全 文 ：Mav2008
·34·
生物加工过程
ChineseJournalofBioprocessEngineering
第6卷第3期
2008年5月
提取防风多糖的工艺优化
张泽庆1，张 静1，白海群2
(1．陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，西安710062；
2．河南农业大学 农学院，郑州450002)
摘要：采用超声波强化和微渡辅助提取2种方法提取防风多糖，并与传统热水浸提法在多糖的提取率上进行比
较。防风多糖超声提取的最佳工艺条件为超声功率1000W、提取时间25min、液固体积质量比为25。防风多糖微
波提取的最佳工艺条件为微波功率560W、液固体积质量比为30、提取时间10rain，在最佳提取工艺下，2种方法的
提取率分别为6．103％和7．639％。与传统热水浸提法相比，超声法和微波法提取防风多糖具有迅速、节能、高效、
提取率高等诸多优点。
关键词：防风；多糖；提取；超声波；微波
中图分类号：TQ460．6 文献标识码：A 文章编号：1672—3678(2008)03—0034—05
Processforextractionofp lysaccharides
fromRad／xSaposhnikovia
ZHANGZe．qin91，ZHANGJin91，BAIHai．qun2
(1．CollegeofFoodEngineeringandNutritionalScience，ShanxiNormalUniversity，Xi’an710062，China；
2．AgronomyC llege，HenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou450002，China)
Abstract：TooptimizethebestextractionprocessofpolysaccharidesfromRadixSaposhnikovia．Polysac—
charidesfromSaposhnikoviadivaricata(Turez．)Sch如chkwereobtainedthroughltrasonic-intensifiedex．
tractionandmicrowave—assistedextraction，thetwomethodsandthetraditionalh tw terxtractionmeth．
odwerecomparedontheyieldofpolysaccharides．Theoptimalconditionsofultrasonic-intensifiedextrac—
tionwereultrasonicpowerof1 000W．extractiontimeof25rainandliquid-solidratioof25．Theoptimal
conditionsofmicrowave—assistedextractionweremicrowavepow rof560W，extractiontimeof10minand
liquid-solidratioof30．Undertheseconditions．theyieldofthetwomethodswere6．103％and7．639％
respectively．neresultsshowthatthetwoextractionmethodsareimpler．moreconv nientandefficient
thanthetradtionalhotwaterxtractionmethod．
Keywords：Saposhnikoviadivaricata(Turez．)Schischk；polysaccharides；extraction；supersonicwave；mi-
CmWaVe
多糖是一类由单糖组成的天然高分子化合物，
广泛存在于植物、动物、微生物等有机体中，由于多
糖多种多样的生物活性以及在功能食品和临床上
的广泛应用，使得多糖生物资源的开发利用和研究
收稿日期：2007-09．17
基金项目：国家自然科学基金资助项目(20272035)；教育部科学技术研究重点资助项目(104167)
作者简介：张泽庆(1979一)，男，河南南It日A．，硕士研究生，研究方向：食品功能成分开发与利用。
联系人：张静，女，副教授，E—mail：ztumgjin@$flnu．edu．cn
万方数据
2008年5月 张泽庆等：提取防风多糖的工艺优化 · 35·
日益活跃，成为天然药物、生物化学、生命科学的研
究热点[1]。多糖的提取与分离是其广泛应用的前
提和基础，目前多糖的提取方法有溶剂(热水、稀
碱、盐等)浸提法、酶法、超声辅助提取法、微波辅助
提取法和超临界流体萃取法等旧J，为了达到较好的
提取效果，往往要根据材料的不同，选用不同的提
