全 文 ： ·498· Chin JMAP, 2012 June, Vol.29 No.6 中国现代应用药学 2012年 6月第 29卷第 6期
超声波复合酶法提取软紫草多糖的工艺优化

李倩 1a，田春芳 1a，刘雯霞 1a,2，廉宜君 1b，张波 1a,2，王晓琴 1a,2，陈韩英 1a,2*(1.石河子大学药学院，a.药学院，
b.化学化工学院，新疆 石河子，832002；2.新疆特种植物药资源省部重点实验室，新疆 石河子，832002)

摘要：目的 研究超声波复合酶法提取软紫草多糖的最佳工艺条件。方法 采用单因素分析和正交试验，以软紫草提取
物中多糖得率和多糖含量为综合评价指标，考察超声波复合酶法中主要因素对软紫草多糖提取效果的影响。结果 超声
波提取优化工艺条件为：超声处理时间 40 min，料液比 1∶12，功率 160 W；在超声波优化结果基础上，进一步进行超
声波复合酶法处理，酶解最佳提取条件为酶解时间 40 min，酶解温度 55 ℃，pH 5.5，纤维素酶、果胶酶、蛋白酶添加量
均为 2%。结论 超声波复合酶法双重处理可显著提高软紫草多糖的提取效果。
关键词：软紫草；多糖；超声波；复合酶；正交试验
中图分类号：R284.2 文献标志码：A 文章编号：1007-7693(2012)06-0498-06

Optimization of Ultrasonic Pretreatment Followed by Enzymatic Hydrolysis for Extraction Technology
of Polysaccharides from Arnebia Euchroma

LI Qian1a, TIAN Chunfang1a, LIU Wenxia1a,2, LIAN Yijun1b, ZHANG Bo1a,2, WANG Xiaoqin1a,2, CHEN
Hanying1a,2*(1.Shihezi University, a.College of Pharmaceutical, b.School of Chemical Engineering, Shihezi 832002, China;
2.Key Laboratory of Phytomedicine Resources & Modernization of TCM, Shihezi 832002, China)

ABSTRACT: OBJECTIVE To study the optimal technological factors for extracting Arnebia euchroma polysaccharide with
compound enzymes under ultrasonic．METHODS To develop an optimal procedure based on ultrasonic pretreatment followed
by enzymatic hydrolysis for the extraction of polysaccharides from Arnebia euchroma, single factor and orthogonal design
methods were used to deal with the effects of crucial ultrasonic pretreatment and hydrolysis parameters on polysaccharide yield.
RESULTS The optimal values of ultrasonic power, pretreatment time and material/liquid ratio were determined to be 160 W,
40 min and 1∶12, respectively. The optimization of enzymatic hydrolysis was achieved through the combinatorial use of 2%
cellulose, 2% pectinase and 2% neutral proteinase for the hydrolysis for 40 min at pH 5.5 and 55 ℃. CONCLUSION The
combination of ultrasonic pretreatment and enzymatic hydrolysis may provide a good idea for the large-scale production of
polysaccharides from Arnebia euchroma.
KEY WORDS: Arnebia euchroma; polysaccharide; ultrasonic wave; compound enzymes; orthogonal design

