全 文 ：作者简介:李粉玲(1970-),女 ,广东韩山师范学院实验师。
E-mail:lfl8832@ 126.com
收稿日期:2008-12-20
第 25卷第 2期
2 0 0 9年 3月
Vol.25, No.2
Mar.2 0 0 9
白茅根中多糖的微波提取工艺研究
Studyonmicrowaveextractionofpolysaccharidefromcogongrassrhizome
李粉玲
LIFen-Ling　
蔡汉权
CAIHan-quan　
邱永革
QIUYong-ge　
王　娜
WANGNa
(广东韩山师范学院 ,广东 潮州　521041)
(HanshanNormalUniversity, Chaozhou, Guangdong521041, China)
摘要:研究微波法提取白茅根多糖的工艺 ,探讨微波火力 、微
波加热时间 、液料比 、提取次数等条件对提取效率的影响。
结果表明:微波火力 20%, 微波时间 2 min, 料液比 1 ∶30
(W∶V), 提取次数 2次为最佳提取条件。与传统方法相
比 , 该方法提取率高 ,省时。
关键词:白茅根;多糖;微波提取;正交试验;苯酚—硫酸法
Abstract:Themicrowaveextractioncogongrassrhizomepolysaccharide
wasstudied, andtheefectsofseveralfactorstotheextractioneficiency
werealsodiscussed, suchasmicrowavepower, heatingtime, solidtoliq-
uidratioandextractiontimes.Theoptimalextractionconditionwereas
folows:microwavepower20%, extractiontime2min, solidtoliquidratio
1∶30(W∶V)andextractiontimestwice.Thisprocesismoreeficient
andtimesavingthantraditionalprocess.
Keywords:Cogongrassrhizome;Polysaccharides;Microwaveextraction;
Orthogonaltest;Phenol-sulfuricacidmethod
茅根始载于《神农本草经》。原名茅根 , 为禾本科植物白
茅 Imperatacylindrical(L.)P.Beauvvar.majorC.E.Hubb.的
根茎 [ 1] , 具有凉血 、止血 , 清热止尿等功效 , 对泌尿系统感
染 、黄疸型肝炎 、鼻衄等病更为有效。茅根应用广泛 , 效果确
实 , 药源普遍 ,价格低廉 , 是有应用前途的良药 [ 2] 。 尽管茅根
多糖具有各种生物活性 , 但其提取方法和工艺尚未成熟 , 基
于效率 、成本多方面的考虑 ,各种方法的开发 、比较 、分析 , 仍
是研究工作的焦点之一。本试验采用蒸馏水作为提取剂通
过对常规微波提取条件的探索 , 对茅根多糖的提取工艺进
行了研究 , 寻求最佳提取条件。 为深入开展茅根多糖研究 、
拓宽茅根综合利用途径奠定理论基础和试验依据。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器
新鲜茅根:市售 ,自然风干后,在 60℃烘箱中烘干 ,粉碎;
微波炉:WD800ASL23-3型 , 格兰仕;
电子天平:FA2004N, 上海第二天平仪器厂;
可见分光光度计:722N型 , 上海精密科学仪器有限公
司;
台式离心机:800型 , 上海手术仪器厂;
调温电热套:KDM型 ,山东省鄂城永兴仪器厂;
循环水式多用真空泵:SHD-II型 , 保定高新区阳光科
教仪器厂;
倾倒式粉碎机:DJ-10A型 , 上海定久中药机械制造有
限公司;
数显电热鼓风干燥箱:101 -1A型 , 上海协达计控设备
公司通州医科仪器厂;
