全 文 ：收稿日期:2009-09-18;　修订日期:2009-12-24
基金项目:江苏省海洋资源开发研究院科技开放基金项目
(No.JSIMR09D02);
江苏省海洋生物技术重点建设实验室开放课题
(No.2006HS014);
江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师项目
作者简介:许瑞波(1972-),女(汉族),吉林白山人 ,现任淮海工学院副教
授 ,在读博士研究生 ,硕士学位 ,主要从事天然产物提取及配位化学的研
究工作.
正交实验设计优选荠菜多糖的提取工艺研究
许瑞波 1, 2 ,毛　茜2 ,王　吉 2 ,刘玮炜2 ,陈小芳 2 ,唐秋萍2 , 马卫兴 1, 2
(1.江苏省海洋资源开发研究院 ,江苏 连云港　222005;2.淮海工学院化学工程学院 ,江苏 连云港　222005)
摘要:目的 研究荠菜多糖的提取工艺条件。方法 以荠菜多糖的提取率为考察指标 ,以水为提取剂 , 采用单因素和正交
实验设计考察了浸提温度 、料液比 、浸提时间 、超声提取时间和提取次数等因素对荠菜多糖提取率的影响。结果 荠菜多
糖的最适宜提取工艺条件是:热水浸提温度为 70 ℃,料液比(原料粉质量 g∶蒸馏水体积 ml)为 1∶20,热水浸提时间为 3
h,然后超声提取 30min,提取 3次 ,此时荠菜多糖的提取率为 2.64%。所得粗多糖经 Sevag法脱蛋白处理后 , 其 UV扫描
图中 260 ～ 280nm处的吸收峰明显减小 ,说明该法可以较好的脱除产品中的核酸 、蛋白质。结论 该实验为荠菜多糖的提
取 、纯化提供了一定的理论依据。
关键词:荠菜;　多糖;　提取;　超声辅助法
DOI标识:doi:10.3969 /j.issn.1008-0805.2010.08.061
中图分类号:R284.2　　文献标识码:B　　文章编号:1008-0805(2010)08-1983-02
　　荠菜 Capselabursa-pastorisL.又名护生草 、荠菜花等 , 属十
字花科 1年或 2年生草本植物 , 共二百余属 ,二千余种 , 全草均可
入药。荠菜广泛生长于田野 、路边及庭院 , 全国各地均有栽培 ,是
药食同源植物 [ 1 ～5] 。 《本草纲目 》《现代食用中药》等记载 , 荠菜
有清肝明目 、凉血止血 、和中 、补心脾 、杀诸毒之功 ,这些功能主要
归因于其所含的多种天然活性成分:维生素 、矿质元素 、氨基酸 、
生物碱 、黄酮类等 [ 4 ～ 7]。
虽然我国荠菜资源丰富 , 但对其活性成分的提取 、利用研究
并不多。本课题组已经先后对荠菜所含的氨基酸 、黄酮类化合
物 、生物碱等成分 [ 6 ～ 9]进行了提取工艺研究 , 并获得了适宜的提
取工艺条件。此外 , 由于多糖具有多种生物活性 , 且毒性低 ,使其
在抗体 、肿瘤治疗 、艾滋病 、抗衰老 、治疗糖尿病等临床应用方面
具有良好的前景 [ 10] 。为了进一步有效的开发 、利用该资源 ,本文
利用单因素和正交实验设计对荠菜多糖的提取工艺进行了优化 ,
得到了适宜的提取条件。
1　材料与仪器
1.1 　原料 荠菜于 2007年春天购于连云港市菜市场 , 摘去烂 、
黄叶 , 用自来水冲洗干净 , 经风干后 , 在真空干燥箱中 60℃恒温
完全烘干 , 经粉碎机粉碎 ,密封备用。
1.2　试剂 苯酚(用前蒸馏纯化), 硫酸 , 石油醚 , 氯仿 ,正丁醇
(均为分析纯), 95%乙醇 , 蒸馏水。
1.3　仪器 KS-150D型超声波清洗机(宁波科生仪器厂), HH
-6数显恒温水浴锅(武汉精华科教仪器有限公司), UV-2550
紫外分光光度计(日本岛津), JH723可见分光光度计(上海菁华
科技仪器有限公司)。
2　方法
2.1　荠菜多糖提取操作步骤 准确称取 10.00 g干燥的荠菜粉
末 , 放入三口烧瓶中 ,并向该三口烧瓶中加入 50 ml石油醚(去除
色素等物质),于水浴中加热回流一定的时间 , 过滤 , 将滤渣置于
