全 文 ：第 33 卷第 4 期
2013 年 8 月
林 产 化 学 与 工 业
Chemistry and Industry of Forest Products
Vol． 33 No． 4
Aug． 2013
doi:10． 3969 / j． issn． 0253－2417． 2013． 04． 020
超声波预处理浸提飞龙掌血多糖的工艺优化
收稿日期:2012 － 08 － 20
基金项目:湖南省科技计划资助项目(2010TP4007 － 1) ;湖南省高校科技创新团队支持计划资助(湘教通(2010)212 号) ;湖南省教
育厅重点项目(11A099)
作者简介:王 鹏(1987 －) ，男，山东济南人，硕士生，研究方向为林产资源化学
* 通讯作者:田春莲(1970 －) ，女，副教授，硕士，主要从事资源植物保护与利用研究;E-mail:tianchunlian1970@ 163． com。
WANG Peng
王 鹏，田春莲* ，田启建
( 吉首大学林产化工工程湖南省重点实验室，湖南 张家界 427000)
摘 要: 研究超声波预处理热水浸提飞龙掌血多糖的工艺条件。通过单因素试验分别考察提取
温度、液料比、超声波作用时间和浸提时间对多糖得率的影响; 以多糖得率为指标，采用正交试验
得出最佳工艺。由方差分析，各因素的显著性依次是浸提温度 ＞浸提时间 ＞超声波作用时间 ＞料
液比，结果表明: 2． 0 g飞龙掌血粉末，以水为提取溶剂，液料比 15 ∶ 1( mL ∶ g) ，首先在超声波功率
250 W条件下超声波作用 25 min，然后在 55 ℃ 热水中浸提 2 h，飞龙掌血多糖得率最高，达到 2． 18 %，比传统热水浸提法
提高了 66． 4 %。
关键词: 飞龙掌血;多糖;超声波预处理
中图分类号:TQ35; Ｒ284． 2 文献标识码:A 文章编号:0253 － 2417( 2013) 04 － 0108 － 05
Optimization for Extraction of Polysaccharides from Toddalia
asiatica by Ultrasonic Pretreatment
WANG Peng，TIAN Chun-lian，TIAN Qi-jian
(Key Laboratory of Forest Products and Chemical Industry Engineering，Jishou University，Zhangjiajie 427000，China)
Abstract:The ultrasonic pretreatment followed by hot water treatment was investigated to establish a method to extract polysaccha-
ride from Toddalia asiatica． Effects of operation conditions on polysaccharide yield，such as ultrasonic power，extracting time，
temperature and the ratio between material and water were studied by single factor experiment and orthogonal test． The result
showed that the optimal extraction technology of polysaccharides was the ratio between water and material 15 ∶ 1 (mL ∶ g) ，pre-
treatment by 250 W ultrasound for 25 min，then was of the traditional water extraction at temperature 55 ℃ for 2 h． The polysac-
charide yield was 2． 18 % ． Compared with traditional water extraction，the polysaccharide yield was improved by 66． 4 % under