电动振筛机: 200 mm,上虞市大地分样筛厂;
离心管 、试管 、容量瓶等。
1.2　试剂
葡萄糖标准品:分析纯;
蒸馏水 、苯酚 、浓硫酸 、无水乙醇 、 95%乙醇 、石油醚 、碳
酸氢钠等:均为分析纯。
1.3　方法
1.3.1　工艺流程
干茅根※粉碎※回流(4次)※加水※微波提取※过滤
※减压浓缩※醇沉※离心※干燥※茅根多糖
1.3.2　操作要点
(1)样品的处理:称取干燥白茅根小段块 15 g(0.2 ～
0.5cm), 经石油醚(60 ～ 90 ℃)500 mL回流脱脂 2 次 ,
1 h/次。再用 80%乙醇回流提取 2次 , 2 h/次 ,以除去单糖和
低聚糖 , 将药渣(a)烘干备用。
(2)称量:称量已处理好的白茅根 27份 , 每份 1.00 g。
(3)微波提取:按所设定的微波火力 、微波时间 、液料比
和提取次数 , 加蒸馏水进行操作 ,按条件微波提取 ,每个试验
号做 3次平行试验。
137
DOI :10.13652/j.issn.1003-5788.2009.02.003
(4)浓缩:合并每次试验的提取液 , 减压浓缩至 2 ～
3 mL。
(5)醇沉工艺:多糖是多羟基的醛或酮 , 可溶于水 , 但是
在多糖水溶液中加入乙醇会破坏多糖水溶液中的氢键 , 从而
降低多糖在水中的溶解度 , 使多糖以沉淀的形式析出 , 利用
多糖溶于水而不溶于高体积分数乙醇 ,可使多糖从水溶液中
沉淀出来 , 滤液加 5倍量 95%乙醇 , 放置过夜 , 离心 , 在
4 000 r/min下 ,离心 15 min, 收集沉淀 [ 3] 。
(6)洗涤:沉淀物用 80%乙醇洗涤 , 如此重复数次 , 直
到乙醇接近无色 , 得到的沉淀即为粗多糖。
1.4　含量测定方法的建立
1.4.1　葡萄糖标准溶液的配制 [ 4 , 5]　精确称取标准葡萄糖
0.112 3 g,置 100 mL量瓶中 , 加蒸馏水溶解并稀释至刻度 ,
葡萄糖浓度为 1 mg/mL, 在使用前稀释成葡萄糖浓度为
0.1 mg/mL。
1.4.2　5%苯酚液的制备 [ 4]　取苯酚 100 g, 加铝片 0.1 g,
碳酸氢钠 0.05 g,蒸馏收集 182 ℃馏分 ,称取此馏分 7.5 g,加
蒸馏水 150 mL, 置棕色瓶中放冰箱备用。
1.4.3　标准曲线的制备　吸取葡萄糖标准液(0.1 mg/mL)
0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 mL, 分别置于具塞试管中 , 各加
蒸馏水 , 使体积为 2mL,再加苯酚液 1.0 mL, 摇匀 , 迅速滴加
浓硫酸 5.0 mL, 摇匀后放置 5 min, 置沸水浴加热 15 min, 取
出冷却至室温;另以蒸馏水 2 mL,加苯酚和硫酸 ,同上操作做
空白对照 , 于 490 nm处测吸光度。根据所得吸光度和相应
葡萄糖含量得标准曲线回归方程 [ 6, 7] 。
以葡萄糖标准系列浓度(C)为横坐标 , 以对应吸光度值
(A)为纵坐标做图 , 如图 1所示。同时得回归方程:
A=11.416x+0.034 8, 相关系数 R2 =0.999 0。
式中:
x——— 葡萄糖溶液的浓度 , mg/mL;
A——— 吸光度。
图 1　葡萄糖溶液标准曲线
Figure1　Standardcurveofglucosesolution
1.5　试验方法
1.5.1　白茅根多糖提取的单因素试验　在保持其他因素相
同条件下 , 分别考察颗粒大小 、微波火力 、微波时间 、液料比 、
提取次数 、材料的干湿各因素对白茅根多糖得率的影响。
1.5.2　正交试验设计　参照微波提取多糖的相关文献资
料 [ 3～ 9] , 在白茅根多糖提取的单因素试验基础上 , 选择主要
影响提取效率的微波火力 、微波时间 、料液比(倍)和提取次
数作为考察因素 , 运用 L9(34)正交试验设计 ,见表 1。
表 1　微波 L9(34)因素水平表
Table1　Factorsandlevelsoforthogonaltest
