酶法提取茅苍术多糖工艺条件研究

凡军民， 宋 刚， 张 萍， 李 静

（江苏农林职业技术学院， 江苏 句容 212400）

酶法提取茅苍术多糖工艺条件研究

凡军民， 宋 刚， 张 萍， 李 静

（江苏农林职业技术学院， 江苏 句容 212400）

目的 确定酶法提取茅苍术多糖的最佳工艺条件。方法 采用响应面分析法研究各因素对酶法提取茅苍术多糖提取率的影响。 结果 提取的最佳工艺条件为： 纤维素酶加量 0.32%、 酶解温度 53 ℃、 酶解时间 92 min、 液料比23 ∶1。 结论 在此最佳条件下， 茅苍术多糖的提取率为 35.78%， 采用纤维素酶水解能显著提高茅苍术多糖提取率。

纤维素酶；茅苍术；多糖；提取；响应面分析法

茅苍术 Atractylodes lancea （ Thunb.） DC.也称南苍 术，系菊科苍术属多年生草本植物。江苏句容茅山为其道地产区， 因而得名茅苍术。 据 《神农本草经》 记载［1］， 茅苍术性温，味甘、苦；归脾、胃、肝经；具有燥湿健脾、祛风散寒、明目的功效。茅苍术中主要含有挥发油、多糖等活性成分， 国内外研究表明［2-5］， 茅苍术具有抗溃疡、 抗心率失常、降血压、利尿、保肝、抗炎、抗菌、抗缺氧、中枢抑制及推动胃肠道蠕动等作用。近年来有报道茅苍术多糖具有肠免疫活性、 抗假丝酵母菌感染等作用［6-7］。 酶法用于中药有效成分提取，能缩短提取时间，保持有效成分药效，提高有效成分的提取率，且操作简便，对设备要求不高，条件温和，在中药的有效成分提取中有较大的应用潜力。本研究采用响应面分析法建立了茅苍术多糖纤维素酶酶解的工艺，为进一步研究茅苍术的活性与应用提供依据。

1 仪器与试剂

1.1 材料 茅苍术根茎， 采自江苏省句容市茅山地区。

1.2 试剂 纤维素酶 （酶活力≥1.5 ×105U/g， 国药集团化学试剂有限公司）， 葡萄糖、 浓硫酸、 苯酚、 3，5-二硝基水杨酸、亚硫酸钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠均为分析纯。

1.3 仪器 DHG-9143BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱 （上海圣科仪器设备有限公司）， YS-10 高速粉碎机 （北京燕山正德机械设备有限公司）， FA1104 电子天平 （上海良平仪器仪表有限公司）， HH-4 数显恒温水浴锅 （金坛市富华仪器有限公司）， UV762 紫外-可见分光光度计 （上海精密科学仪器有限公司）。

2 方法

2.1 茅苍术多糖的提取 取茅苍术根茎清洗去杂、 切片，60 ℃烘干至恒定质量， 按料液比1 ∶5 （m/V） 加入 95%乙醇， 65 ℃回流提取 3 次， 每次 1 h， 过滤。 将去脂的茅苍术片晾干、 粉碎、 过 60 目筛。 准确称取 1.000 g茅苍术干粉，用蒸馏水提取，过滤，滤液加水定容。分别测定总糖、单糖的量，计算茅苍术多糖含有量及提取率。

2.2 茅苍术多糖的测定及提取率计算

2.2.1 总糖测定［8］采用苯酚-硫酸法。 （1） 标准曲线绘制： 准确称取 105 ℃干燥至恒重的葡萄糖对照品10 mg， 将其定容于100mL量瓶中， 得到100 μg/mL的葡萄糖标准溶液。 分别吸取标准溶液 0、 0.3、 0.6、 0.9、 1.2、 1.5 mL于试管中， 加水至总体积 2.0 mL， 加入 5%苯酚 1 mL， 混匀后迅速加入浓硫酸 5 mL， 摇匀， 室温放置 20 min 冷却后于 490 nm测吸光度。 横坐标为多糖毫克数， 纵坐标为吸光度， 得标准曲线。 （2） 样品测定： 吸取样液 1.0 mL（相当于40 μg左右的多糖）， 按上述步骤操作， 测定吸光度， 以标准曲线计算总糖含有量。

