率为0.790%。

表2 正交实验结果与分析Table 2 Results and analysis of L9（33）orthogonal test

表3 最佳提取工艺条件下的多糖提取率Table 3 Extraction of polysaccharides that the optimal conditions by orthogonal test

2.4 超声波-酶法与超声波法的比较与分析

表4 两种提取方法的结果比较Table 4 Comparison of the results of ultrasonic-enzyme extraction and ultrasonic extraction

由表4可以看出，利用超声波-酶法可以明显提高艾叶多糖的提取率，比单纯的超声波提取法提高了56.75%。

3 结论

3.1 在50℃加入2.0%（对底物）的纤维素酶处理2h条件下，提取艾叶多糖优化的工艺条件为：料液比1∶40、超声波处理时间30m in、乙醇浓度80%，艾叶多糖提取率达0.790%。由极差R看出影响艾叶多糖提取率的因素依次为：乙醇浓度＞料液比＞超声波处理时间，乙醇浓度是影响超声波酶法提取艾叶多糖提取率的最主要因素。

3.2 利用超声波酶法可以明显提高艾叶多糖的提取率，在最优条件下其多糖提取率比单纯的超声波法提高了56.75%。

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Study on extraction conditions of polysaccharide from argy wormwood leaves by ultrasonic-assisted enzymetic methods

XIONG M an-ping

（Yichun University，College of Chemistry and Bioengineering，Key Laboratory of Province for Research on Active Ingredients in Natural Medicines，Yichun 336000，China）

Based on the orthogonal experiment，the op timum extraction cond itions of polysaccharides from argy wormwood leaves were obtained through ultrasonic-enzyme.The results showed that the op timum extraction conditions of polysaccharides were as follows：ratio of material solvent 1∶40，extraction solvent 80%ethanol concentration，ultrasonic extraction time 30m in.Under such cond ition，the extraction rate was up to 0.790%. Polysaccharides and ultrasonic extraction of the leaves compared to the ac tual yield of ultrasonic leaves polysaccharide inc reased 56.75%.

argy wormwood leaves；ultrasonic；enzyme；polysaccharides；extrac tion

TS201.2+3

A

1002-0306（2012）09-0330-03

2011－08－09

熊曼萍（1963-），女，副教授，研究方向：农副产品加工及天然活性成分的研究开发。