新疆软紫草 Arnebia euchroma (Royle) Johnst，
紫草科多年生草本植物，是常用中药之一，具有
凉血、活血、解毒和透疹的功效，主要生长在天
山山脉，为新疆特有紫草品种[1]。紫草主要成分有
两类，一类为脂溶性的蒽醌类化合物，主要是紫
草素、乙酰紫草素等 10 多种紫草素的衍生物[2]；
另一类是水溶性成分，主要为紫草多糖，含量在
2%左右。目前对紫草多糖的研究较少。多糖是由
单糖连接而成聚合度超过 10以上的多聚物，植物
多糖是普遍存在于植物细胞壁及细胞中的一种成
分，目前已有上百种多糖从自然界分离提取出来。
大量研究证明，多糖具有其独特的生理活性。药
理研究表明，紫草多糖具有免疫增强功能，有明
显抑制单纯性疱疹病毒、非特异性抗炎作用[3]，对
肿瘤细胞有一定的抑制作用[4]。
热水浸提是提取多糖最常见的方法，较高的
浸提温度能够获得较高的多糖提取率，但却容易
破坏多糖的生物活性。水提法需要的时间长，能
耗较多，为了提高多糖的提取率，常常采用微波、
超声及酶等辅助提取方法，以加速多糖的渗出。
超声波提取能显著地提高紫草多糖的含量。近年
来，人们采用超声波技术提取紫草多糖取得了很
好的效果。酶法是一种温和的方法，不会破坏多
糖的结构，并且可以大规模用于工业化生产，酶
法提取多糖的研究起步较晚，酶法较热水法显著
地提高多糖的提取率[5]，是获得生物活性多糖的高
效方法，但是采用超声波技术协同复合酶提取紫
草多糖的报道很少，为了验证此方法的提取效果，
基金项目：石河子大学自然科学与技术创新重点项目(ZRKX2009ZD01-2)
作者简介：李倩，女，硕士生 Tel: (0993)2057005 E-mail: liqian110023@163.com *通信作者：陈韩英，女，博士，副教授，硕导
Tel: (0993)2057005 E-mail: hanyingchen@sina.com
DOI:10.13748/j.cnki.issn1007-7693.2012.06.004
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本试验采用正交试验设计法优化超声波协同复合
酶提取紫草多糖的最佳条件，并同超声波法的提
取结果进行了系统比较，旨在最大限度提高多糖
得率，为更好地开发利用紫草资源和紫草多糖的
产业化提供参考，同时也为紫草多糖的研究及其
临床应用提供实验依据。
1 仪器与试药
AR2140 电子天平(梅特勒托利多仪器有限公
司)；SpectrumLab 54-紫外可见分光光度计(上海棱光
技术有限公司)；HF-205B超声循环提取机(北京弘祥
隆生物技术开发有限公司)；EYELA 旋转蒸发器(上
海爱朗仪器有限公司)；纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋
白酶(于北京奥博星生物技术有限责任公司)；D-无水
葡萄糖(上海市亿欣生物科技有限公司，分析纯)；
95%乙醇、无水乙醇、丙酮、乙醚等其他试剂均为
分析纯。软紫草采自新疆阿克苏地区，经石河子大
学药学院李鹏副教授鉴定为紫草科植物新疆紫草
Arnebia euchroma (Royle) Johnst的干燥根。
2 方法与结果
2.1 多糖标准曲线的制备
采用苯酚-硫酸法[6-7]测定多糖含量。分别精确吸
取 0.1 mg·mL1葡萄糖标准溶液 0.1，0.2，0.3，0.4，
0.5，0.6，0.7，0.8，0.9 mL，分别用蒸馏水补至 1.0 mL，
然后依次加入 1.0 mL的 5%苯酚和 5.0 mL浓硫酸，
摇匀，以 1.0 mL蒸馏水做参比，在室温下放置 30 min
后，测定葡萄糖标准溶液在 490 nm下的吸光度，以
吸光度对葡萄糖质量浓度进行线性回归，得回归曲
线方程为：A=0.009 1C0.022 7，r=0.999 5。线性范
围为 24.5~90.4 g·mL1。
2.2 样品多糖含量的测定
分别称取样品多糖 10.6 mg，蒸馏水溶解，于
100 mL量瓶中定容至刻度，摇匀，精密吸取 2 mL
溶液于具塞试管中，加 5%苯酚溶液 1 mL，再加
浓硫酸 5 mL，摇匀，室温静置 25 min，以蒸馏水
做参比溶液，在 490 nm处测定吸光度，代入回归
方程计算各样品多糖含量。
2.3 多糖的提取
称取新疆软紫草粗粉 100.0 g，以 1∶5的比例
依次加入石油醚(沸程 60~90 )℃ 和 80 %乙醇脱脂 3
次，每次 30 min，过滤。向风干的滤渣中加入一
定量的蒸馏水超声提取，合并滤液，减压浓缩。
在浓缩液中加入数倍体积的无水乙醇，使溶液中
的乙醇含量达到 80%，边加边搅拌，低温静置过
夜，抽滤，收集沉淀。沉淀的多糖以 10 mL 的蒸
馏水溶解，加入数倍体积的无水乙醇，使溶液中
的乙醇含量达到 80%，经二次醇沉，静置过夜，
抽滤，依次用无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤 3次，低
温干燥至恒重，计算多糖得率和多糖含量。以多糖
得率和多糖含量的综合评分作为评价指标，采用加
权评分法综合评估软紫草多糖的提取工艺条件。
多糖得率(%)=粗多糖干品质量(g)/原料质量(g)
×100%；多糖含量(%)=C×D/M×100%
C：根据标准曲线回归方程求得的浓度
(μg·mL1)；D：稀释倍数；M：干燥后所得粗多糖
的质量(mg)。
加权评分法：把各项与该列最大值相除再乘
以 100为该项得分，根据浸膏得率(X)和多糖含量(Y)
的作用，确定两者的权重系数，对两项指标进行加
权求和，通过公式 Z=0.5X+0.5Y可得到综合评分(Z)。
2.4 超声波处理条件优化
2.4.1 超声提取时间对多糖提取率的影响 称取
新疆软紫草粗粉 100.0 g，按料液比 1∶12加蒸馏
水，在功率 160 W条件下，超声时间分别按 20，
30，40，50，60 min 处理，测定多糖含量及计算
多糖提取率，重复 3次。结果见图 1。

