双水相萃取芡实多糖工艺研究

金 婷

(枣庄学院生命科学学院，山东枣庄 277160)

芡实是睡莲科植物芡的干燥成熟种仁，本试验以芡实中的多糖为研究对象，考察其萃取方法及工艺条件，从而为进一步全面开发芡实中多糖成分提供科学依据。芡实多糖的分离提取技术目前多为热水浸提法，并取得一定进展，而双水相萃取较为少见。传统的多糖分离技术存在许多弊端，如可能破坏营养成分、提取率低等，不利于后续的纯化及作用机理的研究，尽可能地保持其原有特性则可克服这一弊端，利用双水相分离技术可达到这一目的［5-10］。本试验研究目的在于采用一种温和的多糖提取技术提取芡实多糖，减少对其成分破坏［11］，并可在工业生产中采用该种分离技术，以达到大规模生产。

1 材料与仪器

1.1 原料试剂

芡实 (市售成品);聚乙二醇 (PEG，分子量2 000、4 000、6 000、8 000)、硫酸铵、蒽酮、浓硫酸、葡萄糖，均为分析纯。

1.2 仪器及设备

722N 可见光分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;旋转蒸发仪:郑州长城科工贸有限公司;DHG-9141A 型电热恒温干燥箱:上海精宏实验设备有限公司。

2 试验方法

2.1 芡实提取液的制备

称取10g 市售芡实，经研钵碾碎后置于烧杯中，加200mL 蒸馏水，煮沸30min，同时不停搅拌，多次过滤后定容至500mL 待用。

2.2 试验流程

绘制标准曲线→芡实多糖提取液制备→探究适宜PEG 相对分子质量→探究适宜硫酸铵质量分数→探究适宜PEG 质量分数→正交试验→验证试验→试验结果分析。

2.3 多糖测定方法

蒽酮—硫酸法［12］。

2.4 单因素试验

分别单独考察PEG 分子量、硫酸铵质量分数、PEG质量分数3 个因素对多糖提取率的影响。

2.5 正交试验

以上述3 组单因素试验结果为依据，设定三因素三水平正交试验，以得出最佳条件组合。

2.6 相关计算公式［13］

(1)式中，K 为多糖在两相体系中的分配系数;R为上下相体积之比;Y 为多糖在上相中的收率;Ca为上相中多糖质量浓度(mg/mL);Cb为下相中多糖质量浓度(mg/mL);V上为上相体积(mL);V下为下相体积(mL)。

3 结果及分析

3.1 葡萄糖标准曲线

绘制葡萄糖标准曲线，见图1。

图1 葡萄糖标准曲线

3.2 单因素试验结果与分析

3.2.1 PEG 分子量选择试验结果分析

按照表1 所示加入药品，选取对照组，对照组用蒸馏水替换芡实多糖提取液。搅拌使其溶解后置于分液漏斗中静置20min，分相完全后倒入不同量筒中，测其体积，记数。

表1 各分子量PEG 的加入量

上下相中各取1mL 加9mL 蒸馏水稀释，再取1mL试液，分别加入蒽酮试剂4.0mL，沸水浴中加热10min，用流水冷却至室温，在620nm 处测其吸光值。

由图2、图3 可以看出，上下相体积之比R 随PEG相对分子量增大有所增大，但总体变化不明显。多糖分配系数K 和收率Y 随PEG 相对分子量增大呈先增后减，在PEG6000 时达到最大。结果显示，在硫酸铵质量分数不变时，PEG 分子量在6 000 时利于上相富集多糖，收率达54%。

图2 分配系数K 及上下相体积之比R 与PEG 相对分子质量的关系

图3 收率Y 与PEG 相对分子质量的关系

3.2.2 硫酸铵质量分数探究试验结果分析

按表2 所示加入药品，选取对照组，对照组用蒸馏水替换多糖提取液。搅拌使其溶解后置于分液漏斗中静置20min，分相完全后倒入不同量筒中，测其体积，记数。

上下相中各取1mL 加9mL 蒸馏水稀释，再取1mL试液，分别加入蒽酮试剂4.0mL，沸水浴中加热10min，用流水冷却至室温，在620nm 处测其吸光值。

由图4、图5 可以看出，上下相体积之比R 随硫酸铵质量分数增大而减小，总体变化幅度不明显。分配系数呈先增后减趋势，在硫酸铵分数20.6%时收率Y 达最大，达58%。结果显示，选择硫酸铵质量分数为20.6%时利于上相富集多糖。

表2 硫酸铵的加入量

图4 分配系数K 及上下相之比R 与硫酸铵质量分数的关系

图5 收率Y 与硫酸铵质量分数的关系

3.2.3 PEG 质量分数探究试验结果分析

按照表3 所示加入药品，选取对照组，对照组用蒸馏水替换多糖提取液。搅拌使其溶解后置于分液漏斗中静置20min，分相完全后倒入不同量筒中，测其体积，记数。

表3 PEG6000 的加入量

上下相中各取1mL 加9mL 蒸馏水稀释，再取1mL试液，分别加入蒽酮试剂4.0mL，沸水浴中加热10min，用流水冷却至室温，在620nm 处测其吸光值。

由图6、图7 可以看出，上下相体积之比R 随PEG6000 质量分数增大而增大，总体变化幅度不明显，分配系数K 及收率Y 呈递增趋势。但PEG6000 质量分数大于15.7%时，上相黏度较大，不利于提取，原因应为上相PEG6000 浓度过大。

图6 分配系数K 及上下相之比R 与PEG6000 质量分数关系

图7 收率Y 与PEG6000 质量分数的关系

3.2.4 正交试验结果分析

正交试验因素与水平见表4。对所得数据进行极差分析，见表5。

表4 正交试验因素水平

正交试验结果表明，因素A、B、C 对试验结果均有影响，从极差可知，影响作用主次顺序为A ＞C ＞B，试验最佳组合为A2B2C2，即PEG 相对分子质量为6 000、硫酸铵质量分数为20.6%、PEG6000 质量分数为15.7%。

3.2.5 试验结果分析

在PEG 相对分子质量为6 000，硫酸铵质量分数为20.6%，PEG6000 质量分数为15.7%条件下做验证试验，所得多糖在上相中的收率为57%，收率大大提高，可将其视为双水相萃取芡实多糖的最佳组合条件。

表5 正交试验结果

4 结论

试验结果表明，当PEG 相对分子质量为6 000、硫酸铵质量分数为20.6%、PEG6000 质量分数为15.7%时，芡实多糖在上相中的收率最大，分配系数最高，综合考虑可将其视为最佳萃取条件。此时若能考虑其它物质如蛋白质在双水相中的分配规律，更能利于芡实成分的后续纯化工作。由于芡实粉末过细及试验条件有限，多糖提取液制取过程中多糖损失过多，因而应在该方面改进加工方法。

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