the ultrasonic-pretreated extraction．
Key words:Toddalia asiatica;polysaccharides;ultrasonic pretreatment
飞龙掌血(Toddalia asiatica Lam． )为芸香科飞龙掌血属植物，又名见血飞、大救驾、三百棒和黄大
金根等。其广泛分布于陕西、甘肃、浙江、福建、台湾、湖南、广东、云南等省，性味辛、微苦，温，具有散瘀
止血、祛风除湿、消肿解毒的功效，外用治骨折，外伤出血，叶外用治痈疖肿毒，毒蛇咬伤［1］。飞龙掌血
含有香豆素类、生物碱类、三萜类、挥发油和多糖等活性成分［2－3］。植物多糖在自然界蕴藏丰富，是一种
重要的生物活性成分，具有重要的医疗价值，有抗肿瘤、抗凝血和免疫调节等多种药理作用［4－5］，尤其是
理想的免疫增强剂［6］。目前关于飞龙掌血的研究主要集中在挥发性成分、香豆素类、生物碱、多糖等活
性成分的分析检测［3，6－8］，提取物抑菌［9］，药材的指纹图谱分析［10］等研究;同时也开展了飞龙掌血植物
多糖提取工艺的研究及其抗氧化活性的分析［3，11］，但仅限于传统的热水浸提的常规方法且提取率较低。
超声波辅助提取多糖的过程是一种物理破碎过程，它利用空化和机械振动作用瞬间使细胞壁结构破裂，
第 4 期 王 鹏，等:超声波预处理浸提飞龙掌血多糖的工艺优化 109
提高了多糖的得率，同时还能产生乳化、热效应等，加速了植物有效成分的扩散［12］，具有提取快速、溶剂
用量少、得率高、成本低、对目标化合物破坏小［13］等优点，是天然产物提取中一种非常有发展潜力的技
术。本研究以飞龙掌血为原料，以水为提取溶剂，采用超声波提取多糖，利用可见分光光度计测定飞龙
掌血多糖含量，研究相关因素对飞龙掌血多糖的影响，并筛选出最佳的提取工艺及参数，为进一步研究
飞龙掌血多糖及其药理作用提供了研究数据。
1 实 验
1． 1 材料与试剂
飞龙掌血于 2009 年采自张家界市永定区后坪镇，经吉首大学廖博儒研究员鉴定为芸香科飞龙掌血
属飞龙掌血(Toddalia asiatica Lam． ) ，取其根洗净，60 ℃ 烘干，粉碎，过 0． 63 mm筛，放置干燥器中保存
备用。浓硫酸、蒽酮均为分析纯;葡萄糖标准品，西陇化工股份有限公司。
1． 2 仪器与设备
KQ－250E型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司;FA2004 分析天平，上海精密科学仪器有限
公司;723N型可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司;数显恒温水浴箱，金坛市富华仪器有限
公司。
1． 3 多糖的提取
精确称取处理过的飞龙掌血粉末 2． 0 g，加入一定量的水，在超声波清洗器中预处理一定时间，放置
在一定温度的水浴锅中浸提一定时间。
1． 4 多糖含量的测定
多糖采用硫酸－蒽酮比色法进行测定。
1． 4． 1 标准曲线制作 称取 105 ℃ 真空干燥至质量恒定的葡萄糖 100 mg，配成 0． 5 g /L 葡萄糖溶液。
分别取该溶液 2． 0、4． 0、6． 0、8． 0、10． 0 mL于 5 个 50 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。各取以上 5
组溶液 2 mL于锥形瓶，冰浴中加入 8 mL 硫酸蒽酮试剂，沸水浴 10 min，冷却后测 620 nm 处吸光度
(A620) ，以多糖质量浓度为横坐标(X，g /L) ，以吸光度为纵坐标(Y) ，得回归曲线 Y = 0． 112X + 0． 002，r =
0． 999。
1． 4． 2 样品测定 提取液经抽滤、去除滤渣后定容至 100 mL，移取该溶液 5． 0 mL 稀释至 50 mL，取稀
释后的溶液 2． 0 mL，按标准曲线所示步骤测定多糖含量。每个处理重复 3 次。
1． 4． 3 多糖得率计算 多糖得率(y)的计算见下式:
y =
m1
m0
× 100 %
式中:m1—飞龙掌血粉末中多糖的质量，g;m0—飞龙掌血粉末的质量，g。
1． 5 提取工艺优化
1． 5． 1 单因素试验［14－16］ 按 1． 3 节提取方法及 1． 4 节检测方法，利用单因素试验分别考察液料比、超
声波作用时间、浸提温度和浸提时间对飞龙掌血多糖得率的影响，确定各个单因素的最佳水平。