图 1 不同提取时间对多糖提取率的影响
Fig 1 Effect of ultrasound treatment time on polysaccharide
yield
由结果可知，随提取时间的延长，多糖的提
取率不断增加，提取时间达到 40 min以后有所下
降，40 min时提取率已经达到 100%，说明软紫草
多糖几乎被充分提取出来。推测这可能是由于超
声处理的初期，大多数小分子寡聚糖的扩散速度
要远大于多糖大分子量部分，因此在多糖提取率
并没有达到最大值。当超声处理数分钟细胞破碎
程度增大后，细胞内部的多糖物质开始向外扩散，
多糖的含量开始升高达到最大值，但是随着超声
处理时间的延长，空化效应的作用力减小，使得
紫草颗粒表面对提取的物质吸附力增强，从而使
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得多糖提取率和多糖含量有所下降[7]。
2.4.2 料液比对多糖提取率的影响 称取新疆软
紫草粗粉 100.0 g，在功率 160 W条件下，超声
40 min，料液比分别按 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、
1∶14处理，测定多糖含量及计算多糖提取率，重
复 3次。结果见图 2。错误！

图 2 不同液料比对多糖提取率的影响
Fig 2 Effect of material/liquid ratio on polysaccharide yield
由结果可知，在一定范围内，多糖提取量随
着料液比的增大而增大，这是由于减小料液比减
弱了能量的传递效果，细胞壁未得到充分的破碎，
多糖溶出机率减小所致。当料液比达到一定程度后
开始下降。在料液比 1∶12时紫草多糖提取率最高。
2.4.3 超声功率对多糖提取率的影响 称取新疆
软紫草粗粉 100.0 g，超声 40 min，料液比按 1∶12，
功率分别按 100，120，160，180，200 W 处理，
测定多糖含量及计算多糖提取率，重复 3 次。结
果见图 3。

图 3 不同超声功率对多糖提取率的影响
Fig 3 Effect of ultrasonic power on polysaccharide yield
由结果可知，随着超声功率的增大，多糖提
取率逐渐提高，当功率为 200 W时达到最大，原
因可能是伴随着功率的增大，产生的冲击波、剪
切力迫使细胞壁破碎，多糖提取率增加。
2.5 超声波正交试验
2.5.1 超声波正交结果 根据单因素实验结果确
定各因素的合理水平。采用正交试验 L9(34)对影响
提取的因素：超声时间、料液比及超声功率进行
条件优化，因素水平见表 1。正交设计结果见表 2，
根据正交实验结果进行方差分析，结果见表 3。
表 1 超声波法正交因素水平表
Tab 1 Factors and levels in the orthogonal design for the
optimization of ultrasonic pretreatment
因 素 水平
A提取时间/min B 溶剂用量/倍 C功率/W
1 30 10 160
2 40 12 180
3 50 14 200
表 2 超声波法正交试验结果
Tab 2 Experimental results of orthogonal design for the optimization of ultrasonic pretreatment
因 素 评价指标
试验号
A B C D 浸膏得率/% 多糖含量/%
综合评分
1 1 1 1 1 2.66 12.67 57.01
2 1 2 2 2 3.13 10.55 56.78
3 1 3 3 3 3.80 11.23 65.09
4 2 1 2 3 2.61 14.25 60.24
5 2 2 3 1 3.34 13.71 66.47
6 2 3 1 2 4.92 14.20 83.64
7 3 1 3 2 2.89 20.75 78.65
8 3 2 1 3 3.19 21.11 82.41
9 3 3 2 1 3.43 20.28 83.03
K1 78.88 95.90 23.06 06.51
K2 210.35 205.66 200.05 219.07
K3 244.09 231.76 210.21 207.74
R 1.74 1.95 7.67 4.19


