种木香多糖提取方法的比较

张静　张杰　郭冬琴　丁博

摘要：【目的】比較回流提取法、熱水浸提法和超声波辅助提取法对木香多糖提取效果的影响，为木香多糖的开发利用提供参考依据。【方法】以木香根为原料，通过正交试验考察料液比、提取时间、提取温度和提取次数对多糖提取量的影响，采用蒽酮—硫酸法测定木香多糖含量，并对回流提取、热水浸提和超声波辅助提取3种提取方法的最佳提取条件和提取量进行比较。【结果】回流提取法的优化条件：在料液比1∶40、85 ℃水浴条件下提取3次，每次提取2.5 h，多糖提取量11.445 mg/g，以提取次数和料液比对木香多糖提取量的影响显著（P<0.05，下同）；热水浸提法的优化条件为：在料液比1∶120、85 ℃水浴条件下提取2次，每次提取2.0 h，多糖提取量为10.804 mg/g，以提取温度和提取时间对木香多糖提取量的影响显著；超声波辅助提取法的优化条件：在料液比1∶10、50 ℃超声波辅助（超声功率300 W，工作频率40 kHz）条件下提取2次，每次提取2.5 h，多糖提取量为10.718 mg/g，以提取时间和提取温度对木香多糖提取量的影响显著。【结论】3种提取方法对木香多糖提取量有明显影响，综合考虑，回流提取法成本较低、操作简便，适用于工业化生产，而超声波辅助提取法能耗低、提取效率较高，可作为实验室科学研究的首选方法。

关键词： 木香；多糖；正交试验；回流提取；热水浸提；超声波辅助提取

中图分类号： R284.2 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）05-0700-05

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to investigate effects of reflux extraction method， hot-water extraction method and ultrasonic-assisted extraction method on yield of polysaccharides of Aucklandia lappa Decne.， in order to provide reference for development and utilization of polysaccharides from A. lappa. 【Method】With A. lappa root as raw materials， the effects of material-liquor ratio， extraction time， extraction temperature and extraction times on yield of polysaccharide was investigated by orthogonal test. The anthrone-sulfuric acid method was used to determine polysaccharide content of A. lappa， the extraction conditions of reflux extraction method， hot-water extraction method and ultrasonic-assisted extraction method were optimized， and the polysaccharides yields of these three extraction methods were compared. 【Result】The optimum conditions of reflux extraction were as follows： material-liquor ratio of 1∶40， the extraction time of 2.5 h， and extraction temperature of 85 ℃， extracting 3 times. Under these conditions， the yield of polysaccharides was 11.445 mg/g， and the extraction time and material-liquor ratio had significant effects on yield of polysaccharide（P<0.05，the same below）. The optimum conditions of hot-water extraction were as follows： material-liquor ratio of 1： 120， the extraction time of 2.0 h， extraction temperature of 85 ℃， extracting 2 times. Under these conditions， the yield of polysaccharides was 10.804 mg/g， the extraction temperature and times had significant effects on the yield of polysaccharides. The optimum conditions of ultrasonic-assisted extraction， the material-liquor ratio of 1∶10， extraction time of 2.5 h， extraction temperature of 50 ℃， extracting 2 times. Under those conditions， the yield of polysaccharides was 10.718 mg/g， and the extraction time and extraction temperature had significant effects on yield of polysaccharides. 【Conclusion】Three kinds of extraction methods have significant effects on yield of polysaccharides from A. lappa. Based on comprehensive consideration， the reflux extraction method is low-cost， and easy to operate and suitable for commercial process， and the ultrasonic-assisted extraction method is low-consumption and high-efficiency， and one of most suitable methods for scientific research in laboratory.

Key words： Aucklandia lappa Decne.； polysaccharides； orthogonal experiment； reflux extraction； hot-water extraction； ultrasonic-assisted extraction

