纤维素酶法提取太子参块根粗多糖工艺的优化*

李 玲 杨兴月 王俊丽 董 令 任建国*

（贵州医科大学公共卫生学院，环境污染与疾病监控教育部重点实验室，贵州省食品营养与健康工程研究中心，贵州贵阳 550025）

太子参为石竹科异叶假繁缕［Pseudostellaria heterophylla (Miq.) Pax ex Pax et Hoffm］ 的干燥块根，含有环肽类、多糖、皂苷、氨基酸等成分，具有心肌保护、免疫功能、抗化学降解、抗酶解和改善肺部功能等作用。现代研究表明，多糖是太子参主要活性成分之一，有增强免疫、抗疲劳、活血抗栓、降血压、降血脂、降血糖、抗衰老、增强骨髓造血机能、抗辐射等药理作用。鉴于太子参多糖在临床上的广泛应用价值，目前已有多种关于其提取的方法，如超声提取，酶提取，水提醇沉，超高压技术提取等。阚永军等采用热水提取法、超声提取法和纤维素酶提取法进行太子参粗多糖的提取，发现纤维素酶提取法粗多糖得率最高为17.81%，其次为热水提取法和超声提取法。由于该试验中，未对纤维素酶提取法的提取条件进行优化探索，进而限制了该方法在太子参多糖工业化生产中的应用，为此本研究拟采用正交试验设计对酶提取粗多糖工艺进行优化，以期为该方法的高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

太子参，购于贵州省黄平县；纤维素酶，食品级5 万u/g，最适温度50 ℃，北京索莱宝科技有限公司。

无水乙醇，重庆川东化工有限公司；浓硫酸，上海沃凯生物技术有限公司；葡萄糖，天津市密欧化学试剂有限公司；苯酚，国药集团化学试剂有限公司；上述试剂均为分析纯。

1.2 仪器及设备

TG16.5 台式高速离心机，上海卢湘仪离心机仪器有限公司；1510 型酶标仪，Thermo Fisher Scientific Oy；HWS-28 型电热恒温水浴锅，上海恒科学仪器有限公司；WBL2521H 型搅拌机，广东美的生活电器制造有限公司；FA2004N 型电子分析天平，上海菁海仪器有限公司；万欣型电热鼓风干燥箱，上海恒科学仪器有限公司；KQ-800KDV型高功率数控超声波清洗机，昆山市超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品预处理

将太子参块根洗净、晾干，60 ℃恒温烘干，粉碎过40 目，常温保存备用。

1.3.2 葡萄糖标准曲线制备

采用苯酚-硫酸法测定太子参中多糖。将葡萄糖在105 ℃干燥至恒重后，精密称取葡萄糖100 mg，定容至1 000 mL，摇匀即得0.10 mg/mL 的葡萄糖标准溶液。精密吸取葡萄糖标准溶液0.05 mL、0.10 mL、0.15 mL、0.20 mL、0.25 mL、0.30 mL 置于6 支具塞试管中，加蒸馏水补至0.5 mL。每只试管再加入5%苯酚溶液0.5 mL，混匀后再加入浓硫酸2.5 mL，迅速振摇混匀，于室温下放置30 min，490 nm 处测量吸光度值，以吸光度值(y)为纵坐标，葡萄糖质量浓度(x)为横坐标，绘制标准曲线，计算回归方程。

1.3.3 粗多糖酶提取正交试验

精密称取27 份太子参粉末每份10 g。在阚永军等试验的基础上，选取料液比（A）、酶添加量（B）和提取时间（C）三因素进行纤维素酶提取太子参粗多糖的L9(34)正交试验，每组试验重复3 次，因素水平设计见表1。具体试验步骤为：先分别按料液比为1∶5、1∶10、1∶15 的量浸泡太子参粉末24 h，然后分别加入0.125 g、0.25 g、0.5 g 纤维素酶，50 ℃浸泡1 h、1.5 h、2 h，煮沸10 min 对酶进行灭活，然后过滤。滤渣如上重复提取2 次，合并3 次滤液，蒸发浓缩至约100 mL，加入4 倍量无水乙醇，4 ℃静置过夜，4 000 r/min 离心10min 收集沉淀，再向沉淀中加入50 mL 蒸馏水充分溶解，重复醇沉淀1 次。收集沉淀，冷冻干燥后称重，即为粗多糖质量，进而计算得到太子参粗多糖得率。

表1 L9(34)正交试验因素水平

1.3.4 太子参总多糖含量及粗多糖纯度测定

精密称取上述冷冻干燥的粗多糖10 mg，加蒸馏水定容至100 mL。取1 mL 置于10 mL 容量瓶中，按“标准曲线制备”操作测得样品吸光度值，根据标准曲线求出太子参总多糖含量及粗多糖的纯度。

2 结果与分析

2.1 多糖标准曲线制备

由不同质量浓度葡萄糖与具对应吸光度值制作的标准曲线见图1。

图1 葡萄糖标准曲线

由图1 可知，葡萄糖在0.001 43 mg/mL～0.008 57 mg/mL 范围内呈良好线性关系，y=168.77x-0.0311，R2=0.990 8。

2.2 粗多糖酶提取工艺优化结果

纤维素酶法提取太子参粗多糖正交试验优化结果见表2。

表2 纤维素酶提取法制备太子参粗多糖正交试验结果

由表2 中极差R 值大小可看出，影响太子参粗多糖提取的主要因素是C，其次为B，A 因素影响相对较小，即提取时间＞酶添加量＞料液比。纤维素酶提取法制备太子参粗多糖的最佳工艺为A1B2C3，即提取料液比1∶5、酶添加量0.25 g、提取时间2 h，重复提取3 次，此条件下所得粗多糖含量最高为28.9%，粗多糖纯度为51.8%。该批太子参块根样品的总多糖提取率为15.0%。本文纤维素酶法提取粗多糖优化工艺试验结果与阚永军等的试验结果相比，明显提高了太子参粗多糖得率和总糖提取率，进而为该方法用于太子参多糖工业化生产提供科学依据。

3 结论

目前超声波、超高压技术及水提醇沉等技术已被应用于太子参多糖的提取，提取率分别达6.17%、37.56%和21.41%，但这些提取方法均需一定的仪器设备或有机溶剂，对大规模工业化生产不利，而纤维素酶提取法所需设备简单，酶试剂来源广泛，易灭活，且对环境无不良影响，对太子参多糖的提取率达17.81%。针对以上研究报道，太子参多糖酶提取法简单易行、工艺安全，得率也相对较高，更适合于大量太子参多糖的提取。为此本研究用纤维素酶进行太子参粗多糖提取优化试验，采用L9(34)正交试验设计，探讨了酶量、料液比和提取时间对粗多糖得率的影响，试验结果表明，在酶最适温度（50 ℃）条件下，最佳提取工艺为：料液比1∶5，酶添加量0.25 g、提取时间2 h，提取次数3 次，此条件下粗多糖得率28.9%，粗多糖纯度达51.8%，这为太子参粗多糖工业化生产提供理论依据。