优化党参多糖提取工艺的最新方法

作者：张毅

现代药理研究表明，党参具有降血压，抗应激，提高造血机能，改善记忆能力，增强免疫机能，延缓衰老，调节内分泌和保护消化道粘膜等作用。研究发现党参的化学成分主要有多糖、党参苷、甾体、生物碱、挥发油、三萜类以及多种微量元素，其中党参多糖为其有效成分之一。

    党参多糖主要具有抗衰老、提高免疫力、改善记忆力等功能，目前关于党参的研究多集中在其药理，对于党参多糖的提取工艺，现有报道多采用正交设计进行筛选。响应面法是利用综合统计学技术，寻找自变量与响应值之间关系的一种试验方法，并通过软件模拟得到最佳理论试验方案，是近年来天然药物以及食品工业领域广泛采用的一种试验设计及统计方法。试验采用响应面法，根据Box-Benhnken的中心组合试验原理，结合单因素试验结果，对党参多糖的水提工艺进行优化，并通过Design-Expert 8.0.6软件得出最佳提取方案。旨在为党参多糖的提取及进一步开发利用提供理论依据。

1  材料与方法

1.1材料、仪器与设备

    党参：市售，经鉴定为桔梗科植物党参Codonopsis pilosula( Franch.) Nann.f的干燥根。

    浓硫酸、苯酚、葡萄糖等试剂：均为分析纯，试验用水为蒸馏水。

    Lambda25紫外分光光度计：PerkinElmer; T-203电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；XQ200克型多功能高速粉碎机：上海广沙工贸有限公司；3-18K台式多功能高速低离心机；HH-4数显恒温水浴锅：常州澳华仪器有限公司；RE-2000B旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司。

1.2试验方法

1.2.1多糖提取工艺流程

  干燥党参药材→粉碎，过20目筛→蒸馏水回流提取→抽滤，浓缩→定容至→定体积→测定多糖得率

1.2.2多糖含量测定

  采用苯酚一硫酸法测定多糖含量。

  标准曲线的绘制：取105℃干燥至恒重的无水葡萄糖对照品10 mg，精密称定，置10 mL容量瓶中，用蒸馏水溶解并定容至刻度，摇匀。分别吸取此溶液0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 mL于10 mL容量瓶中，用蒸溜水稀释至刻度，摇匀，编号1～5号。精密吸取1～5号无水葡萄糖标准品溶液各2 mL，加1.5 mL 5%苯酚溶液，6 mL浓硫酸，放置5 min，于90℃水浴10 min，取出立即放入冰水中冷却至室温，以蒸馏水同法制备溶液为空白，于490 nm波长测定吸光度，以吸光度为纵坐标，葡萄糖溶液浓度为横坐标，计算得标准曲线方程为：y=0.007 3x+0.060 6．R=0.999 1，葡萄糖浓度在13.4—67.0μg．mL-1范围内呈良好的线性关系。

1.2.3多糖提取率的计算

    多糖提取率=CD/m×100%    (1)

    式中：C-为样品溶液中葡萄糖的质量浓度，μg/mL；D-为样品溶液稀释倍数，mL；m-为党参样品的质量，μg。

1.3试验设计

1.3.1党参多糖提取的单因素试验

    以党参多糖提取率为指标，研究液料比、提取温度和提取次数对党参多糖提取率的影响。

1.3.2响应面法优化试验设计

根据Box-Benhnken的中心组合试验原理，结合单因素试验结果，以多糖提取率为考察指标，选择A液斟比，B提取温度和C提取时间三个因素，各取3个水平，每个自变量的低，中，高试验水平分别以一1，0．1进行编码。以多糖的提取率为响应值(Y)，利习Design-Expert 8.0.6软件进行数据处理和回归分析，确定3因素3水平的响应面试验方案，试验设计因素及水平见表1。

2结果与分析

2.1单因素试验结果与分析

2.1.1  液料比对党参多糖提取率的影响

  将干燥的党参药材粉碎过20目筛，取lg，精密称定，置于圆底烧瓶中，分别以液料比10：1，15：1，20：1.25：1和30：1（mL/g），提取温度90℃，回流提取2h。以液料比为横坐标，多糖提取率为纵坐标，绘制液料比对多糖提取率影响的曲线，结果见图1。随着液料比增加，多糖提取率逐渐增加。当液料比大于20：1（mL/g）之后，提取率随液料比的增加而下降。原因为随着加水量增加，溶解在水中的多糖量随之增加，多糖提取率就升高，但增大到一定程度后，多糖提取率反而开始降低。因此确定最佳液料比为20：1(mL/g)。

