郭鳳領(lǐng)，李俊麗，王運(yùn)強(qiáng)，吳金平，邱正明

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，武漢，430064；2.武漢理工大學(xué)理學(xué)院）

高山薇菜中多糖提取條件優(yōu)化

郭鳳領(lǐng)1，李俊麗2，王運(yùn)強(qiáng)1，吳金平1，邱正明1

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，武漢，430064；2.武漢理工大學(xué)理學(xué)院）

以粉碎的薇菜粉末為原料，通過(guò)水煮法提取中多糖，測(cè)得薇菜中多糖的含量達(dá)59.133 mg/g。單因素試驗(yàn)、正交優(yōu)化結(jié)果表明，薇菜中多糖提取的最佳條件為溫度90℃、提取時(shí)間6 h、料液比1∶20。

薇菜粉；多糖含量；提取條件；優(yōu)化

薇菜 （Osmunda cinnamomeaL.var.asiatica）又名紫萁、桂皮紫萁，屬紫萁科、紫萁屬多年生蕨類(lèi)植物[1]。其嫩葉柄含蛋白質(zhì)、碳水化合物以及Ca、P等多種成分，具有營(yíng)養(yǎng)、保健、藥用等價(jià)值，因營(yíng)養(yǎng)豐富、無(wú)公害、無(wú)污染、味道鮮美而深受消費(fèi)者的喜愛(ài)[2]。薇菜在秦嶺以南山地海拔300～2 400 m地區(qū)均有分布，800～1 500 m地區(qū)長(zhǎng)勢(shì)良好。日本是最先研究和開(kāi)發(fā)薇菜資源的國(guó)家，我國(guó)對(duì)薇菜（紫萁）、分株紫萁的研究和開(kāi)發(fā)利用是從20世紀(jì)80年代初隨著日本大量進(jìn)口中國(guó)薇菜而開(kāi)始的[3]。在生命科學(xué)研究領(lǐng)域里，糖生物學(xué)一直是研究前沿和熱點(diǎn)，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及分子生物學(xué)的發(fā)展，使人們認(rèn)識(shí)到免疫系統(tǒng)的紊亂不僅會(huì)產(chǎn)生多種疾病，還與人體衰老及老年人的多發(fā)病如腫瘤、高血壓、糖尿病甚至精神病的發(fā)生有密切關(guān)系。20世紀(jì)80年代以來(lái)，科學(xué)家們對(duì)植物多糖，特別是對(duì)中藥中的多糖研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，至今已相繼報(bào)道了100多種具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、抗感染、降血糖等多種生理活性的中藥多糖，有的已在臨床用于腫瘤、肝炎、心血管等疾病的輔助治療和康復(fù)。本文對(duì)水煮法浸提薇菜多糖的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，以期為薇菜多糖的深入研究提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

①薇菜粉 薇菜干由湖北長(zhǎng)友現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司提供，試驗(yàn)前將干薇菜在風(fēng)干干燥箱中于105℃條件下脫水干燥至恒重，將烘干的薇菜葉用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩，備用。

②試劑 均為分析純，包括硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、無(wú)水氯化鋁、蒽酮、98%濃硫酸、考馬斯亮藍(lán)G-250。

③儀器 恒溫水浴鍋，721紫外分光光度計(jì)。

表1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

1.2 試驗(yàn)方法

①葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制 精確稱(chēng)取1.000 g分析純葡萄糖，加蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。精確吸取1 g/100 mL葡萄糖溶液1 mL至100 mL的容量瓶中，加水至刻度，為100 μg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液。取10 mL刻度試管6支，標(biāo)號(hào)，按表1依次加入葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液和蒸餾水。按順序依次向試管中加入5 mL蒽酮-濃硫酸試劑，充分振蕩，立即將試管放入96℃沸水浴中，每管均保溫3 min，取出并在流水中冷卻，后移至室溫下放置15 min，以空白作參比，在630 nm處測(cè)其吸光度，以吸光度為橫坐標(biāo)，以糖濃度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，并求出標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性方程。

②薇菜多糖類(lèi)化合物單因素試驗(yàn)的提取與測(cè)定 分別以不同的料液比、溫度、浸提時(shí)間為因素，考察各單因素對(duì)薇菜多糖類(lèi)物質(zhì)得率的影響，在薇菜單因素提取試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)因素與水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化提取工藝條件。具體步驟如下：稱(chēng)取薇菜粉末1 g，按表2設(shè)定的浸提時(shí)間、料液比、溫度操作，用紗布過(guò)濾，蒸餾水定容至相應(yīng)體積，浸提稀釋后，得供試液，按標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)項(xiàng)下操作測(cè)定吸光度A值。

③薇菜多糖類(lèi)化合物正交試驗(yàn)的提取工藝優(yōu)化 由于單因素試驗(yàn)并不能反映各因素間的相互作用，而實(shí)際操作中各因素間的相互作用會(huì)影響多糖的提取率，因此為全面考察水煮浸提法的工藝參數(shù)，需選取單因素試驗(yàn)中各因素的最佳水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，以測(cè)定薇菜浸提液中多糖類(lèi)物質(zhì)的含量。