取方法。
防风为伞形科多年生草本植物防风(Saposhni-
koviadivaricata(Turez．)Schischk)的根，又名屏风、
风肉、茴芸、茴草旧]。本品性温，味辛、甘，归膀胱、
肝、脾经，具有解表祛风、胜湿、止痉的功效，临床上
多用于治疗感冒头痛、风湿痹痛、风疹瘙痒、破伤风
等【4J。防风主要含有挥发油、色原酮、香豆素、聚乙
炔、有机酸、多糖等化学成分。现代研究表明：防风
水提液具有明显的体内抗肿瘤和增强机体免疫功
能的作用，而大分子多糖为其主要活性成分"j。目
前，防风多糖的提取多采用传统热水浸提法【6。7J，而
该方法的缺点是耗时长、提取率低。近年来，超声
波和微波已经应用于植物多糖的提取过程中。这2
种方法不但可以提高多糖的提取率，而且大大缩短
了提取时间，因此具有广阔的发展前景。本研究将
超声波和微波方法应用于防风多糖的提取，并对其
工艺条件进行优化，旨在为工业化提取防风多糖提
供新方法。
1材料与方法
1．1材料、试剂及仪器
防风，西安市中药材店；95％乙醇、苯酚、浓硫
酸、葡萄糖，均为分析纯。
U-3010Sdetrophotometer紫外分光光度计(Et本
日立公司制造)；E-52AA型旋转蒸发仪(上海亚荣
生化仪器厂)；SHB．Ⅲ型循环水式多用真空泵(郑
州长城科工贸有限公司)；LXJ．1IB型低速大容量多
管离心机(上海安亭科学仪器厂)；ALPHA14型真
空冷冻干燥机(德国CHRIST公司)；HH-s4型电热
恒温水浴锅(北京科伟永型仪器有限公司)；JY92一
Ⅱ型超声波细胞粉碎机(宁波新芝生物科技股份有
限公司)；LG—WD700(MG-5055M)微波炉(天津乐金
电子电器有限公司)。
1．2方法
1．2．1原料的预处理
将防风原料在50℃烘箱中烘12h后将其粉
碎，然后按照料液质量体积比为1：6的比例加入
95％的乙醇回流提取2次，每次2h，药渣在自然条
件下晾干备用。
1．2．2防风多糖提取方法的优化
超声波强化提取法的优化：分别选取超声功
率、超声时间和液固比作为研究对象，以多糖提取
率为考察指标，通过单因素和正交试验优化出防风
多糖的最佳超声提取工艺。
微波辅助提取法的优化：分别选取微波功率、
．提取时间和料液比作为研究对象，以多糖提取率为
考察指标，通过单因素和正交试验优化出防风多糖
的最佳微波提取工艺。
1．2．3防风多糖提取率的测定
按照文献[7]的方法测定防风多糖的提取率。
2结果与分析
2．1 单因素分组实验结果与分析
2．1．1 超声波和微波功率对防风多糖提取率的
影响
超声波功率和微波功率对防风多糖提取率的
影响分别如图l和图2所示。
p／W
图1超声波功率对多糖提取率的影响
Fig．1Effectsofultrasonicwavepoweron
extractionratefpolysaccharides
图2微波功率对多糖提取率的影响
Fig．2Effectsofmicrowavepow ronextraction
rateofpolysaccharides
万方数据
36· 生物加工过程 第6卷第3期
由图1和图2可以看出，超声波功率和微波功率
对防风多糖的提取率具有显著影响作用，多糖提取率
随着功率的增加而不断提高。但考虑到超声波功率
的增加可能会对大分子多糖的结构产生破坏作用”1
及本实验室超声波细胞粉碎机的最大功率所限，本实
验设定的最大超声功率为l000W。同时，微波功率
过高会使提取液剧烈沸腾，不能保证实验的准确性，
因此微波功率应控制在560W以下。
2．1。2提取时间对防风多糖提取率的影响
提取时间对防风多糖提取率的影响如图3所示。
图3提取时间对多糖提取率的影响
Fig．3Effectsofextractiontimeextraction
rateofpolysaccharides
由图3可以看出，微波辅助提取法的提取时间
由5rain增加到10min时，多糖提取率显著提高，而
10min以后多糖提取率增加不大，趋于平缓，而采
用超声波强化提取法，提取时间在10—20min段
内，多糖提取率增加较快，20rain以后多糖提取率
变化不大，同样的提取时间，微波提取法的多糖提
取率均高于超声提取法。
2．1．3液固比对防风多糖提取率的影响
液固比对防风多糖提取率的影响如图4所示。
由图4可以看出，无论采用微波辅助提取法还是超
声波强化提取法，多糖提取率均随着液固比的增加
而提高，当液固比超过20以后，多糖提取率的增加
趋势逐渐变缓，考虑到液固比过大会增加后续的浓
缩强度，因此液固比一般控制在30以内，同样的液
固比，微波辅助提取法的多糖提取率高于超声波强
化提取法。
2．2正交试验结果与分析
2．2．1超声波法强化提取法正交试验结果与分析
在单因素试验的基础上进行正交试验(每个处
理做3次重复，取其平均值)，以优化出防风多糖的
最佳超声提取工艺，结果见表1和表2。
8
7
喜6
鬟s
4
表l超声波强化提取法正交试验结果