中国现代应用药学 2012年 6月第 29卷第 6期 Chin JMAP, 2012 June, Vol.29 No.6 ·501·
表 3 方差分析表
Tab 3 Analysis of variance
方差来源 离差平方和 自由度 方差 F值 显著性
A 709.01 2 354.51 22.10 >0.05
B 229.16 2 114.58 7.17 <0.05
C 88.65 2 44.32 2.77 <0.05
误差 e 31.96 2 15.98
注：F0.01(2,2)=99.0；F0.05(2,2)=19.0
Note: F0.01(2,2)=99.0; F0.05(2,2)=19.0
由结果可知，3 因素中 A 因素即提取时间对
实验结果影响最大，为多糖提取工艺的主要影响
因素，料液比 B 为次要因素，其影响次序依次为
A>B>C。进一步的方差分析表明，4 个因素中 A
因素对多糖含量有显著性的影响，结果见表 3。综
合考虑工艺成本，在多糖的提取工艺中，最佳的
因素组合为，即药材提取时间 40 min、液料比
1∶14、提取功率是 160 W，提取效果最佳。
2.5.2 超声波正交工艺验证 按照单因素试验和
后期正交试验的研究结果，选择最佳工艺条件进
行 3次重复试验，操作方法同“2.3”，结果见表 4。
由结果可知，紫草多糖平均得率和平均多糖含量
分别为 4.91%和 20.75%，该方法下提取的紫草多
糖色泽为浅紫色、质量佳。
表 4 验证试验结果(n=3)
Tab 4 Results of verification test(n=3)
编号 药材 质量/g
所得多糖
质量/g
多糖
得率/%
平均多糖
得率/%
多糖
含量/%
平均多糖
含量/%
1 100.000 8 4.870 2 4.87 20.77
2 100.004 5 4.940 0 4.94 4.91 20.75 20.75
3 100.002 7 4.910 1 4.91 20.76
2.6 超声波后复合酶处理条件优化
2.6.1 酶解时间对多糖提取率的影响 纤维素
酶、果胶酶、蛋白酶组成的复合酶均在添加量 2%，
提取温度 50 ℃，pH 5.5，酶解时间 10，20，30，
40，50 min 处理，测定多糖含量及计算多糖提取
率，重复 3次。结果见图 4。

图 4 不同酶解时间对多糖提取率的影响
Fig 4 Effect of enzymatic hydrolysis time on polysaccharide
yield
由结果可知，随着酶解时间的增加多糖提取
率逐渐增大，40 min 时达到一个最大值，当酶解
时间超过 40 min后，酶解基本完全，随时间的延
长，多糖提取率提高缓慢。
2.6.2 温度对多糖提取率的影响 纤维素酶、果
胶酶、蛋白酶组成的复合酶添加量均为 2%，酶解
时间 40 min，pH 5.5，温度分别按 40，45，50，
55，60 ℃处理，测定多糖含量及计算多糖提取率，
重复 3次。结果见图 5。