水平 A微波火力 /%
B时间 /
min
C料液比
(倍)
D提取
次数
1 20 1 20 1
2 40 2 30 2
3 60 3 40 3
2　结果与分析
2.1　影响白茅根多糖提取效果的单因素实验
2.1.1　颗粒大小对白茅根多糖得率的影响　白茅根样品分
别过 20, 40, 60, 80 目筛后各称取 1 g, 料液比为 1 ∶30
(W∶V), 微波时间 1 min, 在微波火力 40%条件下提取 1
次。由图 2可知颗粒大小对白茅根多糖得率的影响不明显。
图 2　颗粒大小对多糖提取率的影响
Figure2　Efectsofmeshontherateofpolysaccharide
2.1.2　微波火力对白茅根多糖得率的影响　称取 3份白茅
根样品各 1 g。料液比为 1∶30(W∶V), 微波时间 1min,分别
在微波火力 20%, 40%, 60%条件下提取 1次 ,结果见图 3。
图 3　微波火力对白茅根多糖含量的影响
Figure3　Efectsofpoweronthecontentofpolysaccharide
138
生产应用 　 2009年第 2期
由图 3可知 , 随微波火力的提高 , 多糖的含量也提升。
40%微波火力时多糖的含量最大 , 但是随着火力提高到 60%
时多糖的含量反而降低了 ,这是因为 60%的微波火力加热时
温度太高 , 会破坏多糖的结构 , 对提取多糖是不利的。温度
太低时 , 浸提不完全。因此 ,本试验选取 40%微波火力。
2.1.3　微波加热时间对白茅根多糖含量的影响　称取 5份
白茅根样品各 1g。在确定料液比为 1∶30(W∶V), 微波火力
40%不变的条件下 , 浸提 1次 , 比较不同浸提时间对白茅根
多糖得率的影响 , 结果见图 4。由图 4可知 , 微波加热时间在
1 min时对多糖的提取的影响最好。随着微波加热时间的增
加反而下降 , 原因可能是在加热到一定的时间后白茅根中的
多糖完全溶解出来 , 而在加热时间过长白茅根中的多糖可能
会受到破坏 , 从而影响多糖的提取。尤其是微波处理时间为
2 min时多糖含量比 1 min时的含量下降的最多。原因可能
是微波处理时电磁波把能量直接传播到白茅根内部 , 使之瞬
间时加热 , 白茅根内部多糖分子运动迅速加剧 , 向外部溶液
扩散运动急剧增加 , 产生爆沸 ,导致水分迅速流失 , 水分中的
多糖分子也由于温度的瞬间上升导致其结构被破坏 , 含量也
相应的减少。
图 4　微波时间对白茅根多糖含量的影响
Figure4　Effectsoftimeonthecontentofpolysaccharide
2.1.4　料液比对白茅根多糖得率的影响　分别称取 1 g干
燥的白茅根样品 5份 , 在浸提时间 1 min, 微波火力 40%下 ,
选择料液比分别为 1∶20, 1∶25, 1∶30, 1∶35, 1∶40(W∶V),
各浸提 1次 , 根据其多糖得率选择合适的料液比 ,结果见图 5。
图 5　料液比对白茅根多糖含量的影响
Figure5　 Effectsofsolid-liquidratioonthe
contentofpolysaccharide
由图 5可知 , 在 1∶20 ～ 1∶30(W∶V)时 ,白茅根的多糖
含量增多比较快 ,从 1∶30 ～ 1∶40(W∶V), 多糖含量变化较
小 , 提取多糖时料液比太小 ,提取不完全;料液比太大 ,回收 、
过滤 、转移困难 ,造成浪费 , 并且后期浓缩成本高。分析其原
因可能在于溶剂用量影响有效成分浸出液的浓度 ,从而影响
到原料内部与外部之间成分的扩散过程。
2.1.5　浸提次数对白茅根多糖得率的影响　称取 1份白茅
根样品 1 g,根据上述试验所得最佳浸提条件:微波火力 40%
浸提时间 1min、料液比 1∶30(W∶V), 研究浸提次数对多糖
得率的影响 , 结果见表 2。由表 2可知 , 白茅根多糖的得率随
浸提次数的增加而增大。浸提第 2次时 , 白茅根中还有多
糖 , 而浸提 3次得到的多糖含量甚少 ,可忽略不计。提取第 3