1址·le1皿leresultsofultrasonic．intensified
extractionorthogonalexperiment
表2
Tabit2
超声波强化提取法正交设计方差分析表
Thevarianceanalysisofultrasonic-intensified
extractionorthogonalexperiment
万方数据
2008年5月 张泽庆等：提取防风多糖的工艺优化 · 37·
由表l可以看出，防风多糖的最佳超声波强化提
取工艺组合为A，B，C：，即超声功率1000W、提取时
间25min、液固体积质量比为25，各因素对防风多糖
提取率的影响主次顺序为：超声功率>液固比>提取
时间，由表2的方差分析结果进一步可以看出，超声
功率对其提取率的影响极显著(P<0．01)，液固比和
提取时间影响显著(0．012．2．2微波辅助提取法正交试验结果与分析
在单因素试验的基础上进行正交试验(每个处
理做3次重复，取其平均值)，以优化出防风多糖的
最佳微波提取工艺，结果见表3和表4。
表3微波辅助提取法正交试验结果
Table3 Ther鹅uJtsofmicrowave-assisted
extractionorthogonalexperiment
K．
配
局
优水平
R
主次顺序
表4微波辅助提取法正交设计方差分析表
Table4 Thevarianceanalysisofmicrowave—assisted
extractionorthogonalexperiment
由表3可以看出，防风多糖的最佳微波辅助提
取工艺组合为A，B，C：，即微波功率560W、液固体
积质量比为30、提取时间10rain，各因素对防风多
糖提取率的影响主次顺序为：微波功率>液固比>
提取时间，由表4的方差分析结果进一步可以看出，
微波功率和液固比对其提取率的影响显著(0．01<
P0．1)。
2．3不同提取方法效果对比
3种不同方法在最佳工艺条件下提取效果比较
见表5。
表5不同提取方法效果比较
Table5 Compareofextractioneffectsof
differentextractionmethods
由表5可以看出，超声波强化提取法和微波辅
助提取法提取防风多糖具有快速、高效等优点，不
但提高了多糖的提取率，而且大大缩短了提取时
间。超声波能在溶液体系中产生声空化过程——
液体中空腔的形成、振荡、生长、收缩至崩溃，这是
集中声场能量并瞬间释放的过程。空化泡崩溃时，
在极短的时间和在空化泡内极小的空间，可产生
5000K以上的高温和大约50MPa的高压，温度变
化率可达109K／s，并伴有强烈的冲击波，在这种特
殊的物理环境下，处于空化中心附近的细胞受到严
重的损伤以致破坏，从而使细胞中的有效成分得以
释放，直接与溶剂接触并溶解在其中，从而提高了
多糖的提取率一J。微波是频率介于300MHz和300
GHz之间的电磁波，微波加热是利用微波场中介质
的偶极子转向极化与界面极化的时间与微波频率
吻合的特点，促使介质转动能级跃迁，加剧热运动，
将电能转化为热能¨0|。微波具有穿透力强、选择性
高、加热效率高等特点，微波加热可以使细胞内部
温度迅速上升，细胞内部液态水分汽化产生的压力
将使细胞膜和细胞壁急剧破裂，形成微小的孔洞，
使可溶性物质快速溶出，从而增加多糖的提
取率‘11】。
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万方数据
· 38· 生物加工过程 第6卷第3期
3结论
与传统热水浸提法相比，超声波强化和微波辅
助提取法均可以提高防风多糖的提取率，其中以微
波辅助提取的效果更为明显，在最佳提取工艺条件
下，微波辅助提取的多糖提取率为7．639％，远高于
传统热水浸提法的4．913％，而提取时间也由3h缩
短到10rain，大大节约了时间、降低了成本，因此微
波辅助提取法是一种快速、高效的提取防风多糖
方法。
参考文献： 。
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我国“玉米塑料"实现规模产业化
中科院长春应用化学所和浙江海正集团经过7a的艰苦拼搏，建成了年产5000t绿色可降解环保型聚
乳酸树脂生产厂，并成功实现批量生产，产品各项性能指标全面达到美国CargillDow公司的同类产品水平，
远销西欧和13本等国。它标志着我国已成为世界上第二个聚乳酸产业化规模达5000t以上的国家，产品质
量已跻身世界前列。
新生产线采用的乳酸低聚裂解、L一丙交脂提纯、绿色无溶剂本体聚合等核心技术都具有自主知识产权。
该示范线聚乳酸收率达理论收率的90％以上，所生产的聚乳酸平均相对分子质量大于1．0×105，完全达到
企业标准。用聚乳酸制作的包装、容器和餐具类产品将为2008年北京奥运会注入“绿色”新内涵。
(张春鹏)
万方数据