麻花秦艽多糖超声提取工艺参数优化☆

李龙昱，米云昊，李向阳

(1.青海省人民医院药学部；2.承德医学院；3.青海大学)

目前未见对麻花秦艽多糖提取工艺的文献报道。本研究拟采用超声辅助提取法提取青竹叶多糖，通过单因素考察对其提取工艺参数进行优化。

1 材料与方法

1.1 材料

麻花秦艽(GentianastramineaMaxim.)取自于本院中药房。粉碎后过20目筛备用。

恒温干燥箱(DGG-9003，上海森信实验仪器有限公司)；酒精计(广州宇宙玻璃仪器厂)；WIGGENS UE03SFD型超声波清洗器(北京桑翌实验仪器研究所)；高速冷冻离心机(GL-20C型，英泰仪器有限公司)；FA1204C电子分析天平(精科天美仪器有限公司)；UV759扫描型紫外-可见分光光度计(青岛聚创仪器有限公司)；Joanlab电热数显恒温水浴锅(宁波市群安实验仪器有限公司)。

乙醇、正丁醇、氯仿、石油醚(沸程30℃～60℃)、丙酮、戊醇、乙醚、浓硫酸、苯酚(分析纯，天津市百世化工有限公司)；葡萄糖标准样品(分析纯，天津市百世化工有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 麻花秦艽多糖的提取

1.2.2 标准曲线的制备

采用苯酚-硫酸法测定麻花秦艽多糖的含量，方法依据参考文献略做改动[6]。精密称取葡萄糖标准品10 mg，加入一定量纯净水于容量瓶中，定容至刻度，使成0.1 mg/mL的标准溶液。分别准确量取0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0 mL标准品溶液于试管中，加入纯净水至1 mL，加入重蒸苯酚(5%)1.0 mL，充分剧烈震摇后沿管壁缓慢加入浓硫酸5.0 mL，室温放置5 min。于沸水中充分反应10 min后用冰水冲洗5 min，于波长490 nm处测定各样本的吸光度值。同法用纯净水制备空白对照组。以浓度为横坐标(x)、吸光度为纵坐标(y)绘制标准曲线。

1.2.3 麻花秦艽中多糖含量的测定

取1.0 mL脱蛋白后的待测多糖溶液，按制作标准曲线的各步骤分别加显色剂，测定各组的吸光度值。多糖的提取率计算公式：

多糖提取率(%)=[(C1×V1)/m1×103]×100%

式中C1为通过标准曲线计算出的多糖的浓度(mg/mL)；V1为待测液的总体积(mL)；m1为称取的青竹叶的质量(g)。

1.2.4 麻花秦艽多糖提取的单因素考察

1.2.4.1 提取次数对多糖提取率的影响

1.2.4.2 液料比对多糖提取率的影响

1.2.4.3 超声时间对多糖提取率的影响

1.2.4.4 超声功率对多糖提取率的影响

2 结果与分析

2.1 标准曲线和回归方程

图1示，根据吸光度和浓度绘制出葡萄糖标准曲线，直线回归方程： y=7.3073x-0.0076，R2=0.9993。

图1葡萄糖标准曲线

Figure1Thestandardcurveofglucose

2.2 单因素试验结果

2.2.1 提取次数对多糖提取率的影响

考察超声提取次数(1、2、3、4次)对多糖提取率的影响，按2.1项下方法计算多糖的提取率。结果分别为1.351%、1.978%、2.046%、1.932%，由图2可知当提取次数为3次时提取率几乎不变，随着提取次数的增加，浓缩过程也增加致多糖损失量增加。故将提取次数定为2次。

图2超声提取次数对多糖提取率的影响图

Figure2TheeffectofUltrasonicextractionfrequencyontheextractionrateofpolysaccharides

2.2.2 液料比对多糖提取率的影响

图3液料比对多糖提取率的影响图

Figure3Theeffectofliquidratioonextractionrateofpolysaccharides

2.2.3 超声时间对多糖提取率的影响

如图4所示，当超声时间在60～120 min内，麻花秦艽多糖的提取率随着时间的延长而增大，当超声时间超过120 min后多糖的提取率无显著的提高。故将提取时间定为60～120 min。