0 引言

【研究意义】木香为菊科风毛菊属植物木香（Aucklandia lappa Decne.）的干燥根，具有行气止痛、健脾消食的功效（国家药典委员会，2015），临床上常用于治疗肿瘤、消化道及炎症性疾病等（Robinson et al.，2008；魏华等，2012；Pandey，2012）。目前已从木香根中分离出倍半萜、倍半萜内酯、甾体、糖类等活性成分（魏华等，2012；钱伟等，2012），其中多糖具有抗肿瘤、增强免疫力、抗氧化、降血糖等生物活性（安晓娟等，2012；王琳等，2014；付志英等，2015）。木香多糖能竞争性地抑制小肠α-葡萄糖苷酶的活性，延缓淀粉类成分分解为葡萄糖的时间，从而减缓肠道内葡萄糖的吸收，降低餐后高血糖（金清，2012）。可见，木香多糖在食品制造业中，尤其是糖尿病人的食品研究中具有一定的应用潜力。因此，如何有效提取木香根中的多糖，对开发利用木香具有重要意义。【前人研究进展】目前，对木香有效成分提取的研究较多，主要集中在木香烃内酯、去氢木香内酯、挥发油等方面，如刘俊红等（2009）用水和乙醇回流提取木香中木香烃内酯及去氢木香内酯，结果表明，醇提取物中木香烃内酯和去氢木香内酯的含量远高于水提取物；以乙醇为溶媒，两成分含量变化小；邱凯锋等（2012）采用正交试验设计优选木香挥发油的提取工艺条件，得到最佳提取工艺为：木香粗颗粒，加水9倍量，浸泡1 h，提取8 h；周广涛等（2013）通过正交试验优选木香中去氢木香内酯和木香烃内酯提取工艺，结果表明，采用乙醇温浸法，加6倍量90%乙醇于40 ℃提取2次，每次2 h，得到木香烃内酯提取率92.3%，去氢木香内酯提取率94.1%。而关于木香多糖提取工艺的研究较少，仅冯婧等（2012）采用水提醇沉法提取木香中多糖成分，得到最佳工艺条件为：固液比1∶18、提取时间2 h、提取温度80 ℃、生药浓度1.0 g/mL、乙醇体积分数80%、提取2次；丁耀光等（2014）通过超声波提取法提取藏木香多糖，采用苯酚—硫酸比色法测定其含量，结果显示，甘南高原藏木香中多糖含量为0.4351 g/kg。【本研究切入点】至今，针对木香多糖提取方法进行系统对比的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以木香根为原料，以料液比、提取时间、提取温度、提取次数为考察因素，比较回流提取法、热水浸提法和超声波辅助提取法的优劣，并确定各方法的最佳提取工艺，以期为木香资源的深加工和木香多糖应用于食品、保健品方面提供技术参考。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

木香药材购自重庆市万州区三峡药材物流中心，产地为重庆市开县，经重庆三峡学院周浓副教授鉴定为菊科植物木香（Aucklandia lappa）的干燥根。D-无水葡萄糖对照品（批号：110833-201205）购自中国食品药品检定研究院；石油醚（60～90 ℃）、蒽酮、浓硫酸、氯仿、无水乙醇、正丁醇均为国产分析纯，购自成都市科隆化学品有限公司；试验用水为双蒸水。主要仪器设备：UV-2450型紫外可见分光光度计（日本岛津公司）、SB-5200DTN型超声波清洗机（300 W、40 kHz，宁波新芝生物科技股份有限公司）、HH-4型数显恒温水浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）、CP225D型分析天平（德国Sartorius公司）。

1. 2 木香多糖提取工艺流程

木香饮片烘干粉碎→过40目筛→石油醚加热回流脱脂（郭春喜和高宇琼，2014）→按一定比例加入双蒸水→不同提取方法→过滤→减压浓缩→80%乙醇沉淀过夜（4 ℃冰箱静置24 h）（冯婧等，2012）→离心沉淀、过滤、溶解→Savage法除去游离蛋白（林士惠等，2014）→离心沉淀、过滤、浓缩→80%乙醇沉淀过夜（4 ℃冰箱静置24 h）→过滤、沉淀加双蒸水溶解并定容→UV检测→计算提取量。

1. 3 木香多糖含量测定

采用蒽酮—硫酸法测定木香多糖含量（周浓等，2014）。计算公式：多糖提取量（mg/g）=多糖质量浓度（g/mL）×溶液体积（mL）×稀释倍数。

1. 4 3种木香多糖提取方法的工艺条件优化

参照冯婧等（2012）、周浓等（2014）的方法，均选择料液比、提取时间、提取温度、提取次数4个影响因素进行L9（34）正交试验，以木香多糖提取量为评价指标，优化回流提取法、热水浸提法和超声波辅助提取法的工艺条件。3种方法的正交试验因素与水平分别见表1～表3。

1. 5 统计分析

采用SPSS 18.0对试验数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2. 1 回流提取法提取木香多糖工藝条件的优化