參照單因素提取試驗(yàn)的結(jié)果，確定薇菜正交試驗(yàn)的因素與水平表，并由此制定L9（33）正交試驗(yàn)的方案，研究提取條件對(duì)提取效果的影響，并確定薇菜中黃酮類(lèi)化合物的最佳提取工藝條件。具體步驟如下：取供試液1.0 mL于25 mL容量瓶中，加蒸餾水4.0 mL，加酒石酸亞鐵溶液5.0 mL搖勻，再加入pH值7.5的磷酸緩沖液稀釋至刻度，以蒸餾水代替供試液加入同樣試劑作空白，在分光光度計(jì)540 nm處測(cè)吸光度A值，按標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算多酚類(lèi)物質(zhì)含量，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

表2 薇菜單因素提取試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

2 結(jié)果與分析

2.1 浸提條件對(duì)多糖提取量的影響

①料液比對(duì)浸提效果的影響 由圖1可知，在A組即浸提時(shí)間固定為6 h、溫度為90℃條件下，多糖含量先隨著料液比的降低而增加，在1∶30后多糖的提取量變化略有下降但基本趨于穩(wěn)定，因而選擇1∶10、1∶20、1∶30為正交試驗(yàn)料液比的3個(gè)水平。

圖1 料液比對(duì)薇菜多糖類(lèi)化合物提取量的影響

圖2 浸提時(shí)間對(duì)薇菜多糖類(lèi)化合物提取量的影響

圖3 浸提溫度對(duì)薇菜多糖類(lèi)化合物提取量的影響

②浸提時(shí)間對(duì)浸提效果的影響 設(shè)定浸提溫度為90℃、料液比為1∶30，從圖2可以看出，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，浸提含量整體呈上升趨勢(shì)?？紤]人為等因素的影響，為盡可能多地將多糖類(lèi)物質(zhì)提取出來(lái)，確定正交試驗(yàn)浸提時(shí)間的3個(gè)水平為2、4、6 h。

③浸提溫度對(duì)浸提效果的影響 設(shè)定浸提時(shí)間為6 h、料液比為1∶30，根據(jù)圖3可知，多糖的提取量隨著溫度的增加整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但溫度過(guò)高多糖含量急劇下降。資料顯示，溫度過(guò)高易對(duì)提取液中的多糖類(lèi)化合物造成破壞。為盡可能充分地將薇菜中多糖類(lèi)物質(zhì)提取出來(lái)，設(shè)定正交試驗(yàn)中浸提溫度的3個(gè)水平為50、70、90℃。

2.2 薇菜多糖類(lèi)化合物提取工藝正交試驗(yàn)優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化薇菜多糖類(lèi)化合物提取工藝，因素及水平見(jiàn)表3。

表3 薇菜正交試驗(yàn)的因素與水平設(shè)計(jì)

①正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及直觀分析結(jié)果 參照張力[4]的方法進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析，由表4可知，各因素對(duì)多糖提取率影響的主次順序?yàn)锽浸提溫度＞C浸提時(shí)間＞A料液比，且最佳提取工藝條件為A2B3C3，即浸提溫度90℃、料液比1∶20、浸提時(shí)間為6 h。

表4 薇菜多糖類(lèi)化合物提取工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

②正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析 從表5可知，溫度間的F值=3.225，P=0.237>0.05，料液比間的F值= 0.721，P=0.581>0.05，時(shí)間的F值=3.512，P=0.222> 0.05，表明料液比、溫度、時(shí)間3個(gè)因素對(duì)多糖含量的影響都不顯著，不必再進(jìn)行各因素水平間的多重比較。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

3 結(jié)論

通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)確定了薇菜多糖類(lèi)化合物提取的工藝條件為浸提溫度90℃、料液比1∶20、浸提時(shí)間 6 h，薇菜多糖類(lèi)化合物提取量可達(dá)59.133 mg/g。各種因素對(duì)提取效果影響的主次順序依次為浸提溫度＞浸提時(shí)間＞料液比。

[1]梁運(yùn)江，李偉，王維娜，等.薇菜的生物學(xué)特性及人工繁殖[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，11（2）：183-185.

[2]張鐘.李鳳霞.邱桂林.薇菜多糖的提取及純化[J].中國(guó)林副特產(chǎn)，2007（5）：1-4.

[3]何義發(fā).經(jīng)濟(jì)蕨類(lèi)植物紫萁的研究進(jìn)展與展望[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（6）：101-103.

[4]張力.SPSS 13.0在生物統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[M].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)出版社，2006：68-71.

Optimization on Extraction Conditions of Polysaccharides from AlpineOsmunda japonica

GUO Fengling1,LI Junli2,WANG Yunqiang1,WU Jinping1,QIU Zhengming1
(1.Institute of Economic Crop,Hubei Academy of Agricultural Science,Wuhan 430064; 2.School of Science,Wuhan University of Technology)

TakingOsmunda japonicapowder as material,the polysaccharide content was 59.133 mg/g by using the waterboiling extraction method.The results of single factor and orthogonal optimization test showed that the optimal conditions for the polysaccharide extraction ofO.Japonicawas 90℃for temperature,6 hours for extraction time and 1:20 for solidliquid ratio.

Osmunda japonicapowder;Polysaccharide content;Extraction condition;Optimization

S647

A

1001-3547（2013）22-0075-03

10.3865/j.issn.1001-3547.2013.22.026

國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（nycytx-35-02-06），湖北省農(nóng)業(yè)重點(diǎn)應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2012DBA07）

郭鳳領(lǐng)（1974-），女，碩士，副研究員，主要從事西甜瓜育種與高山特有蔬菜資源的研究與開(kāi)發(fā)，電話(huà)：13986072170，E-mail：guofenglingok@163.com

2013-07-31