次对多糖得率无显著影响 , 因此 , 本试验认为浸提 2次已经
较充分 , 效果较好。 从经济角度考虑 , 也以采用 2次浸提
为宜。
表 2　提取次数对白茅根多糖含量的影响
Table2　Efectsoftimesonthecontentofpolysaccharide
提取次数 /次 吸光度 /A 多糖含量 /mg
1 0.878 7.389
2 0.123 0.772 5
3 0.002 0.287 3
2.1.6　材料的干湿对白茅根多糖得率的影响　称取 5份白
茅根干样品各 1 g, 湿样品各 10 g,根据上述试验所得最佳浸
提条件:微波火力 40%、浸提时间 1 min、 料液比 1 ∶30
(W∶V), 研究干湿样品的多糖得率 ,结果见表 3。由表 3可
知 , 材料的干湿对多糖的提取影响不大 。为了试验的方便和
准确度 , 最终取用干样品。
表 3　干湿样品的多糖得率
Table3　Humidityonthecontentofpolysaccharide
样品 吸光度 /A 多糖含量 /mg
干 0.842 7.071
湿 0.798 6.773
2.2　白茅根多糖提取工艺条件的优化
由单因素试验发现 , 微波火力 、微波加热时间 、料液比 、
提取次数 , 4个因素对多糖提取影响较大 ,于是选取微波火力
A、微波加热时间 B、料液比 C、提取次数 D4个因素 , 分别取
3个水平进行 L9(34)正交试验 ,结果见表 4。
从表 4分析可知 , 影响白茅根多糖提取得率的因素主次
顺序为:A>B>C>D,优化水平为:A1B2C2D2 , 即微波法提取
白茅根多糖的最佳工艺为:最佳的微波火力 20%,微波时间
2min, 料液比 1∶30(W∶V), 提取次数 2次 , 1 g干白茅根中
多糖含量为 6.607mg。
139
第 25卷第 2期 李粉玲等:白茅根中多糖的微波提取工艺研究 　
表 4　L9(34)正交试验结果
Table4　Resultsoforthogonaltest
试验号 A B C D 吸光度 /A 多糖含量 /mg
1 1 1 1 1 0.149 1.003
2 1 2 2 2 0.789 6.607
3 1 3 3 3 0.661 5.485
4 2 1 2 3 0.363 2.875
5 2 2 3 1 0.399 3.195
6 2 3 1 2 0.245 1.841
7 3 1 3 2 0.198 1.430
8 3 2 1 3 0.224 1.657
9 3 3 2 1 0.144 0.957
K1 13.095 5.308 4.501 5.155
K2 7.91111.359 10.439 9.878
K3 4.044 8.283 10.11 10.017
k1 4.365 1.769 1.500 1.718
k2 2.637 3.820 3.480 3.293
k3 1.348 2.761 3.370 3.239
极差 R 3.017 2.051 1.980 1.621
3　结论
多糖广泛存在于自然界 , 是多种中草药的有效成分之
一 , 具有多种生物活性 [ 8] ,是理想的免疫增强剂 ,不仅能促进
T细胞 、NK细胞 、MΥ细胞等免疫细胞的功能 ,还能促进白介
素 、干扰素 、肿瘤坏死因子等细胞因子的产生。目前对多糖
的作用机理以及生物功能与结构关系的研究不断深入 [ 9] 。
本试验从白茅根中提取白茅根多糖 ,并确定了白茅根多糖的
最优提取工艺条件。
研究表明:影响白茅根多糖提取的主要因素是微波火
力 , 其次是微波时间 ,最后是料液比和浸提次数 ,白茅根多糖
提取的最优条件为:微波火力 20%、微波时间 2 min, 料液比
为 1∶30(W∶V), 浸提次数 2次。在这组工艺条件下 , 白茅
根多糖的提取率最高 , 1 g干白茅根能提取 6.607 mg多糖。
本研究结果对白茅根资源的开发利用具有一定意义。
参考文献
1　颜正华.中药学 [ M] .北京:人民卫生出版社 , 1991, 467.