图 5 不同酶解温度对多糖提取率的影响
Fig 5 Effect of hydrolysis temperature on polysaccharide yield
由结果可知，随温度的升高，软紫草粗多糖
提取率快速增加。提取温度 55 ℃时多糖提取率最
高。若在进一步提高提取温度，多糖提取率有可
能还能进一步提高，但过高的温度也可能会破坏
多糖结构，使其发生降解而影响生物活性,同时增
加能耗和设备的投入，不适于实际生产。
2.6.3 pH值对多糖提取率的影响 纤维素酶、果
胶酶、蛋白酶组成的复合酶添加量均为 2%，提取
温度 50 ℃，酶解时间 40 min，pH值分别按 4.0，
4.5，5.0，5.5，6.0 处理，测定多糖含量及计算多
糖提取率，重复 3次。结果见图 6。

图 6 不同 pH值对多糖提取率的影响
Fig 6 Effect of hydrolysis pH on polysaccharide yield
由结果可知，随着 pH值的增大多糖提取率增大，
酶解的最适 pH值在 5.5附近，大于 5.5以后多糖提取
率开始下降，由于酶对 pH值比较敏感，pH值的变化
可以改变酶空间构象而引起酶活性的降低。
2.7 复合酶法正交试验
2.7.1 复合酶法正交试验结果 在超声波后复合
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酶解单因素试验的基础上，用正交试验对影响提
取的因素：酶解时间、复合酶添加量、pH值及酶
解温度进行条件优化。
根据单因素实验结果确定各因素的合理水
平。采用正交试验 L9(34)对影响提取的因素：超声
时间、料液比及超声功率进行条件优化，因素水
平见表 5。正交设计结果见表 6，根据正交实验结
果进行方差分析，结果见表 7。
表 5 超声波酶法正交因素水平表
Tab 5 Factors and levels in the orthogonal design for the
optimization of enzymatic hydrolysis
因 素
水平
A酶解时间/min B 酶解温度/℃ C pH值
1 30 45 5.0
2 40 50 5.5
3 50 55 6.0
表 6 超声波酶法正交试验结果
Tab 6 Experimental results of orthogonal design for the optimization of enzymatic hydrolysis
因 素 评价指标
试验号
A B C D 浸膏得率/% 多糖含量/%
综合评分
1 1 1 1 1 2.43 24.10 75.63
2 1 2 2 2 2.64 20.39 72.87
3 1 3 3 3 2.56 25.65 80.24
4 2 1 2 3 2.34 24.10 74.63
5 2 2 3 1 2.81 24.88 82.45
6 2 3 1 2 2.78 29.66 90.32
7 3 1 3 2 3.45 21.89 86.9
8 3 2 1 3 2.94 26.77 89.63
9 3 3 2 1 2.65 27.78 85.34
K1 228.74 237.16 255.58 243.42
K2 247.40 244.95 232.84 250.09
K3 261.87 255.90 249.59 244.50
R 11.04 6.25 7.58 2.22

表 7 方差分析表
Tab 7 Analysis of variance
方差来源 离差平方和 自由度 方差 F值 显著性
A 183.91 2 91.95 21.52 <0.05
B 59.09 2 29.54 6.91 >0.05
C 92.62 2 46.31 10.84 >0.05
误差 e 8.54 2 4.27
注：F0.01 (2,2)=99.0，F0.05(2,2)=19.0
Note: F0.01 (2,2)=99.0, F0.05(2,2)=19.0
由结果可知，3 因素中 A 因素即提取时间对
实验结果影响最大，为多糖提取工艺的主要影响
因素，pH 值 C 为次要因素，其影响次序依次为
A>C>B。进一步的方差分析表明，4 个因素中 A
因素对多糖提取率有显著性的影响，结果见表 7。
综合考虑工艺成本，在多糖的提取工艺中，最佳
的因素组合为，即药材提取温度 45 ℃，pH 5.5，
提取时间 50 min，提取效果最佳。
2.7.2 复合酶法正交工艺验证 按照单因素试验
和后期正交试验的研究结果选择最佳工艺条件进
行 3次重复试验，操作方法同“2.3”，结果见表 8。
由结果可知，紫草多糖平均得率和平均多糖含量
分别为 4.46%和 29.65%，该方法下提取的紫草多
糖色泽为浅紫色、质量佳。
表 8 验证试验结果(n=3)
Tab 8 Results of verification test (n=3)
编号 药材 质量/g
所得多糖
质量/g
多糖的
得率/%
平均多糖
得率/%
多糖
含量/%
平均多糖
含量/%
1 100.001 3 4.460 0 4.46 29.60
2 100.002 4 4.450 1 4.45 4.46 29.72 29.65
3 100.000 3 4.480 3 4.48 29.63
4 讨论
本实验通过单因素试验和正交试验，确定超声
波提取多糖的最佳条件为超声时间 40 min、功率
160 W、料液比 1 14∶ ；在超声波处理基础上继续进
行复合酶酶解，本实验采用纤维素酶使细胞壁破裂，
果胶酶对果胶质的水解，蛋白酶促进糖蛋白的分离，
3种酶相互作用，显著提高了紫草多糖的提取率，其
提取最佳条件为酶解温度 45 ℃，pH 5.5，酶解时间
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50 min。由此可见，超声波复合酶提取多糖的两个
阶段对多糖提取率的影响均非常重要，是值得借鉴
的一种紫草多糖提取方法。这是由于在整个超声处
理过程中，超声波的空化效应虽然能增加对原料的
破碎效果，增加多糖溶出率，但是它不能完全的将
细胞壁破碎，而酶的加入弥补这一缺陷，对细胞壁
进行进一步的酶解，多糖溶出几率越大。
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收稿日期：2011-09-27