盛有 100 ml80%乙醇的三口烧瓶中 ,回流提取 2次(除去小分子
糖类 、苷类 、生物碱等醇溶性物质 , 防止其成为水溶性多糖中的杂
质),每次 1.5 h, 再过滤。将滤渣置于三口烧瓶中 , 加入一定量
的蒸馏水 ,提取一定时间 , 再用超声波清洗器超声提取一定时间 ,
然后抽滤得清液 ,即荠菜多糖提取液。
2.2　荠菜多糖的脱蛋白操作步骤 将荠菜多糖提取液用旋转
蒸发仪进行浓缩至 50 ml左右 , 移入分液漏斗 , 然后加入氯仿
与正丁醇(V∶V=4∶1)混合液 , 使浓缩液与混合液的体积比
约为 3∶1, 充分摇振 、静置分层 , 除去白色沉淀层 , 重复此操
作 2次 。用量筒量取脱蛋白后的多糖溶液的体积 , 记为 V。
再用移液管移取 1.00 ml此液 , 置于 25 ml容量瓶中定容 , 即
为待测液 。 然后在剩余多糖提取液中加入其 4倍体积的
95%乙醇 , 静置 12 h后 , 过滤 , 将滤渣放入烘箱中于 60℃烘干
至恒重 , 得精制纯化多糖。
2.3　多糖含量的测定及标准曲线的制备 以葡萄糖为标准品 , 用
苯酚 -硫酸比色法测多糖 [ 10]的含量。参考文献 [ 10]制备标准曲
线 , 得线性回归方程 A=4.222 9C+0.019 0, 相关系数 r=
0.999 1, C是浓度(mg/ml)。
2.4　荠菜多糖提取率的计算方法 本实验未考察醇沉时 , 醇用
量 、醇沉时间等因素对多糖析出量的影响 , 因此为了准确反应实
验所用方法对荠菜多糖的提取效果 ,以醇沉前溶液中荠菜多糖的
含量为准 ,即精密吸取 1ml“ 2.2”中定容的待测液 , 再按照 “ 2.3”
项方法测荠菜多糖的含量 ,即:
荠菜多糖提取率 (%)=荠菜多糖质量 ÷原料质量 ×100%
　　　　　　　　=(A-0.019 0)×V
1 689.16 ×100%
其中:A为所测得的吸光度 , V为 “ 2.2”项中所量得的多糖液
体积。
3　结果与讨论
3.1　单因素实验结果
3.1.1　料液比对荠菜多糖提取率的影响 提取温度为 80℃, 浸
提 2 h,提取 1次 ,考察料液比(1∶10, 1∶20, 1∶30, 1∶40)对提
取率的影响(见图 1)。由图 1可知。随着料液比的增大 ,荠菜多
糖提取率也逐渐增加 ,当料液比为 1∶30时最大 ,再增大料液比 ,
提取率反而减少 ,因此最适宜料液比在 1∶30左右。
图 1　料液比对提取率的影响
·1983·
LISHIZHENMEDICINEANDMATERIAMEDICARESEARCH 2010VOL.21NO.8 时珍国医国药 2010年第 21卷第 8期
3.1.2　浸提温度对荠菜多糖提取率的影响 料液比为 1∶30,浸
提 2 h, 提取 1次 ,考察浸提温度(50, 60, 70, 80, 90, 100℃)对提取
率的影响(见图 2)。由图 2可知 , 随浸提温度的升高 , 多糖提取
率先增加 , 后减少 ,最后趋于平衡的趋势。说明温度过高 ,不利于
荠菜多糖的提取 , 因此最适宜的浸提温度在 60℃左右。
图 2　浸提温度对提取率的影响
3.1.3　提取次数对荠菜多糖提取率的影响 料液比 1∶30,浸提
温度 60℃, 浸提 2h,考察提取次数(第 1次 ,第 2次 , 第 3次 ,第 4
次)对提取率的影响(见图 3)。由图 3可知 , 当对原料粉进行第
2次和第 3次提取的时候 ,荠菜多糖的提取率与第 1次提取时的
提取率几乎相当;当进行第 4次提取时 ,多糖提取率则明显降低 ,
远远小于前 3次的提取率 ,说明在该条件下 , 荠菜粉需要连续提
取 3次才能较充分的把其所含的多糖提取完全。故提取次数选
为 3次。
图 3　提取次数对提取率的影响
图 4　浸提时间对提取率的影响
3.1.4　浸提时间对荠菜多糖提取率的影响 料液比 1∶30, 浸提
温度 60℃, 提取 3次 , 考察浸提时间(1, 2, 3 h)对提取率的影响
(见图 4)。由图 4可知 , 随着提取时间的增加 , 多糖提取率也逐