2.2.2 还原糖测定［8］采用 DNS 法。 精确吸取样品液 1 m L（含糖 50 ～100 μg左右）， 1 mg/mL的葡萄糖标准溶液1 mL， 分别置于25mL量瓶中， 各加1.5mLDNS 试剂， 摇匀置沸水浴中加热 5 min， 迅速用凉水冷却。 分别加水至刻度， 摇匀。 以水1mL按同样方法操作所得溶液作空白， 在520 nm分别测定吸光度值。

2.2.3 多糖量的计算 多糖量 （%） = （总糖量 -还原糖量） ×100%。

2.2.4 多糖提取率的计算 多糖提取率 （%） = （多糖量 ×提取液体积/茅苍术总质量） ×100%。

2.3 响应面试验设计 通过文献 ［9-11］ 和预试验， 得出影响茅苍术多糖提取的主要因素有：纤维素酶加量、酶解温度、酶解时间、液料比。根据中心组合设计原理，设计了4因素3水平， 其因素水平的编码见表 1。

表1 响应面因素水平编码

3 结果与分析

3.2 响应曲面分析与提取工艺优化 响应值 Y对应自变量X作出响应面图和等高线，考察拟合响应面的形状，反映出它们在提取过程中的相互作用及对茅苍术多糖提取率的影响。 图 1 为在酶解时间 90min 和液料比 20mL/g条件下，酶加量与酶解温度对提取率影响的响应面图和等高线图。图 2 为在酶加量 0.3%与酶解时间 90 min 条件下， 酶解温度与液料比对提取率影响的响应面图和等高线图。利用二次多项式数学模型，可以得出最佳工艺条件为：纤维素酶酶加量 0.32%、 酶解温度 52.51 ℃、 酶解时间92.21 min、液料比 22.73 mL/g， 可获得茅苍术多糖提取率的预测值为 36.14%。

表2 响应面分析试验设计与结果

图1 酶加量和酶解温度对多糖提取率影响的响应面和等高线图

图2 酶解温度和液料比对多糖提取率影响的响应面和等高线图

3.3 模型验证 考虑到实际情况， 将上述提取工艺参数修正为： 纤维素酶酶加量 0.32%、 酶解温度 53 ℃、 酶解时间 92 m in、 液料比 23 ∶1。 为了验证模型的可靠性， 在此条件下做 3 次平行试验， 茅苍术多糖提取率为 （35.78 ± 0.25）%， 结果表明实际测量值与预测值较接近， 说明该模型是合理有效。

4 讨论

中药材中植物药占 90%， 植物药的有效成分大多包裹在细胞壁中，而植物的细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构。在提取药用植物有效成分过程中，有效成分向提取介质扩散时，必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。选用适当的酶作用于药用植物材料，可以通过酶反应温和地分解细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶质等成分，破坏细胞壁的致密构造，引起细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减小细胞壁及细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，从而有利于有效成分的溶出［12-14］。 茅苍术 根茎细 胞壁富含纤 维素， 利用纤维素酶处理，可改变细胞壁的通透性，有利于壁内的多糖成分溶出，大大的提高了多糖成分的提取率。

酶法用于中药提取，可利用相关的酶制剂代替有机溶剂提高提取物的极性，缩短提取时间，保持有效成分药效能提高有效成分的提取率，且操作简便，对设备要求不高，条件温和［15］。 因此， 酶法提取是一项很有前途的新技术，具有较大的应用潜力。

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R284.2

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： 1001-1528（2014）05-1088-03

10.3969/j.issn.1001-1528.2014.05.049

2013-03-10

凡军民 （1977—） ， 女， 博士， 副教授， 从事生物制药的教学和研究工作。 Tel： 13305298969， Email： junminfan77@163.com