鸡骨草多糖的微波预处理提取工艺及其羟基自由基清除作用研究

韦坤华，蔡锦源，董青松，李明杰，白甲坡，刘炜炜，张重义*，缪剑华*

（1.广西药用植物园 广西药用资源保护与遗传改良重点实验室，广西 南宁 530023；2.福建农林大学 作物科学学院，福建 福州350002；3.广西科技大学鹿山学院 食品与化学工程系，广西 柳州 545616）

鸡骨草多糖的微波预处理提取工艺及其羟基自由基清除作用研究

韦坤华1，2，蔡锦源1，3，董青松1，李明杰2，白甲坡3，刘炜炜3，张重义1，2*，缪剑华1*

（1.广西药用植物园 广西药用资源保护与遗传改良重点实验室，广西 南宁 530023；2.福建农林大学 作物科学学院，福建 福州350002；3.广西科技大学鹿山学院 食品与化学工程系，广西 柳州 545616）

研究鸡骨草多糖的微波预处理提取工艺及其对羟基自由基（·OH）的清除作用。以多糖得率为考察指标，在单因素试验的基础上采用正交试验设计对微波预处理提取工艺条件进行优化，并研究鸡骨草多糖对·OH的清除率以评价其体外抗氧化活性。最佳提取工艺条件为：解析剂比7∶1（mL/g），微波功率560 W，微波时间90 s，液料比40∶1（mL/g），磁力搅拌速度1 950 r/min，提取温度80℃，提取时间40 min，该工艺条件下，鸡骨草多糖得率可达5.43%。与热水浸提法、超声波提取法等相比，微波预处理提取法可大大缩短提取时间，提高提取效率。清除·OH试验研究表明，鸡骨草多糖对·OH具有一定的清除作用，当鸡骨草多糖的质量浓度为0.5 mg/mL时，鸡骨草多糖对·OH的清除率可达87.24%。微波预处理提取具有省时高效的特点，特别适用于多糖类物质的提取。

鸡骨草；微波预处理提取；磁力搅拌；多糖；羟基自由基

0 引言

鸡骨草（Abrus cantoniensis Hance），又名广州相思子，为药食两用植物，是豆科相思子属的一种植物，具有清热解毒、舒肝散瘀等药理作用，在保肝护肝，治疗肝炎、肝硬化等方面有较好的疗效，具有很好的药用和食用价值，广泛用于开发各种保健食品[1-3]。现代研究显示，植物多糖具有提高纤维蛋白溶解酶活性、抗癌、降中性脂肪、降血脂、降低密度脂蛋白胆固醇及总胆固醇的作用，还有降血糖、抗衰老、抗氧化、抗疲劳、抗炎等功能[4-5]。扶雄等[6-7]研究表明鸡骨草多糖具有良好的抗氧化活性。目前有关鸡骨草多糖的提取方法研究主要有热水浸提法[7]和超声波提取法[8]，研究表明微波预处理可有效缩短后续操作时间，提高提取效率[9-12]，但尚未有关于微波预处理提取的研究报道。本研究旨在以鸡骨草多糖得率为指标，采用正交试验优选鸡骨草多糖的微波预处理提取工艺条件，并对鸡骨草多糖的羟基自由基（·OH）清除作用进行研究，以期为高效提取鸡骨草多糖提供参考。

1 材料与仪器

1.1 试验材料

鸡骨草：产地广西，购自柳州市某超市；试剂：苯酚、浓硫酸、乙醇、葡萄糖、抗坏血酸（Vc）、双氧水、硫酸亚铁和水杨酸等均为分析纯。

1.2 试验仪器

UV-5100紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；JY1002(0.01 g)电子天平：上海精密科学仪器有限公司；FW100高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；G70F20CN3L-C2（B0）微波炉：广东格兰仕微波炉电器制造有限公司；DF-101S集热式恒温磁力搅拌器：河南省予华仪器有限公司；101-3EBS电热鼓风干燥箱：上海市科恒实业发展有限公司；KQ5200DE数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；HH-S6数显恒温水浴锅：江苏省金怡仪器科技有限公司。

2 试验方法

2.1 鸡骨草多糖的提取工艺路线

鸡骨草→干燥→80%乙醇回流提取2 h(除去色素和部分小分子糖等醇溶性物质)→粉碎→过筛（80目）→称量→按解析剂比加入提取剂（超纯水）→微波预处理→按液料比加入提取剂→磁力搅拌提取→真空抽滤→浓缩→醇沉（加4倍95%乙醇）→粗多糖。

2.2 总糖标准曲线的制作(苯酚-硫酸法)

采用苯酚-硫酸法测定鸡骨草多糖含量[13]。以吸光度为纵坐标，总糖质量浓度为横坐标，绘制总糖的标准曲线，回归方程为：A=66.614 29X-0.014，R=0.999 94，表明线性关系良好，线性范围为0.002 5～0.017 5 mg/mL。

