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超声波法优化一点红多糖提取工艺



全 文 :食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012年 第37卷 第1期提取物与应用
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一点红是广西传统中草药,为菊科植物一点
红[Emilia sonchifolia (Linn.)DC.]的干燥全草,又名
红背叶、羊蹄草、叶下红,也是著名的药食两用
山野蔬菜。一点红具有清热解毒、消炎、利尿的
功效,可用于治肠炎、痢疾、尿路感染、上呼吸
道感染、结膜炎、口腔溃疡、疮痈[1]。主要含黄酮
类[2]、生物碱[3]、酚类[4]、挥发油[5]等化学成分。
收稿日期:2011-05-03 *通讯作者
基金项目:广西自然科学基金项目(桂科自0728238);广西科学基金项目(桂科青0832091)。
作者简介:赖红芳(1975—),女(壮族),广西柳州人,副教授,主要从事天然产物提取及成分分析研究工作。
生物活性多糖是一类非特异性广谱免疫调
节剂,多具有增强免疫力、抗肿瘤、抗炎、抗病
毒等生理活性,而对正常细胞无毒副作用,其含
量常作为评价一些中药材及中药制剂的指标[6]。
由于超声波能提高细胞内容物通过细胞膜的穿
透力和传输能力,有效缩短提取的时间,提高提
取效率[7],采用超声技术提取多糖,多糖结构破
赖红芳,黄秀香*,韦瑞松
(河池学院化学与生命科学系,宜州 546300)
摘要:利用正交法研究超声波法提取一点红多糖的最佳工艺。实验考察了液料比(A)、提取功率
(B)、提取时间(C)、提取温度(D)4个因素的影响。得出超声波提取优化工艺条件是A1B1C3D1,即
提取料液为1:20、提取功率为60 W、提取时间为60 min、提取温度为50 ℃,此时多糖提取率为
4.91%。说明超声法提取一点红多糖具有得率高、操作时间短、有效成分破坏少等特点,具有一
定的推广性。
关键词:超声波提取工艺;一点红;多糖
中图分类号:R 284.2 文献标志码: A 文章编号:1005-9989(2012)01-0182-04
Ultrasonic extracting technique of polysacccharide in Emilia sonchifolia
(Linn.)DC.
LAI Hong-fang, HUANG Xiu-xiang*, WEI Rui-song
(Department of Chemistry and Life Sciences, Hechi University, Yizhou 546300)
Abstract: Orthogonal experiment was used to study the best technology of the extraction of the
polysacccharide in Emilia sonchifolia(Linn.)DC. with ultrasonic. The orthogonal experiment was carried
out to investigate 4 infl uential factors: the ratio of solid-liquid(A), ultrasonic power(B), extraction time(C),
extraction temperature(D). The optimal conditions for ultrasonic extraction were: A1B1C3D1, the ultrasonic
power is 60 W, the ratio of solid-liquid is 1:20, the time of extraction is 60min, the temperature of
extraction is 50 ℃. The extraction yields of polysacccharide in Emilia sonchifolia(Linn.)DC. was 4.91%.
The polysaccharide by ultrasonic is extracted with a high rate of Emalia sonchifolia polysaccharides, the
operation time is short, less destruction of active ingredients and so on, this method can be promoted.
Key words: ultrasonic assisted extraction; Emilia sonchifolia (Linn.)DC.; polysaccharide
超声波法优化一点红多糖提取工艺
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2012.01.015
食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年 第37卷 第1期 提取物与应用
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坏低,超声时间少且效率高。为此,本实验研究
了超声波在一点红多糖提取中应用的可行性,考
察影响提取的主要因素,寻求最佳的提取工艺条
件。
1 材料与仪器
1.1 仪器
AE240S分析天平:梅特勒—托利多(上海)有
限公司;UV-2102PCS型紫外分光光度计:尤尼科
