全 文 ：收稿日期:2007-05-14;　修订日期:2007-10-24
基金项目:生物资源保护与利用湖北省重点实验室开放基金项目(NO.
2007020)
作者简介:向东山(1974-),男(土家族), 湖北恩施人, 现任湖北民族学院
讲师 ,硕士学位 ,主要从事植物生理生化研究工作.
竹节人参中蛋白质提取工艺研究
向东山 1 , 翟　琨 2
(1.生物资源保护与利用湖北省重点实验室·湖北民族学院生物技术研究所 ,湖北 恩施　445000;
2.湖北民族学院化学与环境工程学院 ,湖北 恩施　445000)
摘要:目的 研究竹节人参蛋白质提取最佳生产工艺。方法 采用单因素和 L9(34)正交实验 , 以竹节人参蛋白质得率为
指标 , 考察了氢氧化钠溶液的浓度 、用量 、提取时间和提取次数对提取效果的影响。结果 氢氧化钠浓度为 0.15mol/L, 用
量为样品体积的 20倍 , 提取时间 1.5h,提取 3次为最佳工艺。结论 该工艺合理 , 重复性好 ,可为竹节蛋白质提取工艺的
确定提供实验依据。
关键词:竹节人参;　蛋白质;　单因素递变;　正交实验;　工艺条件
中图分类号:R284.2　　文献标识码:A　　文章编号:1008-0805(2008)04-0913-02
StudyonExtractionProcessofProteininPanaxjaponicus
XIANGDong-shan1 , ZHAIKun2
(1.ColegeofChemistryandEnvironmentEngineering, HubeiInstituteforNationalities, Enshi, 445000, China;
2.KeyLaboratoryofBiologicalResourcesProtectionandUtilizationofHubeiProvince, ResearchInstituteofBio-
logicalTechnologyofHubeiInstitutesforNationalities, Enshi, 445000, China)
Abstract:ObjectiveTostudytheextractionprocessofproteinfrompanaxjaponicus.MethodsUseorthogonaldesignL9(34),andtaketheproteinrateastheindex, definitethebestconditionofproteinprocess.ResultsThebestprocessconditionwas0.15
mol/LSodiumhydroxide, 20 timesamountofsamples, theextractiontimewas1.5 hours, hadextracted3 times.Conclusion-
ThisprocessisthebestanditcanbeusedforextractionofPanaxjaponicusprotein.
Keywords:Panaxjaponicus;　Protein;　Singlefactorchange;　Orthogonalexperiment;　Craftconditions
　　竹节人参属五加科植物 , 别名竹节三七 、竹节参 、白三七 、北
三七 、大叶三七 [ 1～ 3] 。具有滋补强壮 、散瘀止痛 、止血祛痰等功
能 , 兼具我国北药人参和南药三七之功效 , 在民间有 “草药之王”
的美誉 , 属我国特有珍贵中药材资源。
湖北恩施是世界第一高硒地区 [ 4] , 生长于这一地区的竹节
人参由于其富含硒而药效独特 , 疗效显著 [ 5] , 现已进行大规模的
种植 , 资源十分丰富。现代药理学研究表明 , 竹节人参主要活性
物质为皂苷类 、多糖 、氨基酸及少量的挥发性油等 [ 6] 。目前 , 在
对竹节人参活性成分进行提取的同时 ,浪费了大量竹节人参的含
硒有效成分。为了充分利用宝贵的富硒竹节人参资源 ,笔者选择
了生长在高硒地区的竹节人参为研究对象 ,系统研究了竹节人参
中各活性成分及有效成分的提取工艺 ,为综合利用竹节人参提供
理论依据。本文旨在以超声提取皂苷后的残渣为原料 ,通过单因
素和正交实验 , 探讨残渣中蛋白质最佳提取工艺。
1　器材与方法
1.1　材料 竹节人参由湖北省中药材研究所提供 , 为家种 4年生
的竹节人参根。在以甲醇为溶剂 , 超声提取竹节人参皂苷后的残
渣为本实验的原料。
1.2　仪器 AVANTI30 高速冷冻离心机(美国贝克曼公司);