2.3 鸡骨草多糖的测定及其得率的计算方法

将鸡骨草粉末（1.00 g）按方法“2.1”进行提取，制备的粗多糖溶解并定容，按方法“2.2”，以空白校正零点，于490 nm处测定其吸光度，根据总糖标准回归方程计算总糖质量浓度，按式（1）计算总糖质量，鸡骨草多糖得率按式（2）计算：

式中：W总糖为总糖质量，g；C为稀释倍数；X为总糖质量浓度，mg/mL；Y为鸡骨草多糖得率，%；f为换算因子=3.3[8]；M为鸡骨草投料质量，g。

2.4 微波预处理提取工艺正交试验设计

在前期单因素试验研究的基础上，采用正交设计表L18(37)对鸡骨草的微波预处理提取工艺的影响因素进行正交试验设计，试验因素与水平见表1。

表1 微波预处理提取正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment of microware pretrement extraction

2.5 热水浸提工艺正交试验设计

在前期单因素试验研究的基础上，采用正交设计表L9(34)对鸡骨草的热水浸提工艺的影响因素进行正交试验设计，旨在与微波预处理提取工艺进行对比研究，试验因素与水平见表2。

表2 热水浸提法提取正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels for orthogonal experiment of hot water extraction

2.6 鸡骨草多糖对羟基自由基清除率的测定

采用Fenton法分别测定鸡骨草多糖和Vc对·OH的清除率[13-14]，比较研究鸡骨草多糖对羟基自由基的清除效果。配制不同质量浓度（0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/mL）的多糖样品溶液和Vc溶液，在试管中依次加入0.09 mol/L FeSO4溶液、0.09 mol/L水杨酸-乙醇溶液，摇匀后加入上述质量浓度的多糖溶液，最后加入0.08 mol/L H2O2溶液启动反应，37℃水浴1 h。冷却至室温后定容到10 mL，用蒸馏水调零，在波长510 nm处测吸光度，每组做两个平行样，取平均值，并以Vc为阳性对照，清除率按公式（3）计算。

式中：A0为空白对照吸光度；Ax为样品溶液吸光度；Ax0为样品底液吸光度。

3 结果与讨论

3.1 微波预处理-磁力搅拌提取正交试验结果

按表1的因素和水平进行试验，结果如表3所示。由表3直观分析可以看出：影响微波预处理提取工艺的因素顺序大小为：微波功率（B）>微波时间（C）>提取温度（F）>液料比（D）>搅拌速度（E）>解析剂比（A）>提取时间（G），提取时间G2与G3对多糖得率的影响仅差0.002，综合考虑提取效率，提取时间选择 G2，故最优工艺组合为：A2B2C3D3E3F2G2，即解析剂比7∶1 mL/g，微波功率560 W，微波时间90 s，液料比40∶1 mL/g，磁力搅拌速度1 950 r/min，提取温度80℃，提取时间40 min。由表4可知，微波功率（B）和微波时间（C）对鸡骨草多糖得率有显著影响（P＜0.05），其余5个因素则无显著影响（P＞0.05）。按最优工艺条件分别进行3次提取试验，鸡骨草多糖的平均得率为5.43%，高于正交试验表中的18个试验组合，表明试验方案设计稳定、可行。

表3 正交试验结果Table 3 Results of orthogonal experiment

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments

3.2 热水浸提工艺正交试验结果

按表2对热水浸提工艺进行正交设计，试验结果见表5。对表5进行直观分析可知影响热水浸提法提取工艺的顺序为：液料比（A）>提取温度（B）>提取时间（C），最优工艺条件为：A2B2C3，即液料比35∶1，提取温度80℃，提取时间100 min。由表6可知，提取时间（C）对鸡骨草多糖得率有显著影响（P＜0.05），其余2个因素则无显著影响（P＞0.05）。按最优工艺进行3次平行提取试验，鸡骨草多糖平均得率为3.54%。

表5 正交试验结果Table 5 Results of orthogonal experiment

表6 正交试验结果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments

3.3 提取方法比较

在微波预处理提取正交试验结果的基础上，对热水浸提法（a）、超声波提取法[8]（b）、微波预处理提取法（c）、未经微波预处理的c工艺（c1）和无磁力搅拌的c工艺（c2）进行比较，结果见表7。c法与a法对比发现，鸡骨草多糖得率提高了53.39%，提取时间节省了60 min，表明经过90 s微波预处理和磁力搅拌辅助联用，可大大提高鸡骨草多糖的提取效率；c法与b法对比发现，产品得率相当，但提取时间缩短了30 min，表明c法较b法提取效率高；c法与c1法对比发现，鸡骨草多糖得率提高了21.48%，表明增加简单的微波预处理可有效地提高鸡骨草多糖的提取效率；c法与c2法对比发现，鸡骨草多糖得率提高了11.73%，表明增加磁力搅拌操作亦可有效地提高鸡骨草多糖的提取效率。综合表明，微波预处理提取具有省时高效等优点。

