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摘 要:目的:尝试使用微波辅助法提取葛根可溶性多糖(简称葛根多糖),并优化其提取工艺｡方法:采用单因素试验和正交试验,以多糖的提取率为评价指标,对影响葛根多糖提取工艺的因素进行研究｡结果:优化后的较佳工艺条件为:浸取时间25min､微波功率800W､浸取温度100℃､料液比l:20｡结论:微波辅助提取葛根多糖是一种高效和节能的方法,优化后的工艺条件,葛根多糖的提取率为57.74%｡
关键词:葛根 多糖 微波提取 单因素试验 正交试验
葛根Pueraria Lobata （Willd.） Ohwi别名鹿藿､鸡齐,是豆科植物葛的块根,富含多糖,异黄酮类,香豆索和皂苷,具有解肌退热､生津透疹､升阳止泄等功效[1]｡我国葛根资源极为丰富,主产南方,除新疆､西藏外,大部分省区均有分布[2]｡葛根的主要药用组分为葛根黄酮和葛根多糖[3]｡多糖类化合物是一种免疫调节剂,能激活免疫细胞,提高机体的免疫功能,而对正常细胞无毒副作用,可用于治疗肿瘤､艾滋病等｡鉴于多糖在临床方面的广泛用途,本文着重研究了葛根多糖的提取工艺｡微波辅助提取技术是近年发展起来的一种新型提取方法,具有设备简单､适用范围广､能量损失小､提取速度快等优点[4]｡本文尝试采用微波辅助提取这一新型工艺对葛根的､可溶性多糖进行提取,通过单因素和正交试验,优化提取工艺,为葛根药材的应用提供参考｡
1 仪器与试药
XH-100A型祥鹄电脑微波催化/合成萃取仪;岛津UV-2450紫外可见分光光度计｡葛根购于三九药房,经湖北中药研究院王克勤研究员鉴定为豆科葛属植物野葛Pueraria Lobata （Willd.） Ohwi的干燥根;实验中所使用的葡萄糖､苯酚､浓硫酸､石油醚（60～90℃）､乙醇均为分析纯,水为纯化水｡
2 分析与实验方法
2.1 分析方法
2.1.1 高纯苯酚试剂的制备 取苯酚200.0g,加入铝片0.5g和碳酸氢钠0.1g,蒸馏收集182℃馏分,称取此馏分100.0g,加400.0mL纯化水使其溶解,制得20.0%高纯苯酚溶液,置于棕色磨口瓶中冰箱4℃冷藏储存｡取上述高纯苯酚溶液30.0g,加70.0mL纯化水,制得100.0g浓度为6.0%的高纯苯酚试剂备用｡
2.1.2 多糖含量的测定 实验采用苯酚-硫酸法[5]测定葛根多糖的含量:准确吸取待测溶液2.0mL,置于具塞试管中,加入6.0%苯酚试剂1.0mL,迅速加入98%浓硫酸5mL,摇匀,静置,待试管自然冷却后,沸水浴中放置15min,取出冷却至室温｡同时精确吸取纯化水2.0mL,同法操作,作空白对照,于特征吸收波长测定其吸光度｡
2.1.3 对照品溶液的配制 精密称取经105℃干燥至恒重的葡萄糖标准品500mg,置于500mL容量瓶中,纯化水定容,配成浓度为1.000mg/mL的标准溶液｡精确吸取葡萄糖标准溶液1.0mL､2.0mL､3.0mL､4.0mL､5.0mL､6.0mL､7.0mL､8.0mL分别置于50mL容量瓶中,纯化水定容,得系列标准品溶液｡
2.1.4 特征吸收波长的确定 准确吸取2.0mL浓度为0.16mg/mL的标准溶液,按2.1.2所述方法操作,用紫外可见分光光度计在250nm-800nm之间扫描,如图1所示,结果表明葡萄糖溶液在波长为490nm时有稳定的特征吸收峰,与文献[6]所述一致｡
2.1.5 标准曲线的绘制 于波长490nm处准确测量上述系列标准品溶液的吸光度,以葡萄糖浓度(C)对吸光度(A)作回归处理,得回归方程:C=0.06711A+0.00092（R=0.9999）,说明葡萄糖溶液在浓度为0.02～0.16mg/mL之间有良好的线性关系｡
2.2 实验方法
2.2.1 葛根原料的前期处理 称取干燥至恒重的葛根颗粒100.0g,先经石油醚回流脱脂提取,抽滤｡药渣经干燥后再用80%乙醇回流提取,除去单糖､低聚糖和黄酮,抽滤,二次药渣经干燥后备用｡
2.2.2 葛根多糖的提取与精制 取一定量葛根,加纯化水回流提取两次,合并水提取液,加适量活性炭60℃脱色,抽滤,滤液减压浓缩至一半体积后,加入5倍量95%乙醇醇析,静置过夜,抽滤,滤渣依次用95%乙醇,无水乙醇,丙酮,乙醚洗涤,脱去水分,60℃干燥,所得白色粉末即为精制的葛根多糖[7]｡
2.2.3 葛根原料中总多糖的测定 将葛根颗粒粉碎,称取4.0g,加400.0mL纯化水,85℃水浴回流提取2h,抽滤,将滤液定容至500mL｡经测定,原料中多糖的含量为8.81%,RSD=0.56%(n=5)｡
2.2.4 计算公式
多糖撮率=提取液中多糖的含量／原料中总多糖含×100%
2.2.5 单因素试验 影响多糖提取率的主要因素有： 时间､功率､温度和料液比等｡为确定葛根多糖的提取工艺,浸取时间分别采用5min､10min､15min､20min､25min､30min､40min,浸取功率分别采用500W､600W､700W､800W､900W､1000W,浸取温度采用50℃､60℃､70℃､80℃､90℃､100℃,浸提料液比分别采用1∶10､1∶15､1∶20､1∶25､1∶30､1∶35进行单因素试验｡