仪器有限公司;SK3310LHC超声波清洗器:上海
科导超声仪器有限公司。
1.2 试剂
葡萄糖对照品:AR,天津市化学试剂三厂;
硫酸、苯酚、3,5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、无
水乙醇、葡萄糖、酒石酸钾钠、无水亚硫酸钠、
碳酸氢钠:分析纯,实验用水为蒸馏水。
1.3 材料
一点红购于广西宜州药材市场,经河池学
院邓晰朝副教授鉴定为菊科植物一点红[Emilia
sonchifolia (Linn.)DC.]的干燥全草。
2 实验方法
2.1 一点红预处理
将晒干后的一点红粉碎,过20目筛,用无水
乙醇浸泡48 h脱脂。抽滤后于45 ℃下烘干,放于
干燥器内储存,备用。
2.2 一点红多糖的提取
称取2.0000 g脱脂处理后的一点红干燥粉末,
用水作为提取剂,按照超声波提取的设定条件进
行超声波提取。将提取液过滤,以上述条件再进
行提取,减压抽滤,定容后分别测定不同提取条
件下所得滤液的总糖和还原糖含量,用总糖减去
还原糖即为多糖含量。
2.3 总糖含量的测定(苯酚—硫酸法)
2.3.1 标准曲线的制作 精确称取105 ℃干燥至恒
重无水葡萄糖0.1000 g,置于100 mL容量瓶中溶解
定容待用。分别吸取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL
浓度为1 mg/mL的葡萄糖标准溶液于50mL容量瓶
中,稀释定容。各取2.0 mL葡萄糖标准溶液于25
mL具塞比色管,分别加1.0 mL 5%苯酚,摇匀后
垂直加5.0 mL浓硫酸,室温静置30 min。以蒸馏
水作空白,在488 nm处测吸光度A,以葡萄糖含
量(μg/mL)为横坐标,吸光值A为纵坐标,作标准
曲线。测定结果得回归方程为y=0.0056x+0.0102,
r=0.9992。
2.3.2 样品总糖含量的测定 将样品按情况准确稀
释一定的倍数,使溶液浓度在标准曲线线性范围
内,同标准曲线操作,测吸光度,根据回归方程
算出总糖含量。
2.4 还原糖含量的测定[3,5-二硝基水杨酸(DNS)
比色法][11]
2.4.1 标准曲线的制作 分别吸取0.2、0.4、0.6、
0.8、1.0 mL浓度为1 mg/mL的葡萄糖标准溶液于
25 mL具塞比色管中,各加入蒸馏水补至1.0 mL。
各加入2.0 mL DNS,于沸水浴中加热5 min,取出
后用流动水冷却,各加入蒸馏水9.0 mL,摇匀,
在520 nm波长下测吸光值。以1.0 mL蒸馏水作空
白。以葡萄糖含量(μg/mL)为横坐标,吸光值A
为纵坐标,作标准曲线。测定结果得回归方程为
y=1.0289x-0.0181,r=0.9992。
2.4.2 样品还原糖含量的测定 将样品按情况准确
稀释一定的倍数,使溶液浓度在标准曲线线性范
围内,同标准曲线操作,测吸光度,根据回归方
程算出还原糖含量。
2.5 多糖含量的测定
多糖含量=(总糖含量-还原糖含量)×0.9
多糖提取率(%)=多糖含量 /原料质量×100
2.6 单因素实验
2.6.1 料液比对多糖提取率的影响 准确称取
2.0000 g一点红样品5份,在提取温度40℃、提取
时间10 min、提取功率60 W条件下,料液比分别
为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50时进行超声提取,
提取2次,合并提取液,定容于250 mL容量瓶中。
测吸光度A,从而比较多糖的提取率。
2.6.2 超声功率对多糖提取率的影响 准确称取
2.0000 g一点红样品5份,在料液比1:10、提取温度
40 ℃、提取时间10 min条件下,超声功率为40、
50、60、70、80 W时进行超声提取,提取2次,合
并提取液,定容于250 mL容量瓶中。测吸光度A,
从而比较多糖的提取率。
2.6.3 提取时间对多糖提取率的影响 准确称取
2.0000 g一点红样品5份,在料液比1:10、提取功
率60 W、提取温度40 ℃条件下,提取时间分别为
20、30、40、50、60 min条件下进行超声提取,提
取2次,合并提取液,定容于250 mL容量瓶中。测
吸光度A,从而比较多糖的提取率。
2.6.4 提取温度对多糖提取率的影响 准确称取
2.0000 g一点红样品5份,在料液比1:10、提取功
食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012年 第37卷 第1期提取物与应用
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率60 W、提取时间10 min,提取温度分别为40、
50、60、70、80℃下进行超声提取,提取2次,合
并提取液,定容于250 mL容量瓶中。测吸光度A,
从而比较多糖的提取率。
3 结果与分析
3.1 单因素实验结果分析
3.1.1 料液比对多糖提取率的影响
减小。从提取率分析,多糖得率较低,主要是因
为提出的还原糖多,从而影响多糖的提取率,而
且时间越长耗能越大。初步确定提取时间为40~60
min。
3.1.4 提取温度对多糖提取率的影响
图1 料液比对多糖提取率的影响
图2 提取功率对多糖提取率的影响
图3 提取时间对多糖提取率的影响
图4 提取温度对多糖提取率的影响





    
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由图1可知,随着料液比的增大,多糖的提取
率缓慢变化。在料液比为1:40后,变化趋势不明
显;料液比过低,增加待分离组分的扩散阻力。
故考虑料液比为1:20~1:40。