由极差R分析結果（表4）可知，各因素对木香多糖提取量的影响程度依次为：D>A>B>C，即提取次数>料液比>提取时间>提取温度。优化的回流提取法工艺条件为A2B3C2D3，即在料液比1∶40、85 ℃水浴条件下提取3次，每次提取2.5 h。由方差分析结果（表5）可知，提取次数和料液比对木香多糖提取量的影响达显著水平（P<0.05，下同），而提取时间和提取温度对木香多糖提取量的影响较小，其差异均未达显著水平（P>0.05，下同）。

2. 2 热水浸提法提取木香多糖工艺条件的优化

由极差R分析结果（表6）可知，各因素对木香多糖提取量的影响程度依次为：C>B>A>D，即提取温度>提取时间>料液比>提取次数。优化的热水浸提法工艺条件为A3B2C2D2，即在料液比1∶120、85 ℃水浴条件下提取2次，每次提取2.0 h。由方差分析结果（表7）得知，提取温度和提取时间对木香多糖提取量有显著影响，而料液比和提取次数对木香多糖提取量的影响较小，其差异均未达显著水平。

2. 3 超声波辅助提取法提取木香多糖工艺条件的优化

由极差R分析结果（表8）可知，各因素对木香多糖提取量的影响程度依次为：B>C>D>A，即提取时间>提取温度>提取次数>料液比。优化的超聲波辅助提取法工艺条件为A1B3C2D2，即在料液比1∶10、50 ℃超声波辅助（超声功率300 W，工作频率40 kHz）条件下提取2次，每次提取2.5 h。由方差分析结果（表9）可知，提取时间和提取温度对木香多糖提取量的影响达显著水平，而提取次数对木香多糖提取量的影响较小、料液比的影响最小，其差异均未达显著水平。

2. 4 最佳工艺条件的验证

为验证回流提取法、热水浸提法和超声波辅助提取法3种提取方法的工艺组合是否最佳，分别进行3次平行验证试验。结果（表10）表明，在各自最佳组合工艺条件下，木香多糖的平均提取量分别为11.445、10.804和10.718 mg/g，RSD≤2.07%，均高于各自正交试验中的任何一组，说明3种方法的提取工艺稳定可靠。其中，以回流提取法的多糖提取量最高，显著高于热水浸提超声波辅助提取法得到的多糖提取量，但后两种提取法的多糖提取量间无显著差异。

3 讨论

木香是一种资源丰富的药食两用中药，是开发功能性食品的良好原料，对其活性成分木香多糖的分离提纯及生物活性进行深入探讨，开发精制、深加工转化产品是其未来的发展方向（周浓和杨勤，2015）。目前，植物多糖的提取方法有水提醇沉法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超高压提取法、热水浸提法、酸提法、碱提法等（王献友等，2012）。本研究通过对比回流提取法、热水浸提法和超声波辅助提取法3种提取方法对木香多糖提取效果的影响，结果表明，回流提取法所得木香多糖提取量较高（11.445 mg/g），但提取时间较长（7.5 h）、能耗较高；热水浸提法所得木香多糖提取量适中（10.804 mg/g），提取时间相对较短（4.0 h），但提取溶剂（蒸馏水）消耗量较大（料液比1∶120），对木香多糖的浓缩、分离等环节造成一定困难，同时能耗较大；超声波辅助提取法所得木香多糖提取量相对略低（10.718 mg/g），但能耗低、提取溶剂消耗量较少（料液比1∶10），提取时间适中（5.0 h）。综上所述，3种不同提取方法的提取工艺均稳定可靠，具有较高的可行性，其提取工艺各具优势，在今后的研究和生产中可根据具体条件选择适宜的提取方法和工艺条件。

影响木香多糖提取效果的因素较多，本研究选取料液比、提取时间、提取温度和提取次数为影响因素，通过正交试验考察这4个因素对木香多糖提取量的影响，结果发现料液比、提取时间、提取温度和提取次数对3种提取方法的木香多糖提取效果均有不同程度的影响，极差分析结果表明，提取次数和料液比是影响回流提取法提取木香多糖效率的最关键因素，而提取时间和提取温度是影响热水浸提法和超声波辅助提取法提取木香多糖效率的最关键因素。这与林士惠等（2014）采用超声波辅助提取法对香蕉叶多糖进行提取、周浓等（2014）比较滇重楼多糖不同提取方法的研究结果一致。

4 结论

3种提取方法对木香多糖提取量有明显影响，综合考虑，回流提取法成本较低、操作简便，适用于工业化生产；超声波辅助提取法具有能耗低、提取效率较高等优点，适合于木香多糖含量测定的样品前处理方法，可作为实验室科学研究的首选方法。

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（责任编辑 罗 丽）