葎草中多糖的提取工艺研究

王春芳，崔亚慧，魏防防，忻艳瑞，姚钢乾，张温典*

(1.河北民族师范学院化学系，河北承德067000 2.承德广播电视大学，河北承德067000）

葎草中多糖的提取工艺研究

王春芳1，崔亚慧1，魏防防1，忻艳瑞1，姚钢乾2，张温典1*

(1.河北民族师范学院化学系，河北承德067000 2.承德广播电视大学，河北承德067000）

葎草药用价值高，分布广泛，具有良好的开发价值和应用前景。采用微波法和超声波法分别对河北民族师范学院内葎草中的多糖进行提取，考察了微波功率、提取时间和料液比等对葎草中多糖提取率的单一和互交影响。结果表明：当提取的液料比为40∶1，微波功率为425W，微波时间为90s时多糖提取率最高，可达15.75%；在固定功率下，当提取时间为100min、液料比30：1时超声波提取多糖效果最佳。

葎草；多糖；提取；微波法；超声波法

葎草［Humulus scandens(Lour.)Merr．］为桑科植物属，别名拉拉秧、锯子草、五爪龙、降龙草等，具有清热解毒、利尿通淋、抗革兰氏阳性细菌的功效[1]。葎草资源丰富，生命力强，广泛分布于我国青海、新疆以外的地区[2]，是田园和绿化的主要杂草。近年来，对葎草中活性物质的研究较少[3]，而多糖又是中草药中增强免疫力、抗肿瘤[4]、抗病毒[5]、抗炎、降血糖[6]、降血脂[7]、抗辐射[8]等的主要功能成分。研究发现，经8次Sevag试剂脱蛋白处理后，葎草粗多糖的提取率为1.218%[9]，具有开发利用价值[10]。若能合理开发利用葎草，将变废为宝，实现葎草的药用价值。

微波法作为一种新兴的应用技术，具有选择性好、能耗低、设备简单、操作方便等优点[11]，近年来在提取天然植物的有效成分方面得到了广泛的应用[12-13]。微波加热是利用微波场中介质的偶极子转向极化和界面极化的时间与微波频率相吻合的特点，促使介质转动能级跃迁，加剧热运动，将电能转化为热能。从细胞破碎的微观角度看，微波加热导致细胞内的极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大量的热量，使胞内温度迅速上升，水气化产生压力使细胞膜(壁)破裂，产生微孔或裂纹，从而使细胞内物质更容易被溶剂溶出，达到萃取目的[14]。由于它是一种瞬时穿透式加热方式，在微波场的作用下植物细胞破碎，从而加快了萃取速率，并有效提高了产品得率[15]。

超声波提取植物有效成分的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。主要是通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。

为了充分开发利用葎草，分别采用微波法和超声波法提取葎草中多糖类[16]物质，以提取率为考察指标优化提取工艺，为葎草中总黄酮和多糖的开发应用奠定基础。

1　仪器与试剂

1.1仪器

DGG—9070B型电热恒温鼓风干燥箱；DFY—1000C快速开盖万能高速粉碎机；ME—2080MG(MS) Haier微波炉；KQ2200B型超声波清洗器；752N紫外可见分光光度计；FZ102微型植物试样粉碎机；FA1104电子天平；60目标准筛。

1.2试剂

0.2%的蒽酮-浓硫酸：精确称量2g蒽酮，用浓硫酸溶解并定容到1000ml；

1mg/ml的无水葡萄糖标准溶液：精密称取干燥至恒重的葡萄糖100mg，用蒸馏水定容到100ml；

试剂均为分析纯，实验用水为蒸馏水。

2　实验方法

2.1实验原理

2.1.1显色原理

蒽酮—硫酸法测多糖含量的显色原理：糖类在硫酸作用下脱水生成糖醛或其衍生物后，与蒽酮试剂迅速而完全地缩合成稳定的蓝绿色物质，其生成量与总多糖含量存在定量关系，灵敏度高且快速，是较为经典的方法之一。测定多糖含量的方法一般有蒽酮—浓硫酸法和苯酚—浓硫酸法，本实验采用蒽酮-浓硫酸法测葎草叶中总糖基于以下原因：性质稳定，在2h内测定，其吸光值几乎不变，重现性高；苯酚-浓硫酸法操作复杂，苯酚的蒸馏精度直接影响实验的结果，不稳定，重现性差。