薏苡仁提取物的镇痛活性部位筛选

吴月国，张萍，赵铮蓉，刘骅，郑高利*(浙江省医学科学院药物研究所，杭州 310013)

摘要：目的 筛选薏苡仁提取物镇痛的活性部位。方法 采用小鼠热板法、甩尾法和醋酸扭体法评价薏苡仁醇提物的 4
个不同极性部位的镇痛作用，筛选其镇痛有效部位。结果 薏苡仁提取物的 4个不同极性部位均有不同程度地镇痛作用，
其中以石油醚部位和乙酸乙酯部位效果显著。结论 薏苡仁提取物具有镇痛作用，其活性成分主要在石油醚和乙酸乙酯
部位。
关键词：薏苡仁；镇痛；热板法；热水甩尾法；醋酸扭体法
中图分类号：R285.5 文献标志码：A 文章编号：1007-7693(2012)06-0503-04

Screening of Antalgic Fractions of Coicis Semen

WU Yueguo, ZHANG Ping, ZHAO Zhengrong, LIU Hua, ZHENG Gaoli*(Institute of Materia Medica, Zhejiang
Academy of Medical Sciences, Hangzhou 310013, China)

ABSTRACT: OBJECTIVE To screen the antalgic fractions of Coicis Semen. METHODS The antalgic effect was observed
by mice hot-plate test, mice tail-immersion test and mice writhing test, being given the four fractions from ethanol extract of
Coicis Semen Decoction via the gastric perfusion. RESULTS The four fractions had antalgic effect, among which the
petroleum ether fraction and ethyl acetate fraction were more effective. CONCLUSION Coicis Semen Decoction has antalgic
effect. The active parts are in petroleum ether fraction and ethyl acetate fraction.
KEY WORDS: Coicis Semen; antalgic; hot-plate test; tail-immersion test; writhing test

薏苡仁系禾本科植物薏苡Coix lacryma-jobi L.
var. mayuen (Roman.) Stapf的干燥成熟种仁，具健
脾渗湿、除痹止泻、清热排脓的功效，临床也有
用于治疗疼痛，对痛风、肩周炎、风湿病患者肢
体或关节疼痛有很好的止痛效果[1]。但薏苡仁镇痛
的有效成分的研究尚未见报道，本研究采用小鼠
热板法、甩尾法和醋酸扭体法筛选薏苡仁镇痛作
用的有效部位。
1 材料与方法
1.1 药物
薏苡仁购自华东医药股份有限公司，并经浙
江省医学科学院刘骅副研究员鉴定为禾本科植物
基金项目：浙江省中医药管理局青年项目(2008YB005)
作者简介：吴月国，男，硕士生，助理研究员 Tel: (0571)88215630 E-mail: wyg2004126@163.com *通信作者：郑高利，男，博
士，研究员，博导 Tel: (0571)88215620 E-mail: gaoli-z@163.com