渐增加。但当提取时间达 2 h时 , 多糖提取率已趋于相对稳定 ,
因此最适宜的浸提温度在 2 h左右。
3.2　正交实验结果 在单因素实验的基础上 , 选择相应的各因
素 、水平进行正交实验 ,此外 , 再加上一个要考察的因素即超声提
取时间 , 按 L9(3)4正交表进行实验设计 ,考察各因素之间的交互
影响 , 结果及分析见表 1。从直观分析可知 , 在实验范围内 , 各因
素对荠菜多糖提取率影响的主次顺序为:浸提温度 >浸提时间 >
料液比 >超声提取时间。 各因素对荠菜多糖提取效果影响的方
差分析结果见表 2。由方差分析可知 , 因素 B浸提温度对荠菜多
糖提取效果影响非常显著。因此 , 通过正交实验可以优选出荠菜
多糖的最适宜提取工艺条件为:A1B3C3D3 , 即在温度为 70℃,料
液比(荠菜粉质量 g:蒸馏水体积 ml)为 1∶20,提取 3 h, 后再用
超声波清洗器超声提取 30 min, 提取 3次。在此条件下 , 荠菜多
糖提取率高达 2.64% 。
表 1　正交实验结果( x±s)
编号 A料液比 B浸提温度 / ℃ C浸提时间 t/h D超声时间t/min
多糖提取
率(%)
1 1(1∶20) 1(50) 1(1) 1(10) 1.043
2 1 2(60) 2(2) 2(20) 1.472
3 1 3(70) 3(3) 3(30) 2.636
4 2(1∶30) 1 2 3 1.371
5 2 2 3 1 1.488
6 2 3 1 2 2.271
7 3(1:40) 1 3 2 1.123
8 3 2 1 3 1.047
9 3 3 2 1 2.177K1 1.717 1.179 1.454 1.569 最佳工艺
K2 1.710 1.336 1.673 1.622 A1B3C3D3K3 1.449 2.361 1.749 1.685
R 0.268 1.182 0.295 0.116
表 1　方差分析
因素 偏差平方和 自由度 F比 显著性
料液比 0.140 2 7.000
浸提温度 2.474 2 123.7000 ＊
浸提时间 0.141 2 7.050
超声时间 0.020 2 1.000
误差 0.02 2
3.3　UV检测核酸 、蛋白质去除情况 把按照 “ 2.1”项的操作得
到的未去蛋白的多糖提取液与按照 “ 2.2”项操作得到的脱蛋白
后的多糖提取液作为待检测样品 ,用 UV-160A紫外光谱仪分别
对样品在 200 ～ 400 nm范围内扫描 , 进行荠菜多糖中蛋白质 、核
酸脱除情况的检测 ,通过比较 260 nm(核酸最大吸收峰)、280 nm
(蛋白质最大吸收峰)处吸收峰的变化 , 来分析去除蛋白质 、核酸
的效果 。结果表明使用 Sevag法脱除蛋白 , 重复 3次 , 就可以把
大部分的蛋白质 、核酸去除掉了。
4　结论
本文研究了热水浸提联合超声辅助提取荠菜多糖的工艺条
件 , 通过单因素实验和正交实验设计优选了最适宜提取工艺条件
为:在温度为 70℃,料液比(荠菜粉质量 g∶蒸馏水体积 ml)为 1
∶20, 提取 3h,后再用超声波清洗器超声提取 30 min,提取 3次。
在此条件下 ,荠菜多糖提取率高达 2.64%。采用 Sevag法脱除荠
菜多糖所含的蛋白质 、核酸 , 即将荠菜多糖提取液浓缩至 50 ml
左右 , 然后加入氯仿与正丁醇(V∶V=4∶1)混合液 , 使浓缩液与
混合液的体积比约为 3∶1,充分摇振 、静置分层 , 除去白色沉淀
层 , 重复此操作 2次。用 UV法进行检测蛋白质的脱去情况 , 发
现结果较好。本实验不仅为荠菜多糖的提取 、应用提供一定的理
论依据 ,而且为荠菜的综合开发 、利用奠定了一定的基础。
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时珍国医国药 2010年第 21卷第 8期 LISHIZHENMEDICINEANDMATERIAMEDICARESEARCH 2010VOL.21NO.8