图4提取时间对多糖提取率的影响图

Figure4Theeffectofextractiontimeontheextractionrateofpolysaccharides

2.2.4 超声功率对多糖提取率的影响

图5示，超声功率在从300 W升高到800 W时，提取率明显增加，功率在400～800 W时，多糖提取率显著性增大。故将功率范围定为400～800 W。

图5超声功率对多糖提取率的影响图

Figure5TheeffectofUltrasonicpowerontheextractionrateofpolysaccharides

2.3 以响应曲面法优化的麻花秦艽多糖提取工艺

2.3.1 响应曲面实验设计

表1试验设计各因素的实验水平及编码

Table 1The experimental levels and codes in different factors of experimental design

表2Box-Behnken试验响应值(多糖提取率)

Table 2Box-Behnken experimental response value(extraction rate of polysaccharides)

2.3.2 模型的拟合

利用Design Expert软件(Design-Expert v.8.0.5b，Stat-Ease Inc.，Minneapolis，USA)对表3数据进行多元回归拟合，得到多元二次拟合方程模型：

Y=2.14+0.11X1+0.11X2+0.29X3+0.22X1X2-0.11X1X3+0.087X2X3-0.094X12-0.26X22+0.024X32

这里的X1、X2、X3分别是被测变量液料比、提取时间和提取功率的编码值。对该模型进行方差分析，模型F=18.07，P<0.001，表明该回归模型具有显著差异，如表3所示。从回归模型项目的各系数显著性检验可知，模型一次项X3极显著性，X1、X2具有显著性；交互项X1X2具有显著性，而X1X3、X2X3不具有显著性；二次项X22具有极显著性，表明各因素对多糖的提取率影响并不是简单的线性关系，本试验设计的各因素参数选择是成功的。

表3二次多项式方差分析结果

Table 3The results of Quadratic polynomial variance analysis

2.3.3 响应曲面分析与优化

根据表3中回归分析的结果，用Design Expert软件作出模型的响应曲面图和等高线图，为图6-8所示。

图6超声时间与液料比对多糖提取率影响的响应面图

Figure6Theeffectofextractedtimeandliquidratioonextractionrateofpolysaccharides

图6示，当超声功率固定时，超声时间和液料比对多糖提取率的影响十分显著，表现为坡度较陡的曲线。开始阶段，提取率随着时间增加显著提高，当达到一定的提取时间后，提取率反而下降，提示多糖在超声过程中可能因为提取时间的延长而出现一定的键断裂而引起提取率的降低。

图7超声功率与液料比对多糖提取率影响的响应面图

Figure7TheeffectofUltrasonicpowerandliquidratioonextractionrateofpolysaccharides

图7示，超声功率对多糖提取率的影响较显著，而液料比对多糖提取率影响相对较小。但超声功率过大同样也会造成多糖的键断裂而引起提取率的降低。

图8超声功率与时间对多糖提取率影响的响应面图

Figure8TheeffectofUltrasonicpowerandtimeonextractionrateofpolysaccharides

图8示，超声时间和超声功率增加，多糖的提取率迅速随之增加，之后呈略有下降趋势。用Design Expert软件对数据进行计算分析，确定提取麻花秦艽多糖的最佳提取工艺条件：液料比为60 mL/g，设定功率为800 W，超声提取时间为90 min，残渣再提取一次，理论的麻花秦艽多糖的提取率为2.36%。

2.3.4 验证试验

称取麻花秦艽粉末(过20目筛)适量，加入60倍量的水，设定超声功率为800 W，每次提取90 min，提取两次，依据标准曲线计算多糖的提取率，试验重复5次，计算平均值，结果如表5所示，五组实验多糖的平均提取率为2.363%，与预测值相差甚微，RSD值为0.48%，说明本实验采用的响应曲面法可行，数据真实可靠。

表4验证性试验结果

Table 4The results of Confirmatory test

3 小结与讨论

本实验采用响应曲面法优化麻花秦艽中多糖的超声辅助提取工艺参数。优化的提取工艺参数准确可靠，可以高效提取麻花秦艽多糖。