S53/54全波长分光光度计。
1.3　实验方案设计
1.3.1　溶剂的选择 控制样品与提取溶剂的体积约比为 1∶20,
分别用水 , 0.1 mol/L氯化钠溶液 , 0.1mol/L的盐酸及 0.1 mol/L
氢氧化钠溶液作为溶剂于常温下进行提取 ,以蛋白质的得率为指
标 , 选择最佳溶剂。
1.3.2　单因素实验 本实验以溶剂的浓度 、溶剂用量 、提取时间
及提取次数作为影响竹节人参蛋白质得率的单因素 ,设置各因素
不同的水平 ,找出不同因素对蛋白质得率的影响规律。
1.3.3　正交实验 以单因素实验的结果为参考 , 进行溶剂的浓
度 、溶剂用量 、提取时间及提取次数 4因素 3水平正交实验设计
方案 , 因素水平表(见表 1)。 以蛋白质的得率为指标 , 通过 L9
(34)正交实验确定最佳的提取条件。
表 1　正交设计因素水平
水平 A氢氧化钠浓度 /mol· L-1
B
溶剂用量 /倍
C
提取时间 t/h
D
提取次数
1 0.05 15 1.5 1
2 0.1 20 2 2
3 0.15 25 2.5 3
1.4　样品处理 提取竹节人参皂苷的残渣置鼓风干燥箱中 60℃
下烘干 ,密封置于干燥器中备用。
1.5　蛋白质的提取与分离 分别用水 、 0.1 mol/L氯化钠溶液 、
0.1 mol/L的盐酸及 0.1 mol/L氢氧化钠溶液作为溶剂 , 对样品
中的蛋白质进行提取 ,得到相应的溶液即为水溶蛋白质 、盐溶蛋
白质 、酸溶蛋白质及碱溶蛋白质。然后在水溶蛋白 、盐溶蛋白 、酸
溶蛋白及碱溶蛋白的提取液中加入硫酸铵至饱和 , 4℃静置过夜 ,
离心 , 取沉淀透析至透析液中加饱和氯化钡无沉淀生成时 , 再分
别用蒸馏水 、0.1 mol/L氯化钠 、0.1 mol/L盐酸及 0.1 mol/L氢
氧化钠溶液充分溶解后定容 ,备用。
1.6　蛋白质得率的计算 蛋白质得率 η=100×(m1 /m2), 其中
m1为从样品中所提取出的蛋白质的质量 , m2为样品的质量。
1.7　测定方法 蛋白质含量测定用考马斯亮蓝 G-250显色 , 595
nm测吸光度值 ,用牛血清蛋白制作标准曲线 , 曲线回归方程 Y=
507.13X-0.076 4,相关性系数 r=0.998 6。
2　结果
2.1　溶剂的选择 在选定的条件下 , 用水 、0.1 mol/L氯化钠溶
液 、 0.1 mol/L的盐酸及 0.1 mol/L氢氧化钠溶液作为提取溶剂 ,
分别从样品中提取蛋白质 , 然后测定并计算出蛋白质的得率 , 其
结果如表 2所示。由表 2可知 , 用氢氧化钠作提取溶剂 , 蛋白质
的得率都明显地高于其它提取溶剂 ,因此本实验选择氢氧化钠作
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LISHIZHENMEDICINEANDMATERIAMEDICARESEARCH 2008VOL.19NO.4 时珍国医国药 2008年第 19卷第 4期
为提取溶剂。
表 2　不同溶剂对竹节人参蛋白质得率的影响
溶剂 不同溶剂蛋白质的得率(%)
　　　　　水 5.92
　　　 0.1mol· L-1氯化钠 6.56
　　　 0.1mol· L-1盐酸 4.41
　　　 0.1mol· L-1氢氧化钠 9.77
2.2　单因素实验
2.2.1　氢氧化钠溶液浓度对样品中蛋白质提取效果的影响 为
了研究氢氧化钠溶液的浓度对蛋白质提取效果的影响 ,本实验设
置了 4个浓度梯度 , 其浓度分别为 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 mol/L。
用不同浓度的氢氧化钠溶液提取样品中的蛋白质 ,用上述方法计
算蛋白质的得率。提取条件为 20倍体积的氢氧化钠溶液常温提
取 , 每个样品提取 2次 , 2 h/次 ,其结果见图 1。由图 1可知 ,随着
氢氧化钠浓度的升高 ,蛋白质的得率增加 , 但浓度升高到一定程
度时 , 蛋白质的得率反而有所下降 , 这可能是由于氧氧化钠溶液
的浓度过高使部分蛋白质发生了变性。本实验结果以 0.15 mol/
L的氢氧化钠溶液为最佳。
2.2.2　氢氧化钠溶液用量对样品蛋白质提取效果的影响 为了
研究氢氧化钠溶液的用量对蛋白质提取效果的影响 ,本实验设置
了 4个不同的氢氧化钠的用量 ,分别为样品体积的 10, 15, 20, 25
倍。提取条件为 0.1 mol/L的氢氧化钠溶液常温提取 , 每个样品
提取 2次 , 2 h/次。按上述方法计算蛋白质的得率 , 其结果见