2.1.2最大吸收波长的选择

精密量取无水葡萄糖标准溶液1.0ml，置于10ml带塞试管中；加入0.2%的蒽酮—硫酸溶液4.0ml，摇匀，冷却10min；另以1.0ml蒸馏水同上平行操作作为空白对照；于400～800nm波长范围内进行波长扫描，确定最大吸收波长为610nm。

2.1.3标准曲线的绘制

精密称取干燥至恒重的葡萄糖100mg，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水至刻度线，摇匀，即得1mg/ml的无水葡萄糖标准溶液；准确吸取该溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml分别置50ml容量瓶中，定容，得到葡萄糖标准溶液；分别取上述溶液1ml于10ml具塞试管中，快速加入0.2%蒽酮—浓硫酸试剂4.0ml，室温放置10min。以空白试剂为参比，在610nm处测吸光值，以葡萄糖的含量为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制出标准曲线，如图1所示。

得回归方程为：A=7.5097C-0.003，r=0.9960。线性范围：0.02～0.1mg/ml.

图1　葡萄糖标准曲线

3　实验过程

3.1实验材料处理

葎草茎采自河北民族师范学院实验楼旁，60℃烘干粉碎后过60目筛备用。

称取3组1.0g的葎草茎粉末各五份，微波提取／超声波提取，离心（3000r/min）10min，将滤液转移至250ml容量瓶中，以蒸馏水定容至刻度。取上述提取液1ml于10ml容量瓶中定容至刻度，即得葎草叶中多糖测试液。取多糖测试液1ml于10ml比色管中，显色，测吸光值。

c—葎草茎提取液中多糖的浓度(mg/ml)；m—葎草茎原料的质量(g)。

3.2提取工艺

葎草→烘干→粉碎→调料比→微波处理／超声波处理→离心→上清液定容→稀释→加蒽酮-浓硫酸→测定。

4　结果与讨论

4.1微波法单因素试验结果

分别考察了微波功率、液料比、微波时间3个因素，在各自5个水平上的提取率[17-18]，具体参数见表1：

表1　单因素试验考察因素及水平

4.1.1液料比对多糖提取率的影响

称取5份1.0g的葎草茎粉末，固定微波功率为255W，微波时间为90s，考查液料比对葎草多糖提取率的影响，设计液料比分别为10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1，结果如图2所示：

图2　料液比对多糖提取工艺的影响

在液料比10∶1到50∶1的范围内，多糖提取率先增加后减少，在液料比40∶1处达到最大值，可能是由于过多溶剂对微波能的吸收导致细胞液对微波能的吸收减少，细胞破裂不完全，导致多糖类物质不能完全溶出，因此最佳液料比选择40∶1。

4.1.2微波功率对多糖提取率的影响

称取5份1.0g的葎草茎粉末，固定液料比为40∶1，微波时间为90s，考查微波功率对葎草多糖提取率的影响，设计微波功率分别为85W、255W、425W、595W、850W，结果如图3所示：

图3　微波功率对多糖提取率的影响

多糖提取率先增大后减小，在255W达到最大，这是因为微波在功率低时对细胞膜壁的破坏作用较小，细胞内溶出物也较少，多糖浸出率就低；随着微波功率不断增大，细胞膜(壁)被破坏程度加大，细胞内多糖的浸出率也随之提高。当微波功率过高时，微波对细胞内物质选择性加热的差异减小，反而使多糖分解，造成多糖提取率降低，因此，最佳微波功率选择255W。

