红参药渣中多糖的提取及其醇沉性质分析

胡伟莲，戴德慧

（浙江科技学院生物与化学工程学院，浙江杭州310023）

红参药渣中多糖的提取及其醇沉性质分析

胡伟莲，戴德慧

（浙江科技学院生物与化学工程学院，浙江杭州310023）

在一系列单因素实验的基础上，通过四因素三水平正交试验对红参药渣中人参多糖的提取工艺进行了优化，结果表明：最佳提取工艺参数为提取温度100℃，提取时间2 h，料液比为1∶40 g/mL，提取次数2次。在此基础之上，通过分级和分步醇沉的方法考察了人参多糖的分布规律，分级醇沉结果表明人参多糖得率随醇沉浓度的升高而增加，多糖的含量变化起伏较大，基本符合二次多项式函数关系。分步醇沉结果表明了人参多糖的分子量分布广泛且不均匀，以高、中分子量的多糖为主。

红参；药渣；多糖；提取；醇沉

红参为五加科植物人参的栽培品经蒸制后的干燥根及根茎，其性温、味甘、香味较浓、具有补气、滋阴、益血、生津、强心、健胃、镇静等作用［1-2］。人参多糖和皂苷是红参的主要功效成分。现代药理研究表明，人参多糖具有显著地抗肿瘤、血糖调节、增强免疫功能、抗菌、造血调控、抗氧化、抗辐射等作用［3-6］。目前国内大多数中药制药企业利用醇提法提取红参中的人参皂苷，此工艺条件下作为大分子水溶性成份的人参多糖基本不能够被浸提出来，红参中人参多糖没有得到合理的利用，造成巨大的资源浪费。本文以中药企业红药药渣废弃物为原料，采用单因素实验及正交试验，优化人参多糖的热水提取工艺；并通过分级醇沉、分步醇沉法对人参多糖的分布规律进行了研究，以期为红参药渣中人参多糖的开发和利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

红参药渣：正大青春宝药业有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取方法

取干燥红参药渣25 g，加入1 L蒸馏水，在100℃条件下提取2 h，提取2次，过滤浓缩并进行低温真空干燥。

1.2.2 标准曲线的制作

采取苯酚-硫酸法。以吸光度为纵坐标，葡萄糖质量为横坐标，得标准曲线的方程：Y=0.010 0X+0.009 5，R2=0.995 2。

1.2.3 正交设计

以人参多糖的提取率为指标，采用L9（34）正交试验表进行正交试验。在单因素实验的基础上，选取提取温度，提取时间，料液比，提取次数作为考察对象，每个因素选取3个水平（表1）。

表1 正交实验设计水平表Table 1 The table of orthogonal design

2 结果与讨论

2.1 料液比对红参多糖得率的影响

取红参薄片5份，每份5 g，分别加入5、10、20、30、40倍量水，80℃提取2 h，离心取上清液测定多糖含量。其多糖提取得率见图1。

图1 不同料液比对红参中粗多糖得率的影响Fig.1 The effect of different ratio of solid to liquid，on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由图1可知，随着浸提液体积的增加，红参粗多糖的得率不断增加，当料液比为1∶30（g/mL）的时候，产率达到最高峰。但随着料液比的增大，多糖产率呈现出一个下降趋势。其原因可能是随着料液比的不断增大，在热量一定情况下，在固液两相间，吸附作用与温度成反比，即其吸附强度随着提取液温度的降低而不断增加，阻碍了多糖的溶出，故提取率下降［7］。

2.2 提取温度对红参多糖得率的影响

取红参薄片5份，分别至于60℃～100℃条件下提取2 h，离心取上清液测定多糖含量。其多糖提取得率见图2。

图2 不同温度对红参中多糖产率的影响Fig.2 The effect of different extraction temperature on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由图2可知，提取温度在60℃到100℃之间时，红参多糖的提取率随着温度的升高而增加。这可能是因为随着温度的升高，多糖分子加快从固体向液体环境溢出所致。但是当提取温度超过90℃之后，红参多糖的提取率随着提取温度升高并不明显。

2.3 提取时间对红参多糖得率的影响

取红参薄片5份，至于90℃条件下提取1 h～3 h，每隔0.5 h离心取上清液测定多糖含量。其多糖提取得率见图3。

图3 不同提取时间对红参中多糖产率的影响Fig.3 The effect of different extraction time on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由图3分析可知，在提取时间1 h到2 h这段时间之内，提取率随着时间的增加而快速增加。当提取时间到达2 h以后，提取率变化不大。

2.4 提取次数对红参多糖得率的影响

取红参药渣5份，分别提取1至5次，考察提取次数对红参多糖提取率的影响。其结果见图4。

由图4分析可知，随着提取次数的增加，红参中的多糖提取率呈现一个上升的趋势。在1次至2次之间，斜率非常大，但是在提取次数达到2次之后，这个上升的趋势就会变得非常缓慢，曲线变化也随之平坦。

图4 不同提取次数对红参中多糖产率的影响Fig.4 The effect of different extraction times on yield of polysaccharides from red ginseng residues

2.5 粉碎程度对红参多糖得率的影响

分别取红参药渣薄片粉碎，依次过18目、60目、200目，收集后在上述最佳条件下提取多糖，人参多糖得率见图5。

图5 不同粉碎程度对红参药渣中多糖得率的影响Fig.5 The effect of different degree of grinding on yield of polysaccharides from red ginseng residues

由图5可知，过60目红参药渣粉未提取率最高，与未经处理的红参药渣薄片相比，提高了约3%，但过细的原料在后续固液分离比较困难，且超过60目后多糖提取过程损失较多。为简化工艺和降低成本，选取红参薄片为提取对象。

