正交试验优化刺五加多糖超声提取研究

2021-07-07 09:49郝晓亮方志刚
农业技术与装备 2021年5期
关键词:刺五加清洗机甲醇

刘 冉,郝晓亮,方志刚

(辽宁科技大学 化学工程学院,辽宁 鞍山 114000)

刺五加是葫芦科植物木鳖的干燥成熟种子,其在临床上用于抗肿瘤及消肿等方面[1-2]。目前,对于刺五加多糖的提取,国内外开展了研究,沈宇等使用超滤法对刺五加多糖进行了分离[3],于淼等对刺五加根废弃物的多糖进行了研究[4],张小飞等使用微波法对刺五加多糖的提取工艺进行了优化[5]。本文对比了前述研究,使用超声波法对刺五加多糖进行研究,希望为中药天然产物的提取提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料

刺五加购于市售;无水乙醇、浓硫酸、苯酚均取于辽宁科技大学生物实验室。

1.2 仪器与设备

KQ-250B型超声波清洗机,来自昆山市超声仪器有限公司;HH-2型恒温水浴锅,来自金坛市城东新瑞仪器厂;UV-2000型紫外可见分光光度计,来自上海分析仪器总厂。

1.3 单因素试验

1.3.1 超声提取时间的确定

在5个磨口锥形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g与20mL质量分数为70%的甲醇溶液;摇匀置于水温50℃的超声波清洗机中,提取时间依次为20 min、40 min、60 min、80 min、100 min。

1.3.2 料液比的确定

在5个磨口锥形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g后,依次加入不同质量分数70%的甲醇溶液,使其料液比依次为1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50,摇匀置于超声波清洗机中。

1.3.3 甲醇浓度的确定

在5个磨口锥形瓶中均加入刺五加粉末0.5 g与25mL甲醇溶液,溶液浓度依次为50%、60%、70%、80%、90%,摇匀置于超声波清洗机中。

1.3.4 多糖提取率测定

参照朱亚伟[6]等对多糖测定的方法,绘制多糖标准曲线,并计算多糖提取率。提取率公式。

式中:C——比色液中多糖含量;V——提取液体积。

1.4 正交设计试验

依据单因素试验筛选出的最优条件,使用Box Behnken模式设计3因素3水平(表1)的试验。

表1 因素水平表Tab.1 hetable of factorslevel

图1 多糖标准曲线Tab.1 Thetable of factors level

2 试验结果讨论与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 料液比的确定

如图2,在其他条件均一致时,提取率随料液比的增加而提高,当料液比≥1∶40时,提取率呈现稳态,故1∶40为提取刺五加多糖所需最佳料液比。

图2 料液比的筛选Fig.2 The selection of material-liquid ratio

2.1.2 甲醇浓度的确定

如图3,在其他条件均一致时,多糖提取率随着甲醇浓度的增加而提高,甲醇浓度80%时提取率达到最高;而当甲醇浓度高于80%时提取率降低。故甲醇浓度80%为提取刺五加多糖所需最佳浓度。

图3 甲醇浓度的筛选Fig.3 The selection of methanol concentration

2.1.3 超声提取时间的确定

如图4,在其他条件均一致时,超声时间<60 min时多糖提取率随着时间的增加而提高;当超声提取时间为60 min时,刺五加多糖的提取率最高;超声时间>60 min提取率越来越低,原因是超声时间过长造成多糖物质分解,故超声时间60 min为提取刺五加多糖最佳提取时间。

图4 提取时间的筛选Fig.4 The selection of extraction time

2.2 正交设计试验

设计9种方案,试验结果见表2。

表2 正交设计结果Tab.2 The results of orthogonal design

由表2分析得:超声时间是刺五加多糖的提取率的主要影响因素。除此之外,对刺五加多糖的提取率影响大小依次是甲醇浓度和料液比。根据各因素、各水平对应各指标结果的平均值大小确定各因素水平,确定最优方案为A3B2C1。进行验证试验,此时得到的提取率为16.37%,与正交试验结果得到的数据误差小于1%,因此,正交试验结果可信。

3 结论

本研究使用超声波辅助提取刺五加多糖,通过单因素试验与正交设计试验确定了多糖提取的最佳条件。

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