4.1.3微波时间对多糖提取率的影响

称取5份1.0g的葎草茎粉末固定液料比为40∶1，微波功率为255W，考查微波时间对葎草多糖提取率的影响，设计微波时间分别为30s、60s、90s、120s、150s，结果如图4所示：

图4　微波时间对多糖提取率的影响

随着微波处理时间的增加，多糖类物质的提取率显著提高，在90s处达到最大值，90s后随着微波时间的增加多糖提取率降低，可能是由于溶剂的挥发和其他浸出物的沉淀，导致过滤时多糖物质损失，因此最佳微波时间选择90s。

4.2超声提取法实验结果与讨论

4.2.1液料比对多糖提取率的影响

称取5份1.0g的葎草叶粉末，固定超声波功率为100W，微波时间为90min，考查液料比对葎草多糖提取率的影响，设计液料比分别为10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1，结果如图5所示：

图5　料液比对多糖提取率的影响

在液料比10∶1到50∶1的范围内，多糖提取率先增加后减小，在料液比30∶1处达到最大值，可能是由于过多溶剂对超声波能的吸收导致细胞液对超声波能的吸收的减少，细胞破裂不完全，导致多糖类物质不能完全溶出，因此料液比选择30∶1。

4.2.2超声波时间对多糖提取率的影响

称取5份1．0g的葎草叶粉末，固定液料比为30∶1，固定超声波功率为100W，考查超声波时间对葎草多糖提取率的影响，设计超声波时间分别为70、80、90、100、110min，结果如图6所示：

图6　超声波时间对多糖提取率的影响

随着超声波处理时间的增加，多糖类物质的提取率显著提高，在90min处达到最大值，90min后随着超声波时间的增加多糖提取率降低，可能是由于溶剂的挥发和其他浸出物的沉淀，导致过滤时多糖物质损失，因此最佳超声波时间选择90min。

5　小结

在微波提取法中，采用单因素优化实验，通过对不同提取因素的对比发现，液料比、微波时间、微波功率对葎草茎中多糖的提取率都有显著影响。结果表明，当葎草茎提取的料液比为1∶40，微波功率为425W，微波时间为90s时，提取效果最好。经反复优化微波法提取葎草茎中的多糖，此方法所得的实验结果稳定，提取时间短、提取率可高达15.75%。

采用超声波提取法，考察了额定超声功率下，料液比和超声时间对多糖提取的影响。通过实验可以看到，在固定功率下超声波提取多糖的最佳条件是：提取时间100min、液料比30:1。

通过对比微波法和超声波法对多糖的提取效果，微波法更好一些。

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Extraction Process of Polysaccharide in Humulus Scandens

WANG Chun-fang1,CUI Ya-hui1,WEI Fang-fang1,XIN Yan-rui1,YAO Gang-qian2,ZHANG Wen-dian1*
(1.Chemistry Department of Hebei Normal University for Nationalities,Chengde,Hebei067000,China；
2.Chengde Radio and Television University,Chengde,Hebei 067000,China)

Humulus scandens is a widely distributed plant with great value of research and application.By using the microwave technique and ultrasonic technique to extract the polysaccharide of humulus scandens growing in Hebei Normal University of Nationalities,the research examines the single and intercrossing influence of factors(including microwave power,extraction time and solid-liquid ratio)to the humulus scandens extraction ratio.The results show that when the extracted solid-liquid ratio is 40:1,the microwave power 425 and microwave time 90s,the polysaccharide extraction yield is the highest,reaching 15.75%.Under the fixed ultrasonic power, when the extracting time is 100 minutes and solid-liquid ratio 30:1,the best extracting effect can be achieved.

humulus scandens;polysaccharides;extraction;microwave technique;ultrasonic technique

Q81

A

2095-3763（2015）02-0039-04

2014-10-15

王春芳（1983-），女，满族，河北承德人，河北民族师范学院化学系讲师，硕士，主要从事分子生物学研究。

张温典（1965-）女，河北饶阳人，河经民族师范学院化学系教授，理学硕士，主要从事生物生化教学和科研工作。