2　李志谦 ,郭旭先.茅根的妙用 [ J] .医学文选 , 1994(1):10.
LiZhiqian, GuoXuxian.Applicationofcogongrassrhizome[ J] .An-
thologyofMedicine, 1994(1):10.
3　魏兆军 ,胡海梅.桑椹多糖提取工艺的优化 [ J].食品科学 , 2007,
28(11):261 ～ 264.
WeiZhaojun, HuHaimei.Optimizationofextractionofpolysaccha-
ridefrommulberryfruit[ J] .FoodScience, 2007, 28(11):261 ～
264.
4　董群.改良的苯酚 -硫酸法测定多糖和寡糖含量的研究 [ J] .中国
药学杂志 , 1996, 31(9):550.
DongQun.Modifiedphenol-sulfuricacidmethodfordeterminationof
thecontentofoligoandpolysaccharides[ J] .ChinesePharmaceutical
Journal, 1996, 31(9):550.
5　勾建刚 ,刘春红.白茅根多糖超声提取的优化 [ J] .时珍国医国药 ,
2007, 18(11):2 749～ 2 750.
GouJianggang, LiuChunhong.Optimizeextractiontechniqueofpoly-
saccharidesincongongrasroot[ J] .LishizhenMedicineandMateria
MedicaResearch, 2007, 18(11):2 749～ 2 750.
6　宋建红 ,汪建华.用微波萃取法提取茶叶中茶多酚的工艺改进研
究 [ J] .浙江化工, 2006(2):1 ～ 3, 28.
SongJianhong, WangJianhua.Studyonconditionsofextractingtea
polyphenolsfromteathroughmicrowaveextraction[ J] .Zhejiang
ChemicalIndustry, 2006(2):1～ 3, 28.
7　刘青梅 , 杨性民 ,邓红霞 , 等.采用微波技术提取紫菜多糖的工艺
研究 [ J] .农业工程学报 , 2005, 21(2):153～ 156.
LiuQingmei, YangXingmin, DunHongxia, etal.Technologyforex-
tractionofpolysaccharidebyusingmicrowavetechnologyfromPor-
phyrayezoensis[ J] .TransactionsoftheChineseSocietyofAgricultural
Engineering, 2005, 21(2):153～ 156.
8　孙培龙 ,杨开.姬松茸子实体多糖提取方法的研究 [ J] .食品科
学 , 2003(3):71～ 76.
SunPeilong, YangKai.Studyonpolysaccharideextractionofagaricus
blazeimurilfruitbody[ J] .FoodScience, 2003(3):71～ 76.
9　欧阳小丽 ,张晓昱.茶薪菇菌丝体多糖提取方法的研究 [ J] .中国
食用菌 , 2004(5):35～ 37.
OuYangXiaoli, ZhangXiaoyu.Researchonextractionmethodsof
polysaccharidefromagrocybechaxinguhuangmycelia[ J] .Edible
FungiofChina, 2004(5):35～ 37.
140
生产应用 　 2009年第 2期