2.6 正交试验结果分析

L9（34）正交试验结果见表2。

表2 L9（34）正交试验结果Table 2 The restult of orthogonal test（L9（34））

表2 L9（34）正交试验结果Table 2 The restult of orthogonal test（L9（34））

由表2可知，影响红参的4个单因素的主次关系依次为：提取次数＞提取温度＞提取时间＞料液比。其最佳的一组条件为提取温度100℃，提取时间2 h，料液比1∶40，提取次数2次。最后按照此最佳工艺进行验证性试验，此条件下红参多糖的平均提取率为44.35%，表明该工艺稳定可行。

2.7 分级醇沉

取人参多糖提取浓缩液9份，每份50 mL，分别以醇浓度10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%进行醇沉，将醇沉物真空低温干燥，分析多糖的得率和含量。其结果见6。

图6 分级醇沉的人参多糖含量与得率Fig.6 Yield and contents of ginseng polysaccharides in step ethanol precipitation

由图6可知，各醇沉对应的多糖得率都随乙醇浓度的升高而增加。人参多糖易溶于水，难溶于乙醇，在不同浓度乙醇溶液中不同分子量范围的多糖溶解度差异较大。醇沉浓度越高，能够沉淀下来的多糖分子量越小，醇浓度达90%时，几乎所有多糖都能沉淀下来。由于水提液含有较多杂质（如蛋白质、核酸等），分级醇沉所得样品中多糖的含量变化起伏较大，含量与醇沉浓度基本为二次多项式关系。醇浓度为40%～60%时所得多糖含量较高，醇浓度为10%和90%时所得多糖含量较低，表明人能多糖的分子量分布不均匀。

2.8 分步醇沉

将浓缩液加乙醇调醇浓度为10%，收集沉淀，再将上清液调节醇浓度为20%，收集沉淀，依此类推至醇浓度为90%。将醇沉物真空低温干燥，分析各醇沉组份的百分比。其结果见图7。

图7 分步醇沉各部分人参多糖比例Fig.7 Composition ratio of ginseng polysaccharides in stepwise ethanol

由图7表明，乙醇浓度为20%、70%、80%及90%时，醇沉的多糖较少，当浓度为10%、30%和60%时，沉淀出的多糖较多，其中以乙醇浓度10%的多糖所占比例最大。表明人参多糖的分子量分布很广泛，且不同浓度的醇沉部分的多糖分布很不均匀。一般认为低浓度醇沉物是较高分子量的多糖，高浓度醇浓度沉淀出的是一些低分子量的多糖［8］。由此可知，红参药渣中人参多糖高、中分子量的多糖含量较高，而小分子多糖含量较少。

3 小结

1）通过一系列单因素试验及正交试验优化，红参药渣中多糖的最佳提取工艺为：提取温度100℃，提取时间2 h，料液比为1∶40，提取次数2次。按照此最佳工艺进行验证性试验，此条件下红参多糖的提取率为44.35%。

2）分级醇沉结果表明各浓度醇沉对应的人参多糖得率随醇浓度的升高而增加；多糖的含量变化起伏较大，基本符合二次多项式关系。分步醇沉结果表明红参爱人参多糖的分子量分布广泛，不同浓度的醇沉部分的多糖分布不均匀，以高、中分子量的多糖为主。

［1］宋利华，萧伟，鹿丽丽，等.正交试验优选人参多糖的提取工艺［J］.中草药，2012，43（2）：283-287

［2］国家药典委员会.中华人民共和国药典 ［M］.一部.北京：化学工业出版社，2005：130-179

［3］Cheng H R，Li S S，Fan Y Y，et al.Comparative studies of the antiproliferative effects of ginseng polysaccharides on HT-29 human colon cancer cells［J］.Med Oncol，2011，28（1）：175-181

［4］曾永梅.人参多糖对肺癌的辅助治疗作用［J］.中国药业，2001，10（6）：31-32

［5］台桂花，张翼伸，梁忠岩.人参茎中水溶性多糖的研究［J］.生物化学与生物物理学报，1988，20（2）：119-123

［6］赵俊.人参多糖的化学与药理学研究进展［J］.国外医学中医中药分册，2004，26（2）：79-81

［7］张波，李然，孙德，等.微波法提取人参多糖及纯化的工艺研究［J］.食品科技2008，33（8）：134-136

［8］闫巧娟，韩鲁佳，江正强，等.黄芪多糖的分子量分布［J］.食品科学，2004，25（8）：27-30

StudyonPolysaccharidesExtractionandPropertiesofAlcoholPrecipitationfromRedGinsengResidues

HU Wei-lian，DAI De-hui
（Department of Biology and Chemical Engineering，Zhejiang Universtity of Science and Technology，Hangzhou 310023，Zhejiang，China）

Based on a series of single factor experiment，the polysaccharide extraction technology from red ginsengresresidueswereoptimizedthroughorthogonalexperimentaldesign［L9（34）］.Theresultshowed：theoptimal technology were red ginseng res residues was added with 40 times water，heated to 100℃ for 2 h，and extraction twice.On this basis，Molecular mass distribution of ginseng polysaccharide was investigated by ethanol precipitation（step and stepwise）.For step ethanol precipitation，yields of ginseng polysaccharide were increased with the increase of ethanol concentration.There were high differences in the saccharides content of samples，which is in line with non-linear function containing quadratic term.The stepwise ethanol precipitation sugested that the molecular weight distribution were wide and uneven，and it was rich in high and intermediate molecular weight polysaccharide.

red ginseng；residues；polysaccharides；extraction；alcohol precipitation

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.015

2013-09-06

杭州市科技计划项目（20111233F03）

胡伟莲（1971—），女（汉），副教授，博士，主要从事生物工程方面的研究与教学。