2.1.2提取温度对党参多糖提取率的影响

  将干燥的党参药材粉碎过20目筛，取lg，精密称定，置于圆底烧瓶中，以液料比30：1（mL/g），提取温度分别为60℃，70℃，80℃，90℃和100℃，回流提取2h。以提取温度为横坐标，多糖提取率为纵坐标，绘制提取温度对多糖提取率影响的曲线，结果见图2。当提取温度在60℃—90 0C时，多糖提取率随温度升高而增加，在90℃时提取率最高；当提取温度升至100℃时，多糖提取率反而开始下降。分析原因为温度过低，多糖提取不完全，而温度过高，则提取出的多糖容易分解导致含量降低。因此确定最佳提取温度为90℃。

2.1.3提取时间对党参多糖提取率的影响

  将干燥的党参药材粉碎过20目筛，取lg，精密称定，置于圆底烧瓶中，以液料比30：1(mL/g)，提取温度为90℃，分别回流提取1，1.5，2，2.5和3h。以提取时间为横坐标，多糖提取率为纵坐标，绘制提取时间对多糖提取率影响的曲线，结果见图3。在2h以内，多糖提取率随时间增加而升高，超过2h，多糖提取率反而下降，原因为过长时间的提取，可能导致多糖的降解。因此确定最佳提取时间为2h。

2.2响应面试验结果及分析

2.2.1  响应面试验设计及结果

以液料比A，提取温度B，提取时间C为自变量，以党参多糖提取率为响应值(Y)，进行响应面分析，试验方案及结果见表2。

2.2.2多元二次响应面回归模型的建立与方差分析

    对表2的结果通过Design-Expert软件程序进行二次回归响应面分析，3个因子经过拟合建立的多元二次回归响应面回归模型为：Y=0.252 20A+0.674 97B+1.049 50C+3.5E-004AB+0.067AC+0.025BC-9.68E-003A2-3.995E_003B2-1.058C2-29.653 25。为检验模型

的有效性，对模型进行方差分析，结果见表3。从表3可以看出，该模型为极显著( p<0.000 1)，且失拟项不显著；由p值可知，各因素一次项对Y晌应值均有极显著性影响，且其影响大小顺序依次为C（提取时间）>A（液料比）>B（提取温度）；二次项对Y响应值具有极显著性影响，表明各试验因素对响应值的影响不是简单的线性关系；各因素交互作用对y响应

值的影响相对较小，其中AC对响应值具有极显著性影响。

2.2.3最佳提取条件的确定

由图4—6可知，响应面法优化后的党参多糖最佳提取工艺为：提取温度92.70℃，提取时间2.31 h，液料比22.7：1(mL/g)，理论最佳提取率为9.705 68%。根据此最佳提取工艺进行3次验证试验，得到党参多糖平均提取率为9.67%，与理论值相对误差为0.37%。结果证明经响应面法优化党参多糖的提取工艺切实可行，由此得到的党参多糖最佳提取工艺具有实际使用价值。

3结论

在单因素试验基础上，选择液料比、提取温度和提取时间三个因素，根据Box-Benhnken的中心组合试验原理，进行3因素3水平试验设计，并利用Design-Expert软件程序进行二次回归响应面分析，得出党参多糖的最佳提取工艺为提取温度92.70℃，提取时间2.31 h，液料比22.7：1(mL/g)，理论最佳提取率为9.705 68%，实际提取率为9.67%，与理论值相对误差为0.37%。试验结果表明基于响应面法优化得到的党参多糖提取工艺可行性高，具有实际使用价值，为党参药材的进一步开发利用提供了理论依据。

摘要 

 研究党参多糖的最佳提取工艺，为党参的进一步开发利用提供理论依据。采用水回流提取党参多糖，苯酚一硫酸法测定多糖含量。根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，结合答案因素试验结果，设计三水平三因素试验，并利用Design-Expert 8.0.6软件进行多元二次回归响应面分析。确定党参多糖的最佳提取工艺为提取温度92.70℃，提取时间2.31 h，液料比22.7：1(mL/g)，理论最佳提取率为9.705 68%，实际提取率为9.67%。该工艺简便可

行，具有实际使用价值，为党参的进一步开发利用提供了理论依据。