1． 5． 2 正交试验 在单因素试验的基础上，选取浸提温度(A)、液料比(B)、浸提时间(C)、超声波作用
时间(D)4 项考察因素，每个因素选取 3 个水平，以多糖得率为指标进行正交试验，采用 L18(3
7)正交表
进行试验。因素 A、B、C、D分别安排在 L18(3
7)正交表的第 1、2、5、6 列。
2 结果与分析
2． 1 单因素试验
2． 1． 1 液料比的影响 首先在超声波功率 250 W 下超声波处理 20 min，然后在 70 ℃ 水浴锅中浸提
3 h，液料比分别为 5 ∶ 1、10 ∶ 1、15 ∶ 1、20 ∶ 1 和 25 ∶ 1(mL∶ g，下同) ，考察液料比对飞龙掌血多糖得率的影
响，结果见图 1。
110 林 产 化 学 与 工 业 第 33 卷
由图 1 可知，多糖得率先随液料比增加而上升，当液料比为 15 ∶ 1 时，飞龙掌血多糖得率最高，之后
随液料比的增加，多糖得率逐渐降低。提取剂过少会导致飞龙掌血粉末浸泡不完全，得率不高，过多又
易提取出杂质，对后续浓缩工作带来不便。液料比为 15 ∶ 1 时提取效果最佳。
2． 1． 2 超声波处理时间的影响 首先以液料比 15 ∶ 1，在超声功率 250 W下超声波处理一定时间，然后
在 70 ℃ 水浴锅中浸提 3 h。超声波处理时间分别为 15、20、25、30 和 35 min，考察超声波处理时间对飞
龙掌血多糖得率的影响，结果见图 2。
图 1 液料比对多糖得率的影响
Fig． 1 Effect of material /water ratio on
polysaccharides yield
图 2 超声波时间对多糖得率的影响
Fig． 2 Effect of ultrasonic power on
polysaccharides yield
由图 2 可知，多糖得率随超声波处理时间的增长而增加，当超声波处理时间为 30 min 时，得率达到
最大值，超声波会使植物的细胞壁破裂从而减小提取阻力，但当超声波处理超过一定时间会对多糖结构
造成破坏，从而多糖得率趋于平稳直至降低。超声波处理时间应在 30 ～ 35 min提取效果最佳。
2． 1． 3 浸提温度的影响 首先以液料比 15 ∶ 1，在超声波功率 250 W下超声波处理 30 min，然后在一定
温度的水浴锅中浸提 3 h，浸提温度分别为 25、40、55、70 和 85 ℃，考察浸提温度对飞龙掌血多糖得率
的影响，结果见图 3。
由图 3 可知，多糖得率随着浸提温度的升高而增加，当温度达到 70 ℃ 时达到最大值而后逐渐降
低。因为提取温度升高会加快溶液的扩散速率，促进细胞内的多糖物质向外扩散，温度超过一定范围后
会对多糖造成破坏。浸提温度在 70 ℃ 时提取效果最佳。
2． 1． 4 浸提时间的影响 首先以液料比 15 ∶ 1，在超声波功率 250 W 下超声波处理 30 min，然后在
70 ℃ 的水浴锅中浸提一定时间，浸提时间分别为 1、2、3、4 和 5 h，考察浸提时间对飞龙掌血多糖得率
的影响，结果见图 4。
图 3 浸提温度对飞龙掌血多糖得率的影响
Fig． 3 Effect of extraction temperature on
polysaccharides yield
图 4 浸提时间对飞龙掌血多糖得率的影响
Fig． 4 Effect of ultrasonic treatment time on
polysaccharide yield
由图 4 可知，提取初始阶段，随着时间的延长，多糖得率增加，当时间为 3 h时达到最大值，但 3 h后
第 4 期 王 鹏，等:超声波预处理浸提飞龙掌血多糖的工艺优化 111
呈下降趋势，开始时随着时间的延长，飞龙掌血粉末得到充分的浸泡而有利于多糖的扩散，但超过一定
时间后多糖可能会发生降解而造成损失。浸提时间为 3 h时提取效果最佳。
2． 2 正交试验
在单因素试验的基础上，选取浸提温度、液料比、浸提时间和超声波处理时间为考察因素，进行正交
试验，结果见表 1。
表 1 飞龙掌血多糖提取工艺正交实验设计与结果
Table 1 Scheme and results of orthogonal array design
实验号
No．
A
浸提温度 /℃
temperature
B
液料比(mL ∶ g)
liquid to solid ratio