3.1.2 超声功率对多糖提取率的影响
由图2可知,多糖提取率随超声功率的增大逐
渐增大,于70 W后趋势较平缓。总体上,波动范
围不是很大。总的来说,多糖的提取率还是较高
的,可确定超声提取功率为50~70 W。
3.1.3 提取时间对多糖提取率的影响
由图4可知,温度对多糖的提取率影响较大。
先是逐渐升高后降低,较高的温度会破坏多糖结
构。考虑耗能,初步确定提取温度为50~70 ℃进
行实验。
3.2 正交实验
表2 正交实验结果
实验号
因素 多糖提
取率/% A B C D
1 1 1 1 1 4.66
2 1 2 2 2 3.11
3 1 3 3 3 1.47
4 2 1 2 3 1.76
5 2 2 3 1 4.68
6 2 3 1 2 2.35
7 3 1 3 2 3.35
8 3 2 1 3 1.22
9 3 3 2 1 2.30
K1 9.24 9.77 8.23 11.64
K2 8.79 9.01 6.68 8.81
K3 6.87 6.12 9.50 5.53
k1 3.08 3.26 2.74 3.88
k2 2.93 3.00 2.23 2.94
k3 2.29 2.04 3.17 1.84
R 0.79 1.22 0.94 2.04
表1 正交实验因素水平表
因素
料液比 提取功率/W 提取时间/h 提取温度/℃
A B C D
1 1:20 50 40 50
2 1:30 60 50 60
3 1:40 70 60 70
水平
由图3可知,提取得率随时间的增长,先逐
渐降低后明显增大,在50 min处最大,接着逐渐
为了确定在提取过程中各因素的影响大小,
本文对各单因素提取料液比(A)、超声功率(B)、提
食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年 第37卷 第1期 提取物与应用
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取时间(C)、提取温度(D)4因素对一点红多糖提取
工艺进行正交实验,并以多糖含量作为提取工艺
的判断指标。根据设置选用L9(34)正交表,实验方
案设计及结果见表1和表2。
由表2可以看出,第5号实验方案(A2B2C3D1)多
糖提取率最高,但该设计实验并不是最优方案。
对比极差值(R),结果表明,温度对一点红多糖的
提取结果影响最大,达到高度显著水平,提取料
液比次之,提取功率影响最小,即D>B>C>A。通
过正交实验和方差分析可以得出最佳的提取条件
为:料液比为1:20,提取功率为50 W,提取时间
为60 min,提取温度为50 ℃,即A1B1C3D1。
3.3 工艺的验证实验
为了考察上述工艺的稳定性,按该工艺的 最
佳条件A1B1C3D1,即提取料液为1:20、提取功率为
60 W、提取时间为60 min、提取温度为50 ℃。同
样的条件下进行重复性实验5次,分别测定其多糖
提取率,再计算其RSD。实验结果(表3)表明,在
此工艺条件下,多糖的平均提取率为4.91%,正常
情况下优于正交实验,RSD为1.73%(n=5),说明该
工艺稳定。
表3 重复性实验结果
多糖提取率 平均含量 RSD
/% /% /%
1 2.0001 0.321 0.247 4.91
2 2.0002 0.326 0.250 5.00
3 2.0002 0.317 0.246 4.82 4.91 1.73
4 2.0003 0.325 0.248 4.99
5 2.0002 0.315 0.240 4.83
3.4 精密度实验
精确吸取验证实验中的第5份样品溶液2.0 mL
置于50 mL容量瓶中,再精确吸取2.0 mL于25 mL
比色管中,按苯酚-硫酸法标准曲线制法进行显
色,在同一条件下测定其吸光度,重复做5次,
RSD为1.32%(n=5),说明此方法精密度好。
分别精密量取已知多糖含量的样品溶液5份,
分别加入1 mL 200 μg/mL的葡萄糖标准品溶液,
按上述操作方法显色,分别测其吸光度,得出总
糖含量,根据回收率公式计算出加样回收率。
表5 样品加样回收实验结果
总糖 加样回收 测得量 回收率 平均回收率 RSD
/μg A1 /μg /% /% /%
1 26.77 1.188 210.32 91.78
2 27.04 1.175 208.00 90.48
3 27.04 1.186 209.96 91.46 91.49 1.19
4 27.39 1.178 208.54 90.57
5 27.75 1.209 214.07 93.16
由实验结果可知,在A1B1C3D1条件下,样品
加样平均回收率为91.49%,RSD为1.19%(n=5)。加
样回收率的值有些偏低,可能是样品放入冰箱储
存过夜,结合稳定性实验分析,实际测量值应有
所降低,结果正确,仍说明此方法具有良好的加
样回收率。
4 结论
本研究以一点红为原料,经无水乙醇浸泡48
h脱脂,采用超声技术提取一点红多糖,通过L9(34)
正交实验,确定超声技术提取一点红多糖的最佳
工艺条件:提取料液比1:20、超声功率为50 W、
提取时间为60 min、提取温度为50 ℃,在此条件
下一点红多糖的提取率最高,为4.91%。说明超声
法提取一点红多糖具有得率高、操作时间短、有
效成分破坏少等特点,具有一定的推广性。
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表4 精密度实验结果
测定次数 A1 总糖含量平均值/% RSD/%
1 0.314
2 0.312
3 0.315 8.508 1.32
4 0.317
5 0.321
样品 样品质量/g A1 A2
3.5 加样回收率实验
样品