2.2.6 正交试验 根据预做的单因素试验结果,选取浸取时间､浸取功率､浸取温度､浸取料液比作为考察因素，以多糖提取率为指标，设计正交试验方法L9(43),优化其反应条件｡
3 实验与结果
3.1 单因素的确定
3.1.1 浸取时间对葛根多糖提取率的影响
从图2可看出,随着浸取时间的增加,葛根多糖的提取率不断增大,25min后提取率基本不再增大｡这是由于葛根多糖的提取实质上是一个传质过程,提取剂先通过葛根颗粒内的孔道充满植物细胞,然后浸取出细胞内的可溶性成分,随着微波辐射时间的增加,葛根细胞内的多糖不断溶入提取液中｡经过一段时间的浸取后,溶液中多糖的浓度不断提高,从而使扩散速度变慢,提取率已没有显著提高｡因此,浸取时间宜选择25min｡
3.1.2 微波功率对葛根多糖提取率的影响
由图3知，葛根多糖的提取率随着微波功率的增大呈现先增大后减小的趋势｡这是因为随着微波功率不断增大,葛根内的分子运动加剧,细胞内水蒸气汽化产生的压力使细胞膜(壁)破坏程度加大,细胞内多糖的浸出率随之提高｡但微波的功率过大时,浸取出来的淀粉多糖会迅速糊化,进而堵塞葛根颗粒内的孔道,使细胞内剩余多糖的浸取变得相对困难｡实验发现,在辐射功率为500W～1000W的范围内,当功率为800W时,可较好地提取葛根多糖｡
3.1.3 浸取温度对多糖提取率的影响
由图4可以看出温度在50℃～100℃范围内,葛根多糖提取率随温度上升而明显提高｡原因可能是在一定的微波功率下,提取温度升高,分子运动更加剧烈,从而加快了溶质的扩散和溶剂的渗透,有利于细胞内多糖的浸出｡所以浸取温度选择100℃｡
3.1.4 料液比对葛根多糖提取率的影响
由图5知,料液比在1：10～1：35范围内,葛根多糖的提取率随料液比的增大而增大｡这是因为该条件下,多糖的提取率由其溶解度决定,提取剂的量越大,提取剂中可溶解的多糖就越多｡但当料液比达到1：20后,葛根多糖的提取率基本趋于平衡,因此考虑到若采用较大的料液比时,一方面增大原料和能源的投入,另一方面,也增大了后续工序的难度,最终导致生产成本的增加,故料液比应控制在1：20[8]｡
3.2 正交试验
在单因素试验的基础上进行正交设计试验,进一步优化葛根多糖的提取工艺｡正交设计见表1,正交试验及结果见表2,方差分析见表3｡
由正交试验及其方差分析结果显示可以看出,本实验中各因素对葛根多糖浸取效果的影响程度依次为C(浸取温度)>B(微波功率)>D(料液比)>A(浸取时间),C因素（浸取温度）对葛根多糖的提取率有显著影响｡直观分析表明多糖提取率的优化工艺为A3B2C3D3,这一结论与单因素试验所显示的结果一致,故微波辅助提取葛根多糖的优化工艺为:浸取时间25min､微波功率800W､浸取温度100℃､料液比l:20｡
2.4 验证实验
为确保提取工艺的重现性及可行性,对最佳工艺条件进行了3次验证试验,其结果如表4所示｡
由验证实验结果可知,实验所确定的微波辅助提取葛根多糖的工艺稳定可行,葛根多糖的平均提取率为57.74%｡
4 讨论
研究表明,采用微波辅助提取葛根多糖的优化条件为： 浸取时间25min､微波功率800W､浸取温度100℃､料液比l:20,该条件下葛根多糖的提取率为57.74%｡因素影响分析显示,浸取温度是影响提取率的显著因素,微波辅助法提取葛根多糖具有效率高､耗能少､提取时间短等特点[9]｡
参考文献
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2､里二,段立胜,沙郎,等.哈尼族药食植物葛根利用价值及栽培技术[J].中国民族民间医药杂志,2004,67:102-104.
3､CHI Ru’an， TIAN Jun， GAO Hong， et al.Kinetics of Leaching Flavonoids from Pueraria Lobata with Ethabol[J]. 2006，14（3）：402-406.
4､陈金娥,李成义,张海容.微波法与传统工艺提取枸杞多糖的比较研究[J].中成药,2006,28（4）:573-575.
5､黄少伟,池汝安,张越非,等.微波辅助提取土茯苓多糖[J].时珍国医国药,2007,147（18）:2649-2652.
6､陈学伟,马书林.酶法提取黄芪多糖的研究[J].上海中医药杂志,2005,36（1）:56-58.
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8､王晋黄,池汝安,陈少峰,等.土茯苓中提取总黄酮的工艺研究[J].植物研究,2006,26（3）:370-373.
9､王娟,沈平�,沈永嘉.微波辅助萃取葛根和刺五加微观机制的研究[J].中草药,2004,35（1）:31-33.
(收稿日期:2007.11.20)