C
浸提时间 /h
leaching time
D
超声波处理时间 /min
ultrasonic treatment
得率 /%
yield
1 55 10 ∶ 1 2 25 1． 98
2 55 15 ∶ 1 3 30 1． 96
3 55 20 ∶ 1 4 35 2． 03
4 70 10 ∶ 1 3 35 1． 63
5 70 15 ∶ 1 4 25 1． 70
6 70 20 ∶ 1 2 30 1． 58
7 85 10 ∶ 1 4 30 1． 58
8 85 15 ∶ 1 2 35 1． 75
9 85 20 ∶ 1 3 25 1． 80
10 55 10 ∶ 1 3 30 2． 16
11 55 15 ∶ 1 4 35 2． 10
12 55 20 ∶ 1 2 25 2． 15
13 70 10 ∶ 1 2 35 1． 85
14 70 15 ∶ 1 3 25 1． 82
15 70 20 ∶ 1 4 30 1． 54
16 85 10 ∶ 1 4 25 1． 78
17 85 15 ∶ 1 2 30 1． 92
18 85 20 ∶ 1 3 35 1． 85
k1 2． 063 1． 830 1． 872 1． 872
k2 1． 687 1． 875 1． 870 1． 790
k3 1． 780 1． 825 1． 788 1． 868
Ｒ 0． 376 0． 050 0． 084 0． 082
为进一步确定各因素对多糖提取效果的影响，对表 1 结果进行方差分析和显著性检验(以正交表
的第 7 列为误差列) ，结果见表 2。
表 2 正交试验方差分析表
Table 2 Variance analysis of orthogonal experiment
方差来源
sources of variance
离差平方和
SS
自由度
df
均方
MS F P
A 0． 462 2 0． 231 231． 00 ＜ 0． 01
B 0． 009 2 0． 004 4． 50 ＞ 0． 1
C 0． 027 2 0． 014 13． 500 ＜ 0． 1
D 0． 026 2 0． 013 13． 00 ＜ 0． 1
误差 error 0． 002 2 0． 001
总和 total 0． 728
根据方差分析(表 2) ，浸提温度对提取效果影响是显著的，浸提时间和超声波处理时间对提取效果
有影响。影响飞龙掌血多糖得率的各因素主次顺序为浸提温度 ＞浸提时间 ＞超声波处理时间 ＞液料
比。通过极差分析，可以看出 A1B2C1D1 为最佳组合。经 3 次平行验证实验得到该条件下的得率为
2． 18 %，高于正交试验各处理中的最优处理 10(A1B1C2D2)的得率 2． 16 %。因此，飞龙掌血多糖的超
声波辅助提取最优工艺参数为 A1B2C1D1，即浸提温度 55 ℃，液料比 15 ∶ 1，浸提时间 2 h，超声波处理时
间 25 min。
112 林 产 化 学 与 工 业 第 33 卷
2． 3 飞龙掌血多糖两种提取方法的比较
根据田春莲等［3］的研究结果，传统的热水浸提飞龙掌血多糖的最佳工艺条件为:液料比 20 ∶ 1
(mL ∶ g) ，温度 70 ℃，提取时间 2 h。超声波预处理热水浸提法的最佳工艺条件为:液料比 15 ∶ 1，超声波
处理时间 25 min，浸提温度 55 ℃，浸提时间 2 h。由此可见，在浸提温度方面超声波预处理热水浸提法
较传统浸提法低，这可以减少提取时的能量消耗;液料比也比传统浸提法低这可以方便后续浓缩工作。
采用同一批原料分别用 2 种方法试验，热水浸提法多糖的得率为 1． 31 %，超声波预处理热水浸提法多
糖的得率为 2． 18 %。由实验结果可以看出超声波预处理热水浸提法比传统热水浸提法的多糖得率提
高了 66． 4 % 左右。
3 结 论
探索了液料比、超声波处理时间、浸提温度、浸提时间对飞龙掌血多糖提取得率的影响，经单因素及
正交试验，最后得出超声波预处理热水浸提飞龙掌血多糖的最佳工艺为液料比 15 ∶ 1(mL ∶ g) ，超声波处
理时间 25 min，浸提温度 55 ℃，浸提时间 2 h，多糖得率为 2． 18 %。超声波辅助提取比传统热水浸提法
的得率提高了 66． 4 %。
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