全 文 ：酶法提取茅苍术多糖工艺条件研究
凡军民， 宋 刚， 张 萍， 李 静
(江苏农林职业技术学院，江苏 句容 212400)
收稿日期:2013-03-10
作者简介:凡军民 (1977—) ，女，博士，副教授，从事生物制药的教学和研究工作。Tel:13305298969，Email:junminfan77@ 163． com
摘要:目的 确定酶法提取茅苍术多糖的最佳工艺条件。方法 采用响应面分析法研究各因素对酶法提取茅苍术多糖
提取率的影响。结果 提取的最佳工艺条件为:纤维素酶加量 0. 32%、酶解温度 53 ℃、酶解时间 92 min、液料比
23 ∶ 1。结论 在此最佳条件下，茅苍术多糖的提取率为 35. 78%，采用纤维素酶水解能显著提高茅苍术多糖提取率。
关键词:纤维素酶;茅苍术;多糖;提取;响应面分析法
中图分类号:Ｒ284. 2 文献标志码:B 文章编号:1001-1528(2014)05-1088-03
doi:10. 3969 / j． issn． 1001-1528. 2014. 05. 049
茅苍术 Atractylodes lancea (Thunb．)DC． 也称南苍术，
系菊科苍术属多年生草本植物。江苏句容茅山为其道地产
区，因而得名茅苍术。据《神农本草经》记载［1］，茅苍术
性温，味甘、苦;归脾、胃、肝经;具有燥湿健脾、祛风
散寒、明目的功效。茅苍术中主要含有挥发油、多糖等活
性成分，国内外研究表明［2-5］，茅苍术具有抗溃疡、抗心率
失常、降血压、利尿、保肝、抗炎、抗菌、抗缺氧、中枢
抑制及推动胃肠道蠕动等作用。近年来有报道茅苍术多糖
具有肠免疫活性、抗假丝酵母菌感染等作用［6-7］。酶法用于
中药有效成分提取，能缩短提取时间，保持有效成分药效，
提高有效成分的提取率，且操作简便，对设备要求不高，
条件温和，在中药的有效成分提取中有较大的应用潜力。
本研究采用响应面分析法建立了茅苍术多糖纤维素酶酶解
的工艺，为进一步研究茅苍术的活性与应用提供依据。
1 仪器与试剂
1. 1 材料 茅苍术根茎，采自江苏省句容市茅山地区。
1. 2 试剂 纤维素酶 (酶活力≥1. 5 × 105 U /g，国药集团
化学试剂有限公司)，葡萄糖、浓硫酸、苯酚、3，5-二硝基
水杨酸、亚硫酸钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠均为分析纯。
1. 3 仪器 DHG-9143BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱 (上海圣
科仪器设备有限公司)，YS-10 高速粉碎机 (北京燕山正德
机械设备有限公司) ，FA1104 电子天平 (上海良平仪器仪
表有限公司) ，HH-4 数显恒温水浴锅 (金坛市富华仪器有
限公司)，UV762 紫外-可见分光光度计 (上海精密科学仪
器有限公司)。
2 方法
2. 1 茅苍术多糖的提取 取茅苍术根茎清洗去杂、切片，
60 ℃烘干至恒定质量，按料液比 1 ∶ 5 (m/V)加入 95%乙
醇，65 ℃回流提取 3 次，每次 1 h，过滤。将去脂的茅苍
术片晾干、粉碎、过 60 目筛。准确称取 1. 000 g 茅苍术干
粉，用蒸馏水提取，过滤，滤液加水定容。分别测定总糖、
单糖的量，计算茅苍术多糖含有量及提取率。
2. 2 茅苍术多糖的测定及提取率计算
2. 2. 1 总糖测定［8］ 采用苯酚-硫酸法。(1)标准曲线绘
制:准确称取 105 ℃干燥至恒重的葡萄糖对照品10 mg，将
其定容于 100 mL量瓶中，得到 100 μg /mL 的葡萄糖标准溶
液。分别吸取标准溶液 0、0. 3、0. 6、0. 9、1. 2、1. 5 mL
于试管中，加水至总体积 2. 0 mL，加入 5%苯酚 1 mL，混
匀后迅速加入浓硫酸 5 mL，摇匀，室温放置 20 min冷却后
于 490 nm 测吸光度。横坐标为多糖毫克数，纵坐标为吸光
度，得标准曲线。(2)样品测定:吸取样液 1. 0 mL (相当
于 40 μg左右的多糖)，按上述步骤操作，测定吸光度，以
标准曲线计算总糖含有量。
2. 2. 2 还原糖测定［8］ 采用 DNS 法。精确吸取样品液 1
mL (含糖 50 ～ 100 μg左右) ，1 mg /mL 的葡萄糖标准溶液
1 mL，分别置于 25 mL量瓶中，各加 1. 5 mL DNS试剂，摇
匀置沸水浴中加热 5 min，迅速用凉水冷却。分别加水至刻
度，摇匀。以水 1 mL按同样方法操作所得溶液作空白，在
520 nm分别测定吸光度值。
2. 2. 3 多糖量的计算 多糖量 (%) = (总糖量 －还原
糖量) × 100%。
2. 2. 4 多糖提取率的计算 多糖提取率 (%) = (多糖
量 ×提取液体积 /茅苍术总质量) × 100%。
2. 3 响应面试验设计 通过文献 ［9-11］和预试验，得出
影响茅苍术多糖提取的主要因素有:纤维素酶加量、酶解
温度、酶解时间、液料比。根据中心组合设计原理，设计
了 4 因素 3 水平，其因素水平的编码见表 1。
表 1 响应面因素水平编码
水平
X1 酶加量
/%
X2 酶解温度
/℃
X3 酶解时间
/min
X4 液料比
/(mL·g － 1)
－ 1 0. 2 40 60 10
0 0. 3 50 90 20
1 0. 4 60 120 30
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3 结果与分析