图 2。由图 2可知 ,随着氢氧化钠体积的增加 , 蛋白质的得率也
增加 , 当体积增大到 20倍后 , 再增加溶液的体积时 , 蛋白质的得
率变化很小 , 结合成本考虑 , 20倍体积的氢氧化钠溶液为最佳。
2.2.3　提取时间对样品蛋白质提取效果的影响 为了研究提取
时间对蛋白质提取效果的影响,本实验设置了 4个不同的提取时间,
分别为提取 0.5, 1, 2 , 3h/次。提取条件为 20倍体积 0.1mol/L的氢
氧化钠溶液常温提取,每个样品提取 2次。然后用同样的方法计算
蛋白质的得率 ,其结果见图 3。由图 3可知,随着提取时间的增加 ,蛋
白质的得率增加 ,当提取时间增加到 2 h后,蛋白质得率增加的弧度
很小,从时间和能耗方面考虑 ,以提取 2h/次为宜。
2.2.4　提取次数对样品蛋白质提取效果的影响 为了研究提取
次数对样品蛋白质提取效果的影响 , 本实验在提取次数上设置了
4个不同处理 , 分别为 1, 2, 3, 4次。提取条件为 20倍体积 0.1
mol/L的氢氧化钠溶液常温提取 , 提取 2 h/次。然后用同样的方
法计算蛋白质的得率 ,其结果见图 4。由图 4可知, 随着提取次数
的增加 ,蛋白质的得率增大 , 但提取次数达到 2次后 , 再增加提取
次数 ,蛋白质的得率增加很小 ,从成本方面考虑 ,以提取 2次为宜。
2.3　正交实验 为了研究不同因素共同作用对竹节人参蛋白质
提取效果的影响 , 采用 L9(34)正交表对样品中蛋白质进行提取 ,
以蛋白质的得率为指标 , 进行实验优化 , 确定最佳的提取条件。
结果及方差分析见表 3及表 4。
图 1　不同浓度的氢氧化钠　　　图 2　不同氢氧化钠用量
　　对蛋白质得率的影响　　　　　对蛋白质得率的影响
由表 3中的极差可知 , 影响样品中蛋白质得率的各因素中 ,
其主次顺序依次为 D>A>B>C,即提取次数 >氢氧化钠的
浓度 >氢氧化钠的用量 >提取时间。表 4的方差分析表明 , 提
取次数对蛋白质的得率具有显著的影响 ,其它各因素对蛋白质得
率的影响未达到显著水平。
图 3　不同提取时间对　　　　图 4　不同提取次数对
　　蛋白质得率的影响　　　　　蛋白质得率的影响
表 3　样品中蛋白质提取正交实验表及结果
实验号 A B C D 蛋白质得率(%)
1 1 1 1 1 4.56
2 1 2 2 2 8.82
3 1 3 3 3 9.42
4 2 1 2 3 9.76
5 2 2 3 1 6.39
6 2 3 1 2 9.51
7 3 1 3 2 9.46
8 3 2 1 3 9.86
9 3 3 2 1 6.66
K1 22.80 23.78 23.93 17.61
K2 25.66 25.07 25.24 27.79K3 25.98 25.59 25.27 29.04
R 1.06 0.60 0.45 3.81
表 4　样品中蛋白质提取正交实验的方差分析
方差来源 偏差平方和 自由度 F F0.05(1, 2) F0.01(1, 2)
A 2.04 2 5.23 19 99
B 0.58 2 1.49 19 99
C 0.39 2 1.00 19 99
D 26.20 2 67.18 19 99
误差 0.39 2
本实验结果表明 , A
3
B
2
C
1
D
3
组合提取蛋白质的效果最好。
即对样品中蛋白质的最佳提取条件为:氢氧化钠的浓度为 0.15
mol/L,用量为样品体积的 20倍 , 提取时间为 1.5h,提取次数为 3
次。
3　讨论
通过提取溶剂的选择 ,确定了用氢氧化钠溶液进行提取 。
通过单因素实验 ,得到了各因素在不同水平下的较佳数值 ,
其中提取次数对蛋白质得率影响较大。
通过正交实验及方差分析 ,确定了样品中蛋白质提取的最佳
工艺条件为:氢氧化钠的浓度为 0.15 mol/L, 用量为样品体积的
20倍 , 提取时间为 1.5h,提取次数为 3次。
本文旨在以超声提取皂苷后的残渣为原料 ,通过单因素和正
交实验探讨残渣中蛋白质的最佳提取工艺。对于竹节人参主要
活性物质皂苷及多糖的提取工艺已另文发表。
参考文献:
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出版社 , 2003:230.
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社 , 1993:23.
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