3.4 鸡骨草多糖对·OH的清除效果

按微波预处理提取的最优工艺条件提取鸡骨草多糖，按“2.6”测定鸡骨草多糖和Vc对·OH的清除率，结果见图1。由图1可知，鸡骨草多糖对·OH具有清除作用，但清除率均低于相同浓度的Vc溶液；随着多糖质量浓度的提高，清除作用不断增强，鸡骨草多糖与·OH自由基清除率存在量效关系，这与谭冰等[7]研究结果一致；当多糖质量浓度为0.5 mg/mL时，鸡骨草多糖对·OH的清除率达87.24%，表明鸡骨草多糖具有良好的抗氧化活性。

图1 多糖对·OH自由基的清除能力Fig.1·OH scavenging ability of polysaccharides

4 结论

以鸡骨草多糖得率为指标，在单因素试验的基础上，对解析剂比、微波功率、微波时间、液料比、磁力搅拌速度、提取温度和提取时间7个因素进行正交试验设计，优选微波预处理提取工艺条件，最佳工艺条件为：解析剂比7∶1（mL/g），微波功率560 W，微波时间90 s，液料比40∶1（mL/g），磁力搅拌速度1 950 r/min，提取温度80℃，提取时间40 min，该工艺条件下，鸡骨草多糖得率可达5.43%。与热水浸提法、超声波提取法等提取方法对比研究表明，微波预处理提取法可大大缩短提取时间，提高提取效率。抗氧化活性研究表明鸡骨草多糖具有一定的抗氧化活性，当鸡骨草多糖质量浓度为0.5 mg/mL时，鸡骨草多糖对·OH清除率可达87.24%。研究结果表明，微波预处理提取技术具有操作简便、省时高效等优点，可为筛选鸡骨草多糖提取方法提供参考。

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MICROWAVE PRETREATMENT EXTRACTION TECHNOLOGY AND HYDROXYL RADICAL SCAVENGING EFFECT OF POLYSACCHAROSES FROM ABRUS CANTONIENSIS HANCE

WEI Kunhua1，2，CAI Jinyuan1，3，DONG Qingsong1，LI Mingjie2，BAI Jiapo3，LIU Weiwei3，ZHANG Zhongyi1，2，MIAO Jianhua1
（1.Guangxi Key Laboratory of Medicinal Resources Protection and Genetic Improvement，Guangxi Botanical Garden of Medicinal Plant，Nanning 530023，China; 2.College of Crop Science，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China；3.Department of Food and Chemical Engineering，Lushan College of Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou 545616，China）

The paper studied the microwave pretreatment extraction technology of polysaccharoses from Abrus cantoniensis Hance and its hydroxyl radical (·OH)scavenging ability.Based on single factor experiments，microwave pretreatment extraction process was optimized through orthogonal experiments to obtain high polysaccharose yield，and the hydroxyl radical scavenging ability of polysaccharoses from Abrus cantoniensis Hance was studied to evaluate its in vitro antioxidant activity.The optimum extraction conditions were as follows: resolving agent ratio 7∶1 (mL/g)，microwave power 560 W，microwave duration 90 s，liquid-to-material ratio 40∶1(mL/g)，magnetic stirring speed 1 950 r/min，extraction temperature 80℃，and extraction duration 40 min. Under the optimum conditions，the yield of Abrus cantoniensis Hance polysaccharoses reached 5.43%.Compared with hot water extraction and ultrasonic extraction，the microwave pretreatment extraction was superior in shortening extraction time and enhancing extraction efficiency.The hydroxyl radical scavenging test showed that the hydroxyl radical scavenging rate could reach 87.24%for Abrus cantoniensis Hance polysaccharoses with mass concentration of 0.5 mg/mL.Microwave pretreatment extraction is time-saving and efficient，and is particularly suitable for extraction of polysaccharoses.

Abrus cantoniensis Hance；microwave pretreatment extraction；magnetic stirring；polysaccharide；hydroxyl radical

TS201.2

B

1673-2383(2017)01-0066-06

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170222.1116.026.html

网络出版时间：2017-2-22 11:16:53

2016-06-14

国家中医药管理局行业科研专项（201507002）；国家自然科学基金项目（81460582）；中组部西部之光访问学者项目（2015）；广西科学研究与技术开发计划项目（桂科合14125008-2-21）；广西高校科学技术研究项目(KY2015YB523)

韦坤华（1983—），女，广西平南人，副研究员，博士后，从事药用植物生物技术研究。

*通信作者