3. 1 建立模型方程与显著性检验 按照“2. 3”项方法进
行响应面分析试验，试验设计与结果见表 2。采用 Design-
Expert软件对表 2 中的各因素 X 与茅苍术多糖提取率 Y 进
行多元回归拟合，回归方程 (编码)为:Y = 35. 54 +
1. 01X1 + 1. 81X2 + 0. 49X3 + 2. 06X4 － 0. 46X1X2 + 0. 41X2X4
－ 2. 84X21 － 3. 71X
2
2 － 3. 65X
2
3 － 3. 91X
2
4。
对上述回归模型进行显著性检验，在该试验设计范围
内，X1、X2、X3、X4、X1X2、X2X4、X
2
1、X
2
2、X
2
3、X
2
4 对茅
苍术多糖提取率影响极显著 (P ＜ 0. 01)，其他不显著
(P ＞ 0. 05)。该模型显著性检测极显著 (P ＜ 0. 000 1) ，
Ｒ2Adj = 0. 995 6，说明该模型能解释 99. 56% 响应值的变化，
即该模型与实际试验拟合良好。失拟项检验不显著 (P =
0. 539 2，P ＞ 0. 05)，表明未知因素对试验结果干扰很小。
CV = 0. 79%，数据较低，表明试验误差小，实验操作可
信。综上所述，该回归方程模型可以用于纤维素酶提取茅
苍术多糖试验的理论预测。
3. 2 响应曲面分析与提取工艺优化 响应值 Y对应自变量
X作出响应面图和等高线，考察拟合响应面的形状，反映
出它们在提取过程中的相互作用及对茅苍术多糖提取率的
影响。图 1 为在酶解时间 90 min和液料比 20 mL /g条件下，
酶加量与酶解温度对提取率影响的响应面图和等高线图。
图 2 为在酶加量 0. 3%与酶解时间 90 min 条件下，酶解温
度与液料比对提取率影响的响应面图和等高线图。利用二
次多项式数学模型，可以得出最佳工艺条件为:纤维素酶
酶加量 0. 32%、酶解温度 52. 51 ℃、酶解时间92. 21 min、
表 2 响应面分析试验设计与结果
试验号 X1 X2 X3 X4
多糖提取率 Y
/%
1 0 0 － 1 － 1 25. 56
2 1 0 0 － 1 27. 83
3 － 1 0 1 0 28. 52
4 0 0 － 1 1 29. 56
5 1 － 1 0 0 28. 74
6 0 0 1 1 30. 41
7 0 － 1 0 1 27. 80
8 1 0 1 0 30. 93
9 0 － 1 1 0 26. 60
10 － 1 0 － 1 0 27. 23
11 0 0 0 0 35. 80
12 0 0 0 0 35. 50
13 0 0 0 0 35. 34
14 1 0 0 1 31. 54
15 0 1 0 － 1 27. 17
16 0 1 0 1 32. 26
17 － 1 0 0 1 30. 12
18 0 0 1 － 1 26. 30
19 1 1 0 0 31. 27
20 0 0 0 0 35. 75
21 1 0 － 1 0 29. 39
22 － 1 － 1 0 0 25. 76
23 － 1 1 0 0 30. 12
24 0 0 0 0 35. 29
25 0 1 1 0 30. 57
26 0 － 1 0 － 1 24. 37
27 0 1 － 1 0 29. 65
28 － 1 0 0 － 1 25. 80
29 0 － 1 － 1 0 26. 03
图 1 酶加量和酶解温度对多糖提取率影响的响应面和等高线图
图 2 酶解温度和液料比对多糖提取率影响的响应面和等高线图
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液料比 22. 73 mL /g，可获得茅苍术多糖提取率的预测值
为 36. 14%。
3. 3 模型验证 考虑到实际情况，将上述提取工艺参数修
正为:纤维素酶酶加量 0. 32 %、酶解温度 53 ℃、酶解时
间 92 min、液料比 23 ∶ 1。为了验证模型的可靠性，在此条
件下做 3 次平行试验，茅苍术多糖提取率为 (35. 78 ±
0. 25)%，结果表明实际测量值与预测值较接近，说明该模
型是合理有效。
4 讨论
中药材中植物药占 90%，植物药的有效成分大多包裹
在细胞壁中，而植物的细胞壁是由纤维素、半纤维素、果
胶质、木质素等物质构成的致密结构。在提取药用植物有
效成分过程中，有效成分向提取介质扩散时，必须克服细
胞壁及细胞间质的双重阻力。选用适当的酶作用于药用植
物材料，可以通过酶反应温和地分解细胞壁及细胞间质中
的纤维素、半纤维素、果胶质等成分，破坏细胞壁的致密
构造，引起细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、
崩溃等变化，减小细胞壁及细胞间质等传质屏障对有效成
分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，从而有利于有效成
分的溶出［12-14］。茅苍术根茎细胞壁富含纤维素，利用纤维
素酶处理，可改变细胞壁的通透性，有利于壁内的多糖成
分溶出，大大的提高了多糖成分的提取率。
酶法用于中药提取，可利用相关的酶制剂代替有机溶
剂提高提取物的极性，缩短提取时间，保持有效成分药效
能提高有效成分的提取率，且操作简便，对设备要求不高，
条件温和［15］。因此，酶法提取是一项很有前途的新技术，
具有较大的应用潜力。
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